如何判断动臂故障：先导控制阀异常导致的动臂下降速度异常

案例1——动臂自动下降故障

液压挖掘机在使用一段时间后，有时出现动臂自动下降的现象，致使动臂起升进度减慢，甚至不能“举升”，严重影响工作效率。

出现上述故障的主要原因有以下几方面：

1）液压缸油封损坏。

2）控制阀杆、阀孔出现拉沟划伤或磨损。

3）控制该动作的过载阀损坏。

4）先导控制阀损坏。

针对上述四个方面问题的判断排除方法很多，现根据现场诊断经验，介绍一种比较快速、简便的判断排除方法。液压挖掘机液压系统原理如图2-24所示。

图2-24 挖掘机液压系统原理图

1—安全锁定阀 2—先导控制阀 3—控制阀 4—动臂缸 5、6—过载阀 7—先导泵

（1）先导控制阀的判断 现代挖掘机先导油路中，均设有工作装置控制油路总开关起安全保护作用。当其锁定时，驾驶室控制阀的先导油路被切断，因此可通过锁定阀的开与关来判断先导控制阀的好坏。具体方法是：让挖掘机处于如图2-25所示位置，并将安全锁定阀分别置于锁定和自由两位置，如果动臂下降速度改变，则证明先导控制阀有问题。先导控制阀出现故障的原因主要有：①转动盘A与活塞B没有间隙，造成主要控制杆在空挡位置时动臂下降，其正常调整间隙应在0.3～0.5mm范围内（图2-26）。②弹簧损坏。③滑阀磨损。

图2-25 挖掘机某位置图

图2-26 正常调整间隙图

1—转动盘 2—活塞

（2）过载阀的判断 运用“置换法”将控制铲斗或斗杆缸的过载阀与控制动臂的过载阀互换来判断其好坏。若挖掘机使用年限较长，施工现场无法判断其他过载阀的好坏时，可自行加工一块厚6mm、表面粗糙度Ra=0.8～1.6μm的钢板来代替过载阀。然后切断过载油路与回油油路，若动臂仍下降，则表明过载阀正常。

过载阀出现故障的原因有：

1）调压弹簧折断或弹簧弹性降低。

2）锥阀与阀座密封不好。

3）锥阀阀芯磨损。

处理方法为：

更换密封垫，重新装配和更换先导阀调压弹簧，修配先导阀密封锥面及清洗修配锥阀等。

（3）液压缸油封和液压缸控制阀的判断 当以上两阀工作正常后，操纵挖掘机如图2-25所示状态，使发动机停车，同时操纵动臂先导控制阀至“举升”位置，如果跌落速度增快，则证明液压缸油封损坏。其道理是，当工作装置处于如图2-25所示状态时（液压缸底端无杆腔受压、油压升高），液压油漏向有杆腔一方，当顶端有杆腔内压力增加时，按其容积比例保持其平衡压力（视泄漏油量而有所不同），此时下降速度慢。如果随后操纵先导控制阀至“举升”时，液压缸顶端有杆腔液压油与回油接通，此时有杆腔油流入泄油回路，平衡即被破坏，于是下降速度变快。如果下降速度没有变化，则表明控制阀已损坏。

采用以上排除方法时应注意几点：

1）先导油路中应设有安全锁定阀。

2）液压系统需设有蓄能器，并且功能正常。

案例2——动臂断续下降故障

当挖掘机操作手柄扳到“动臂下降”的位置后，动臂不能平稳下降，而是出现一降一停的间断性下降，进而造成整机沿动臂方向前后剧烈摇晃，以至于无法正常工作。故障树分析如图2-27所示。

（1）可能原因的检测 经压力表检测主油路系统压力为27.8MPa，符合规定，其他动作速度和力量均正常，可排除主油路压力与流量不足的原因。经压力表检测，先导控制系统油压为2.94MPa，符合规定，其他动作操纵正常，可排除先导控制油压不足的原因；经拆检右多路阀中的动臂阀杆，发现阀杆有些卡滞，但无异物，且阀杆表面无划伤；经拆检动臂下降限速阀，发现单向阀关闭良好，无弹簧折断现象。

初步判断，故障是动臂阀杆变形所致。

经查阅资料发现，多路阀中的动臂阀杆和斗杆阀杆的结构和尺寸完全相同，可以互换，于是把二者对调安装，再试机发现整机前后摇晃现象消失，动臂下降平稳，而斗杆操纵时动作出现不平稳现象，证明上述判断正确。从库存的一个旧多路阀中取出动臂阀杆代用，即可马上恢复工作。

图2-27 动臂间断下降故障树

（2）故障现象的理论解释 由于动臂阀杆变形，造成下降操作时行程不到位，动臂缸有杆腔的进油路中出现节流现象，使进油不足；而动臂在整个工作装置重力矩的作用下强行下降，使得动臂缸有杆腔的容积增大速度大于进油速度，造成了动臂缸的有杆腔内出现真空现象（即负压）。在负压作用下，从无杆腔产生一个指向有杆腔的对活塞的反作用力，阻止动臂下降。真空度越大，反作用力也越大。当反作用力矩与工作装置的重力矩达到平衡时，动臂下降被迫停止。动臂下降停止后，动臂缸有杆腔容积不再增大，而进油仍在继续，这时又造成真空度减小，反作用力减小，其力矩不能再支撑工作装置的重力矩，于是动臂又继续下降，接着有杆腔内再产生真空，动臂下降再停止……这样，动臂下降过程就是一个“下降——停止——再下降——再停止……”的交替过程。在这个动臂下降过程中，由于动臂有周期性的速度变化，因而会产生一个对整机的周期性的沿动臂方向的前后倾翻力矩，在该倾翻力矩作用下，整个挖掘机在动臂下降过程中沿动臂方向前后摇晃，而且越来越加剧，以致不能继续工作。

案例3——动臂不能降落

某单位一台日立UH171型挖掘机，在施工中动臂升起后突然不能降落。经检查，动臂的两个缸伸出后缩不回来；同时发现B组泵在运转不足3min时，泵体便烫得手不能摸，并伴高压油管剧烈抖动的现象。

（1）可能引发故障的原因

1）B组泵混入空气、泵组吸空、吸油管接头松动、吸油管漏气、堵塞。

2）B组泵回油管路堵塞、回油滤芯损坏、堵塞，旁通阀和溢流阀咬死。

3）B组泵柱塞折断，柱塞与缸体咬死，配油盘破碎。(www.xing528.com)

4）先导控制油路失控，先导泵损坏，先导阀不开启。

5）液控换向阀失灵，卡在不对中位置。

（2）故障诊断 针对上述原因，按先易后难的顺序拆检油路和B组泵。在否定前三个原因后，用仪表测量先导控制油路，表明先导控制正常。又对该机作了长达15min的试车，故障现象依然存在。显然故障发生的主要原因集中在液控换向阀上。从液压系统原理图可知（图2-28），挖掘机动臂和斗杆工作由A、B两组泵合流供油，究竟是哪一个液控换向阀失效呢？对此应进行深入分析和论证。

图2-28 UH171型挖掘机液压系统原理图

1—变量泵 2、3—定量泵 4、6、8、11—过滤器 5、7、9、13—顺序阀 10—蓄能器 12—溢流阀

1）动臂起升。操纵先导阀在起升位置时，先导压力油经Y口同时进入D阀和N阀的左端，压力油克服右端弹簧压力使D阀和N阀阀芯同时向右移动并打开各自的油路，此时A、B两组泵的压力油合流共同进入动臂缸大腔使动臂升起。

2）动臂停止。操纵先导阀在停止位置时，D阀和N阀的两个阀芯在各自复位弹簧的作用下自动回至中位，A、B两组泵处于卸载状态。

3）动臂下落。操纵先导阀在下降位置时，由于N阀一端的Z口接系统的回油路而无压力，N阀仍处在中位，此时A组泵仍卸载，而D阀的先导压力油进W口，使D阀阀芯向左移动并接通动臂油路，此时B组泵的压力油通过D阀进入动臂缸的小腔，使动臂下落。

由此可知，动臂起升由D阀和N阀同时控制，A、B两组泵合流供油；动臂下落由D阀单独控制，B组泵单独供油经过C阀后便被D阀堵死，压力油只好克服安全阀（25MPa）的开启压力后回油箱，此时安全阀长期处在节流状态，从而使B组泵产生高温。所以只要发动机开始运转，B组泵就会发烫，高压油管也会产生抖动。

（3）故障的排除 在拆检D阀时发现，有金属颗粒把阀芯卡死，抽出该阀芯用磨缸砂条和水磨砂纸打磨后装入试车，动臂升降自如。金属颗粒卡死阀芯是由于过去泵损坏后因高压回路无过滤器而无法将赃物清除干净，造成故障隐患。在这次拆检后，该机使用30h后又因E阀和H阀卡死而造成铲斗不能工作，行走跑偏，每次排除故障约耗费1h。

根据使用维修部门统计，挖掘机的故障50%以上是由于液压油污染引起的。因此，使用部门对液压油的清洁度应有足够的重视。

案例4——WY32挖掘机动臂液压缸单向节流阀不同步

动臂液压缸是挖掘机工作装置的重要组成部分，用以完成动臂的升降。工作中为了提高工作效率，使动臂快速上升，要求动臂液压缸进油流量要大，但下降时因增加了工作装置的自重，可能会造成因动臂降落速度太快而发生危险，如砸坏工作装置或铲斗撞坏运料车辆等事故，所以在动臂液压缸大腔回路上装有可调式单向节流阀，这种单向节流阀既可使动臂液压缸大腔进油不受任何阻碍，还可根据动臂下降速度要求通过调整阀的开度控制大腔的回油速度。

但在实际使用中两个单向节流阀的调整是件很麻烦的事情，为此，通过理论分析和实验，决定将两动臂液压缸大腔油路中的两个单向节流阀（图2-29）改为一个大通径的单向节流阀（图2-30），并将动臂分配器作相应改动，然后装回WY32挖掘机上。

图2-29 WY32挖掘机动臂液压缸液压系统原理图

1—动臂液压缸 2—动臂分配器 3—单向节流阀

图2-30 WY32挖掘机动臂液压缸液压系统改装图

1—动臂液压缸 2—动臂分配器 3—单向节流阀

改进后的单向节流阀调整起来就方便多了，调整时只要满足动臂下降速度要求就可以了，其后的两条管道中的流量可基本保证一致。也就是说，改进后两条管路中的压力损失要比原来的少，产生的热量也就小了。

单一单向节流阀和改进后的动臂分配器装在工地上的WY32挖掘机上使用后，安装、调整和维修都比原来方便。使用中两动臂液压缸的压力相等，受载均匀，工作同步，能满足主机的工作要求，并且每台主机的成本可减少，有一定的经济效益。

案例5——W4—60C型挖掘机动臂缸不能起升

（1）故障现象 W4—60C型挖掘机在施工时，突然出现动臂缸不能起升的故障现象，但此时发动机还能正常运转，且空载时斗杆和铲斗缸也能动作，但不能负载，回转动作基本正常，虽更换了一台CBG2080型齿轮泵，故障仍然没有消除。

（2）故障排除 在故障排除过程中发现，挖掘机已不能行走，所有机构的动作无力，不能正常工作。说明故障出在动力源部分，检查油箱、过滤器等部分，没有发现问题。

从对该挖掘机的传动系统结构分析可以看出，该机与一般液压挖掘机不同，发动机不直接驱动液压泵，而是经过传动箱和离合器，再带动液压泵和行走机构。经检查确认，离合器摩擦片磨损、发热，且连接螺栓松动，因此当工作系统压力较高时摩擦片打滑。经更换离合器的摩擦片（解放CA—10B型汽车离合器）和压盘，调整配合间隙，挖掘机恢复正常。

案例6——WY160（A）型反铲挖掘机动臂缸活塞杆杆头拉环断裂

WY160（A）型反铲挖掘机，由于该机工作中冲击负荷较大，所以，在使用过程中时常发生动臂缸活塞杆杆头拉环断裂的现象（图2-31）。因配件材料的采购周期长、价格高，可用堆焊修复的办法，收到良好的效果。现将修复工艺介绍如下：

图2-31 WY160（A）型反铲挖掘机动臂缸活塞杆断裂后的残头

（1）活塞杆残部的加工处理 由于一般活塞杆都是从杆头拉环处断裂，所以只对杆头进行车加工处理，车掉拉环，再车出ϕ45mm的圆孔（图2-32）；然后再另行车制拉环，两者采用过盈配合，热镶后进行焊接。

（2）车制杆头拉环 采用活塞杆的原材料40Cr钢下料，然后锻造成ϕ280mm、高120mm的毛坯，再作正火或退火处理，以便车削加工。如图2-33所示，车出ϕ130mm的孔，再将工件调转90°夹好找正，车出拉环球面及颈部等。

图2-32 WY160（A）型反铲挖掘机动臂缸活塞杆残头的车削加工

图2-33 活塞杆头部的拉环

（3）镶焊 镶焊时将活塞杆头ϕ45mm孔周围加热到500～600℃，装入拉环，用锤在环头轻轻敲打，使两工件紧密结合，此时应注意拉环孔对于活塞杆轴线的几何公差，必须符合规定要求。然后在结合面的V形坡口处用ϕ4.0mm的结422焊条焊接。堆焊到直径80mm左右时，改用结506焊条，以增加表面强度。焊完后在白灰中保温10～12h。

因为焊缝所处位置在活塞杆有效工作行程以外，只需将焊接表面在车床上略作车削和光磨即可。

从5年来的使用情况看，几经修复的活塞杆不再发生断裂现象。