平地機回轉圈側移液壓缸爬行抖動現象的原因分析及其改進措施

摘要：某型平地機回轉圈側移液壓缸在右側擺伸出狀態時，在液壓缸豎直布置狀態下，回轉圈側移液壓缸僅作下降動作時，液壓缸及其附屬連接的鏟刀等部件產生爬行抖動現象。針對該故障對液壓系統進行分析，確定出現該現象由雙向液壓鎖引起，并給出建議解決方案。

關鍵詞：平地機;爬行抖動;雙向液壓鎖;雙向平衡閥

0" "引言

平地機是一種土方機械在行駛中用鏟刀對土進行切削、刮送和平整等作業，廣泛應用于公路、鐵路等大面積平整施工工況。本文針對某平地機回轉圈側移液壓缸的爬行抖動現象進行原因進行分析，并給出解決措施。

1" "故障現象

某型號平地機回轉圈側移液壓缸在右側擺動伸出時，在液壓缸豎直布置狀態下，僅做回轉圈側移液壓缸下降的動作時，回轉圈側移液壓缸及其附屬連接的鏟刀等部件發生爬行抖動現象。

經過測試，確定該現象確實存在，且只發生在回轉圈側移液壓缸豎直布置狀態下做下降動作時，即在回轉圈側移液壓缸下降出現“失速、失重”的工況下發生，且回轉圈側移液壓缸所掛提的負載越重，下降速度就會越快，爬行抖動現象越明顯。

2" "故障原因分析

根據經驗分析，液壓缸發生爬行抖動可能的原因如下：液壓系統內部混雜有空氣，液壓缸內形成很多氣泡，使液壓缸產生爬行抖動現象;液壓缸活塞桿發生彎曲或剛度不夠;液壓缸工作速度太慢，摩擦系數加大，造成爬行抖動現象;系統的油壓不穩定;液壓系統設計或液壓閥選擇不合理。

針對以上幾點原因，我們對液壓系統進行了排查。經過多次系統管路排氣之后，發現液壓缸爬行抖動現象依然存在。檢查液壓缸活塞桿是否存在磨損嚴重或發生彎曲，檢查后確認液壓缸無此類問題。經過以上排查，則可以排除前兩項引起爬行抖動的可能性。

分析該型平地機回轉圈側移液壓缸的液壓控制原理可知，其采用了雙向液壓鎖來控制該液壓缸，以實現液壓缸的運動、壓力保持和鎖定等控制。該型平地機回轉圈側移液壓缸液壓控制原理如圖1所示。

經過仔細觀察發現，上述的回轉圈側移液壓缸的爬行抖動現象，只有在回轉圈側移液壓缸接近豎直狀態下降時才會發生，即在“失速、失重”工況下（與液壓缸相關聯的鏟刀等部件的抖動也是由液壓缸抖動引起）發生。且液壓缸抖動時液壓系統壓力變化幅度大。由此推測，回轉圈側移液壓缸產生爬行抖動，可能與液壓系統設計不合理相關。測試回轉圈側移液壓缸的有桿腔與無桿腔壓力之后，我們發現其變化規律與雙向液壓鎖的啟閉規律十分相似，測試壓力曲線如圖2所示。

分析認為，液壓缸下降過程中，當回轉圈側移液壓缸右側擺伸出，且液壓缸呈豎直布置狀態下，由于液壓缸以及鏟刀等關聯部件的自身質量較大，造成其下降速度加快，使無桿腔供油不足、產生真空，導致液壓缸產生“失速、失重”現象。

一旦無桿腔支路的壓力低于雙向液壓鎖的開啟壓力，則會引起雙向液壓鎖關閉，有桿腔無法回油，液壓缸停止下降。而液壓缸停止運動后，系統仍然持續向無桿腔供油，致使無桿腔支路壓力再次升高。直至壓力升高到能夠再次打開雙向液壓鎖時，液壓缸則再次下降。這種現象循環交替出現，造成雙向液壓鎖頻繁開啟、閉合，導致液壓缸下降時產生爬行抖動現象。

3" "改進措施

我們嘗試對回轉圈側移液壓缸回油路加以優化改進，即在有桿腔回油路上增加阻尼孔或者增加節流閥，以此來提高回油背壓，降低液壓缸下降速度，避免液壓液壓缸出現“失速、失重”現象。

經過測試發現，在液壓缸有桿腔的路上串聯不同孔徑大小的阻尼孔或者節流閥，故障現象雖在一定程度上得到了緩解，但是抖動爬行現象仍然存在，未能在本質上消除該故障。考慮到平衡閥具有平衡負載自身質量以及抗失速、失重的特性，我們改用雙向平衡閥來進行測試，采集到相應的壓力數據如圖3所示。從圖3中我們可以明顯發現，液壓缸下降過程中，無論是無桿腔還是有桿腔始終都存在一定壓力，即平衡閥閥口沒有出現忽閉忽開情況。

結合平衡閥的工作原理（見圖4）可知，其既具有液壓鎖的鎖緊功能，還能夠平衡液壓缸無桿腔和有桿腔的壓力和流量。當液壓缸下降速度過快時，無桿腔壓力降低，雙向平衡閥的通流面積減小，液壓缸的下降速度就會減慢。這樣就能夠消除液壓缸在下降過程中的“失速、失重”現象。在實際試機過程中，液壓缸并沒有再出現速度不受控、抖動等現象，取而代之的是平穩、平滑的運行。

4" "結語

通過上述測試結果進行分析，如果想徹底消除本文中出現的液壓缸爬行抖動現象，則需將雙向液壓鎖換成雙向平衡閥，利用雙向平衡閥的特性來消除液壓缸爬行抖動現象。實際應用中，則需要結合具體工況、成本等來綜合考慮。可根據實際情況選擇合適的液壓閥，以此來保證液壓系統的正常運行。

參考文獻

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