挖掘機液壓缸掉缸故障探討

喻革

（湖南三一工業職業技術學院，湖南 長沙 410000）

液壓缸是挖掘機上最核心的組成部件之一，它主要分布在挖掘機的各個力量傳動部位，促進挖掘機將發動機的能量轉換為挖掘勢能。常見的液壓缸分布在鏟斗、手臂連桿、轉動臂等位置。挖掘機的正常挖掘作業需要這幾種液壓缸的相互配合才能完成整個挖掘工作，當其中某一個缸體發生故障時，都會影響挖掘機的正常作業。因此避免挖掘機的液壓桿發生故障，可以在一定程度上提高挖掘機的作業效率。

常見的挖掘機液壓缸故障最多的是掉缸。造成掉缸的原因主要有液壓元件堵塞造成液壓油無法通過，器件之間的液壓油封由于老化等原因被破壞，液壓缸的閥芯出現磨損等。很多因素都會造成液壓系統泄漏導致液壓缸產生漂移造成液壓缸體無法發力，或缸體出現晃動狀況，這種情況被稱之為掉缸。對于液壓機的掉缸有一定的數量標準，液壓機在靜止狀態下往往不存在掉缸現象，但是當液壓機在工作中吊起數噸重的物資時，會導致其鋼鐵受力因此或多或少均存在一定的掉缸情況，當掉缸量處于較低水平時，該種狀態是可接受的，不影響挖掘機的正常工作，當吊桿量達到一定的范圍，導致挖掘機無法正常工作或影響工作效率時，才被稱為掉缸故障。由于挖掘機的噸位不同，體量不同或挖掘機的型號不同，對掉缸的極限要求存在較大的差別。本文主要從液壓缸自身的因素、液壓系統的因素等方面來對液壓缸的掉缸故障進行分析研究。

1 液壓故障的常見表現

由于作業環境以及機械比較復雜，因此有很多種原因會導致液壓系統出現故障。由于液壓傳動的特性，比如液壓元件和輔助裝置因工作介質（油液）的關系，液壓系統的核心部位都是在鐵殼內部，無法像其他機械設備一樣通過簡單觀察和外部監查來尋找故障出現部位和故障的具體情況，因此在出現故障時，可能不止一種，而是多種故障同時出現，且電氣、液壓等因素都會導致出現故障。通常來講，液壓方面主要是元件安全故障和系統安全故障，運行噪音高、系統壓力值波動大、震動頻率異常等都是常見的故障表現。常見造成汽車起重機液壓故障的原因大概分為三種。一是泄漏引起系統工作壓力下降過大。外泄漏可憑眼睛直觀觀察到，一般檢查元件殼體、管道破損和密封問題。內泄漏只能通過儀器測量壓力、流量來確定。一般檢查配合間隙是否過大、油封密封性是否良好、工作介質粘度過小、溫度過高等原因。二是系統中混入空氣引起的高頻振動，進而產生較大噪音。一是油泵進油不暢引起的，產生原因：進油管管徑太小、彎頭太多、管路太長引起阻尼過大，濾油器過小或阻塞，補油泵故障，液壓泵距油箱液面過高、轉速過高等。二是工作介質中混入了空氣。產生原因：油箱設計不合理、油箱液面過低、軟管有氣孔、液壓泵油封損壞、工作介質選擇不合理、管接頭有漏氣、系統排氣不暢等。三是使用的元器件質量較差，耐久度低，在工作過程中容易出現異常，導致機器運行故障。

2 液壓缸自身因素造成掉缸

由于液壓缸經常承受比較大的壓力，因此其密封性能必須要良好才能在使用是承受較大壓力。在液壓缸的零部件選配加工過程中必須要嚴格控制裝配精度在一定精度范圍內時，會存在一定的漏油，但是該部分油液會起到一定的減小摩擦的作用，但是漏油僅限于工作狀態下，在靜止狀態下液壓桿不應該存在漏油情況。

（1）液壓缸裝配。當液壓缸在裝配時，由于差活塞桿與筒定心存在偏差，會導致活塞桿在伸縮時與周邊的密封原件存在較大的摩擦力，造成元件摩擦損壞等。當密封原件的性能較差，導致密封件容易老化損傷或尺寸公差達不到需要的精度也會導致液壓缸存在漏液現象，也會間接的造成液壓缸掉缸。

（2）液壓缸內泄漏與外泄漏。當液壓缸發生泄漏時，內部的油液會溢出會環境和造成一定的污染，當液壓系統發生故障的時候會造成機械設備無法正常工作，影響施工效率和工程進度。液壓系統泄漏可以根據泄露方向不同分外漏和內漏兩種。外泄漏是壓力油在承壓狀態下由于密封達不到要求造成油液從系統中泄露出來，由于密封失效或老化等一些原因，造成液壓油從高壓內側流向低壓內側影響機械的使用。常見的外泄故障不需要非常專業的檢測手段就可以發現，當機器處于滿載和空載時，依然有油液沿著機械臂外流或在地上有明顯的液壓油痕跡，則我們需要關注是否存在壓油外泄的情況。當挖掘機在作業時無法發力，但外部機械又很干凈，不明顯的滲漏液現象，地面也無漏油現象，改種情況下要考慮是否存在液壓缸內泄漏情況發生。這種情況下去檢查主控閥，挖掘機，主泵等若一切正常，而系統壓力又不夠穩定，則可以判定為液壓缸內泄。

（3）根據液壓缸溫升判斷。溫度是我們常用的對機械健康程度進行監測的指標，因此在挖機使用前通常需要對機器進行預熱，這時候要用專業的監測溫度計對缸體的橫向和縱向溫度變化情況進行密切監測。如果出現缸筒各個部件的溫度都大于常規值時，可能的原因是密封存在問題，造成機械負載過大，過載溢流頻繁從而引起設備溫度大幅升高。如果出現液壓缸的溫度上升不均勻，一種原因可能是活塞密封損壞造成油液內泄，另一種可能是缸筒被拉傷或者被卡太緊，造成發生變形，摩擦力增大，阻力也增大，造成溫度不均勻升高。

（4）環境及其他因素。挖掘機通常被用于施工現場，工作環境往往比較惡劣，施工中濕度大、塵土大，周邊還會存在大量的沙石、鐵屑等堅固物質。這些堅固物質在活塞運動時容易對液壓缸的活塞造成磨損或撞擊，同時由于環境中濕度較高，活塞桿在運動時摩擦產生熱量，容易與空氣中的氧氣進行反應，造成活塞桿被氧化腐蝕，影響其剛度。因此需要在活塞桿上安裝可以根據活塞運動而隨著可伸縮的外部保護套，來防止活塞桿被外部物理損傷。

3 液壓系統引起液壓缸掉缸

（1）液壓系統控制閥壓力調整過低或密封不嚴。通常情況下，液壓系統在工作時的工作壓力影響著整機的工作運行狀態和性能，一旦液壓系統的工作壓力發生異常情況，就會造成挖掘機處于異常工作狀態，這時候應及時查看挖掘機的液壓系統主泵的工作壓力是否符合相關要求以及其先導壓力是否符合要求。如果液壓泵在工作狀態過程中造成內部磨損嚴重，液體的泄漏量增大，就會使得液壓系統到工作時壓力降低。在某種情況下液壓系統內控制閥被迫停留在全開的狀態時，液壓泵輸出的液壓油就會從溢流閥直接流入液壓油箱，從而使液壓系統在工作時無壓力。

（2）液壓油品質。由于不同的機械設備使用環境不同，承受的壓力不同，機械型號不同等原因，會導致不同的工作場所所需要的液壓油型號具有很大的差異，因此根據實際情況選用合適的液壓油并且按照機器的最佳添加量來加注液壓油非常重要，同時應根據使用頻率以及負載情況定期對液壓油進行檢查，確保液壓油的清潔程度處于可接受范圍內。在加注液壓油的時候需要專業的操作人員來實施，避免由于加注不科學或方式不對等原因對機械設備造成傷害，在加注時千萬避免在油液中混入了水分和一些其他雜質導致油液不純。在日常維護中要定期對油液的顏色、狀態等進行檢查，查看是否已經變色，是否存在雜質，是否有泡沫等非正常情況，要對情況進行分析，找出原因及時解決，避免出現重大事故或對機械造成重大損害。

（3）液壓油內雜質。由于液壓缸存在運動部件，因此在作業時缸體會存在摩擦情況，會有一些金屬物質進入到液壓油中，這些雜質容易導致閥孔阻塞、閥芯磨損、密封圈磨損，從而導致液壓油發生泄漏。液壓油中出現雜質是正常的也是無法避免的，造成原因也是多方面的，但是我們可以采取一定的措施減少雜質發生，減少對機械的損害。在使用機器前要對機器進行清理和檢查，將運動部件上的沙石、泥土等清理干凈，定期對液壓系統中的部件進行檢查，對于老化損壞部件及時更換，密封圈檢查是否存在漏液情況，當密封不嚴密時，要立即進行更換，避免雜質進入液壓系統。

4 常見液壓系統檢修方法

（1）元件故障檢測法。對于液壓系統出現的故障，我們可以從故障的現象依據經驗判斷問題出現在哪個元件，然后對相應元件進行檢查。比如，對于動力元件液壓泵，不出油、油量不足、壓力上不去。我們可以從以下幾個方面考慮：電動機是不是反轉了；吸油管或過濾器堵塞了、軸向間隙過大、連接處混入空氣、液壓油粘度太大或溫度過高引起供油壓力上不去等。對于控制元件，根據閥的類型，對于壓力閥，檢修時最常見的就是壓力波動，溢流閥可能是由于彈簧的剛度不足引起彈簧力不足等；減壓閥可能是由于油液中混入空氣、阻尼孔堵塞、閥芯在閥體中卡住等。對于執行元件液壓缸，推力不足或工作速度逐漸下降甚至停止。最常見的是密封出現了問題，在進行檢修時，需要確保活塞頂到頭，且排油接頭處處于開啟狀態，借助外力強行制動活塞，當供油壓力到達閾值時，觀察活塞情況。若活塞無變化，卻有少量的油液排出，則證明了其密封性較差，在運行過程中會出現油液滲漏情況。需要注意的是，在對液壓缸進行檢修時，要確保檢測次數，通過反復檢測來提升檢測結果的準確性。

（2）感官檢修法。感官檢修法是專業的維修工程師利用看、摸、聞、聽、查的方式，根據個人積累的實踐經驗，找到故障可能產生的原因和產生的地點，并提出經濟合理的維修方案。

①通過直接觀察液壓系統運行過程來判斷。一看工作介質，觀察油液的狀態，表面是否有泡沫，粘度是否過大或過小，里面是否混有雜質，油液是否低油標線等；二是看泄漏，看管道接頭處、液壓缸、液壓泵等一些結合的地方是否有液壓油滲漏出來；三是看速度，看液壓缸等執行元件的伸出或者縮回的速度是否正常；四是看壓力，要對機械作業過程中對各個測壓點的壓力情況進行檢查，查看壓力情況是否一直在波動，波動是否存在一定的規律，是否在波動允許范圍內，系統的壓力是否足夠穩定，流量是否均勻等；五看振動，在作業過程中看各個運動部件在承受壓力后是否存在不規則或較大的震動情況。

②通過摸的方式，前提一定是要保證足夠的安全，直接接觸部件。一是用手摸液壓泵、油箱和控制閥等元件的外表面，若短時間接觸能明顯感覺到燙手，超出了正常的溫度范圍，就應檢查是元件故障還是冷卻等方面出現了問題；二是觸摸液壓管和運動元件，看是否存在不規則的高頻率振動情況，要對其進行仔細檢查，找出故障原因；三是聞，通過對液壓油是否存在刺鼻氣味或臭味來判別液壓油是否已經完全變質，是否存在橡膠焦味來判斷橡膠件是否已經老化或存在過度磨損的情況。

③通過聲音來判斷液壓系統的工作是否正常，快速找出發生故障的位置并及時進行維修。一般有四聽：一聽噪聲，可以聽液壓泵、溢流閥、順序閥等元件工作狀態下發出的噪聲，和正常運行狀態下的噪音進行比較，判斷是否過大；耳聽聲音，仔細聽換向閥等控制元件是否會發生敲擊缸體缸蓋發出的巨大聲音，然后和正常運行狀態進行比較，查看是否聲音不對來找出故障。

④通過查，針對經常性出現的故障，查閱以前的維修記錄，判定原因，是維護保養不到位、使用環境過于惡劣、還是操作不當引起的。感官檢修法比較簡單，可以不借助外界儀器設備來實現對故障的判斷和尋找，但對人員的實踐經驗要求較高，一般初學者很難使用該方法來尋找故障。

5 結語

挖掘機掉缸是挖掘機故障中的常見故障。對于不同的挖掘機掉缸情況存在不同的原因，在實踐中要根據實際的工作情況和故障情況進行分析，找到故障源后進行維修，在日常使用中也要注意對機械設備進行定期保養，避免出現重大事故后花費較高維修費用，影響作業進度。