动臂和铲斗运动故障解决方案

案例1——ZL50型装载机动臂提升速度低

装载机的生产率与作业循环时间有着密切关系，动臂提升速度高低是决定作业循环时间长短的重要因素之一。柳工制造的ZL50型装载机动臂提升时间应为8s，在使用过程中发现其动臂提升时间为12s，严重影响装载作业时间。

1.故障的分析

（1）液压泵进油滤网太脏，造成节流

（2）液压泵进油管有异物或油管老化、松软，造成进油量不足

（3）元件内泄

1）双作用安全阀的调压阀密封不严。

2）液压缸的活塞密封件磨损。

3）液压泵磨损。

4）安全阀芯套间隙超标。

5）缸套磨损，有拉痕。

2.故障的检测与排除

（1）外观检查 检查液压油液面是否太低，液压油是否干净，滤网和油管是否阻塞，各油管是否老化、松软等。这些都可以通过眼观手摸的方法查出故障，并及时排除。

（2）拆检液压缸 将液压缸拆卸开，用煤油或柴油清洗全部零件并擦干，检查导向环、活塞杆、缸体、活塞和导向活塞等是否有拉痕和拉毛，如有严重拉痕和不正常磨损应更换零件；检查油封是否完好，若密封失效则应更换。

（3）拆检双作用安全阀 拆下双作用安全阀，检查滑阀与阀座的配合间隙，其标准间隙应为0.010～0.020mm，修理极限间隙应为0.035mm；检查滑阀与阀座、单向阀与阀体的密封性能，更换损坏的零件；检查弹簧是否良好。

（4）拆检分配阀 将分配阀的安全阀拆下来，检查柱塞阀芯与安全阀套的配合间隙，其标准间隙应为0.013～0.018mm，修理间隙应为0.030mm。

（5）检测双联泵 柳工ZL50系列装载机上采用CBG型双联齿轮泵，其系统压力应为15MPa。当额定转速为2200r/min时，每联齿轮泵流量应为160L/min。经检测，该机达不到上述标准。将其拆卸后用油石除去齿轮齿面和齿刃上的飞边，再检测时已达到标准流量。

案例2——ZL50装载机动臂抖动

一台ZL50装载机，大修后试车时发现，动臂落到底而拉住动臂下落手柄时，动臂严重抖动。经观察，发现动臂抖动时左边的动臂缸活塞杆在缸筒内上下窜动，窜动量达26mm。分析原因是，左边的动臂缸活塞不能正常到达缸底。操作时，将操纵杆扳到落臂位置，此时活塞在不断增大的油压作用下到达缸底，液压缸上腔油压继续增大，当压力升高到14MPa（溢流阀调定压力）时，溢流阀溢流，此时液压缸活塞在外力作用下被迫上移，溢流阀又关闭，由于操纵杆仍在落臂位置，活塞在不断增大的油压作用下又回到缸底，这样周而复始，导致动臂严重抖动。

拆下两只动臂缸后，经测量发现引起左边液压缸活塞不能正常到达缸底的原因是：

1）大修时，更换了左边的动臂缸总成（原机液压缸支架与活塞杆已损坏），更换后的液压缸支架距液压缸底部的距离比原机液压缸长15mm。这就造成：右边的动臂缸活塞到达15mm。

2）动臂发生了一定的扭曲变形，在动臂缸和动臂的连接处，左侧扭曲量比右侧高出11mm，这相当于又使左边动臂缸的活塞距缸底的距离加大了11mm，二者之和为26mm，这就是左边液压缸活塞杆窜动量达26mm的原因。

将左右动臂缸对换，使新换液压缸活塞杆的窜动量相对减少11mm，然后加工一个如图2-44所示的圆盘，将新液压缸的活塞按图2-45改造，将圆盘安装到活塞上，按常规步骤将液压缸装复，然后安装到装载机上。经试车，动臂抖动问题得以解决。

图2-44 圆盘

图2-45 活塞

案例3——ZL50轮式装载机动臂和铲斗动作无力

ZL50轮式装载机工作装置的液压系统主要由油箱、粗滤器、齿轮泵、多路分配阀（包括翻斗缸的两个过载阀）、动臂缸、翻斗缸和连接管路等组成。

如图2-46所示知，工作装置液压系统与转向液压系统、动力换挡液压系统是相互独立的，便于用户的保养和维修。

图2-46 ZL50轮式装载机工作装置液压系统图

1—油箱 2—总安全阀 3—多路分配阀 4—动臂缸 5—翻斗缸 6—翻斗缸杆腔过载阀 7—翻斗缸底缸过载缸 8—精滤器

CBG160型齿轮泵由发动机通过齿轮副驱动。当发动机工作时，工作油经粗滤器进入齿轮泵，压力油从泵端出油口经管路进入多路分配阀3，当动臂换向阀杆和翻斗换向阀杆均处于中位时，压力油经阀内油道过精滤器直接回油箱1，当分别操纵动臂换向阀杆或翻斗换向阀杆时，动臂完成上升或下降、铲斗完成下转或上翻的动作，当动臂操纵杆前推二挡，动臂缸上、下油腔连通，铲斗在自重作用下处于浮动状态，铲斗贴着地面工作（主要用于散装物料）。

下面对ZL50轮式装载机工作装置的液压系统的常见故障进行分析。

1.动臂举升缓慢、动作无力或无动作

ZL50装载机工作装置系统的调定压力为15.7MPa，动臂提升时间＜8.5s，铲斗前倾时间＜2.28s，造成动臂动作缓慢的主要原因是工作油压偏低。在测压点接表，使系统憋压，可直接测出其实际工作压力。如果系统压力偏低，可从以下几个方面分析：

1）总安全阀的调定压力偏低。如果是总安全阀的调定压力偏低，正确的调整方法是在分配阀测压点处接压力表，使发动机转速在1800r/min左右，铲斗阀杆处于中位，动臂缸升至极限，使系统憋压，此时调整总安全阀的调压螺钉，当压力表显示为15.7MPa时，调压完毕。

2）分配阀有内泄。分配阀的内泄主要原因有：总安全阀的主阀芯被卡死、阀杆与阀体的配合间隙太大、调压弹簧损坏、阀内密封件损坏或阀体有砂眼等。拆检总安全阀的锥阀看是否被卡住并清洗；检查阀杆和阀体的配合间隙，正常的配合间隙应在0.005～0.012mm之间，如果间隙超差，应镀铝配磨；检查压力弹簧、阀内密封件是否有损坏；检查阀体是否有砂眼等铸造缺陷。

3）动臂液压缸活塞上的密封环损坏，造成内泄。当动臂缸活塞收到底后，拆下底腔油管，并使动臂杆腔继续充油，若底腔油口有大量工作油泄出，则说明活塞密封环已损坏，应立即更换（正常泄漏量≤30mL/min）。

4）CBG齿轮泵内部磨损严重，造成内泄。分别拆检齿轮泵端面间隙、齿轮啮合间隙、齿轮与泵体的径向间隙及齿轮泵内部密封件是否正常。液压油内有杂质，是造成齿轮泵侧板磨损的主要原因。

5）工作装置液压系统液压油的适宜粘度为（20～40）×10^-6m²/s。粘度太大则直接影响齿轮泵的工作效率和泵、阀的内部润滑，使动臂的动作迟缓。

此外，若液压管路和过滤器堵塞，同样会造成动臂举升缓慢或无力。

2.铲斗翻转无力或无动作

可以结合动臂的工况共同进行分析。

1）如果总安全阀调定压力偏低、分配阀有内泄或CBG齿轮泵内部磨损严重，则动臂和铲斗都存在动作迟缓等情况，应检查各部件，并分析查找产生故障的原因。进行故障排除时，可参考动臂故障分析的排除方法。

2）如果动臂工作情况正常，只有铲斗工作时存在异常情况，则应先检查翻斗缸的两个过载阀的调定压力是否正常。翻斗缸底腔过载阀的调定压力为17.5MPa，杆腔额定压力是10MPa。

正确的检测方法是：在测压点接表，将翻斗操纵阀杆置于中位，使动臂举升或下降，当连杆过死点时，翻斗缸的杆腔或底腔建立压力，翻斗缸的活塞杆产生动作时压力表显示的压力即是过载阀的调定压力（过载阀的调定压力出厂时已调好），如果过载阀显示的压力偏低，用户应首先按下述3）、4）项查找原因。(www.xing528.com)

3）翻斗缸过载阀的主阀芯有可能被杂质卡死，造成过载阀处于开启状态，应检查并清洗，同时应检查密封件、弹簧是否有损坏，检查阀杆与阀体配合间隙是否正常（正常的配合间隙为0.005～0.012mm）。

4）翻斗缸活塞的密封环可能损坏，检查时可参考动臂缸活塞密封的检查方法。

案例4——装载机铲斗前倾

有一台柳州产的ZL40装载机。当前臂提升到任何位置，且动臂与转斗操纵杆处在中位时，空载铲斗会自动前倾，重载铲斗前倾加快。这给物料的装车带来不便，每次在物料装车过程中都得扳动几次转斗操纵杆使铲斗后倾，否则还未等物料运上车就落地了。

造成这种故障的主要原因有：

1）转斗缸活塞油封损坏，造成窜油。

2）转斗阀杆和阀孔出现扭沟、划伤或磨损而使液压油泄漏大。

3）转斗大腔双作用安全阀中的单向阀锥面与单向阀座损坏，造成接触不良而引起泄漏。

4）转斗大腔双作用安全阀中的安全阀体上的锥阀锥面与锥阀座出现损坏、压力损失或缺口，使之接触不良而引起泄漏。

针对以上4种故障，我们逐一进行了检查。

1）检查两只转斗缸活塞油封。传统的办法是逐缸拆检。若拆下的一只缸没有问题，就得拆另一只缸，既费力又费时。为了判断两只转斗缸准确的故障位置，先将铲斗后倾到极限，将动臂落下，用木头撑住铲斗，使其不能自动前倾，将右边或左边转斗缸有杆腔的油管接头（硬管与软管连接处）松开，然后起动发动机（挂空挡），将转斗操纵杆拨入后倾位置，加大油门。根据松开接口处的漏油情况来判断转斗缸活塞油封的好坏：若松开处不漏油或漏油很少，说明两只转斗缸的油封是好的；若硬管接头漏油多，则说明右缸活塞油封损坏；若软管接头漏油多，则说明左缸活塞油封损坏。我们用此方法检查转斗缸，判断出转斗缸活塞油封没有损坏。用此方法也可判断动臂缸活塞油封的损坏情况。

2）拆检转斗阀杆和阀孔。检查结果：没有发现转斗阀杆和阀孔有拉沟或划伤处，配合间隙为0.02mm，属正常。

3）拆检转斗大腔双作用安全阀中的单向阀锥面与单向阀座接触的密封性。检查结果是：单向阀锥面与阀座的密封性很好。

4）检查转斗大腔双作用安全阀中的安全阀体上的锥阀锥面与锥阀座接触的密封性。结果是锥阀锥面有缺口。将锥阀车削并研磨，装机试车结果表明：工作性能良好，铲斗不再自动前倾。

案例5——装载机转斗液压缸活塞杆反复弯曲

（1）故障概述 一台ZL40装载机两转斗液压缸活塞杆紧靠头部处均严重弯曲并引起液压缸漏油。据该车操作人员反映，活塞杆弯曲时并未引起注意，只是液压缸严重漏油时才发现两活塞杆已弯曲。后经现场机务管理人员分析，故障的原因可能是驾驶操作人员技能不熟练，盲目超负荷作业所致。故该车进厂修理时，仅对两弯曲活塞杆制定了冷压校正修理方案。但装车使用仅几个台班，两液压缸又出现严重漏油，两转斗液压缸活塞杆又在原弯曲位置发生弯曲变形。之后，使用单位购置了两套新转斗液压缸总成，装车使用几个台班后两转斗液压缸活塞杆再次在相同位置发生弯曲变形。

（2）故障分析 该装载机工作装置采用反转连杆机构，动臂为单板结构，两摇臂铰接支撑点位于动臂中部横梁上（图2-47）。通常造成液压缸活塞杆弯曲，应为液压缸受轴向压力过大而失稳弯曲，即弯曲现象发生在转斗液压缸活塞杆受最大弯曲力矩工况时，但对照已弯曲活塞杆弯曲部位及装载机作业工况受力分析，显然不属于液压缸因受轴向压力过大而弯曲，因为该活塞杆弯曲部位在紧靠活塞杆头部，也就是说在活塞杆接近完全收缩、最小行程时弯曲的，而此时装载机实际作业工况正处于铲斗前倾卸料位置，并非处于工作装置受力最大的典型工况。

图2-47 装载机反转连环工作装置图

通过对活塞杆弯曲部位分析以及对该装载机实际作业工况进行全面观察，发现在动臂最大举升高度，转斗在转斗液压缸作用下前倾撞击动臂抖落物料时，转斗液压缸与动臂横梁发生碰撞。进一步检查验证，发现两个转斗液压缸缸盖法兰下侧均有碰撞痕迹，两转斗液压缸安装部位下方的动臂横梁相应处也发现有碰撞痕迹。显然，两转斗液压缸活塞杆弯曲现象发生的直接原因为转斗液压缸与动臂横梁发生干涉。

在装载机工作装置结构设计中，除了必须满足使用性能、技术经济指标、劳动条件等要求外，还必须保证作业时构件间无运动干涉。而该故障是在运行工作几年后发生的，新车时并未发现，由此推断，该故障是在经过长期使用后工作装置部分某些机件结构运动参数发生变化所致。经检查工作装置部分：动臂、连杆、摇臂、铲斗及其铰接支点无变形、开焊、裂纹、移位、松旷、咬死等现象；再检查动臂提升、铲斗翻转等技术参数指标，发现转斗前倾角远大于设计值45°。

为使装载机工作时操纵方便，要求在工作装置结构设计中对铲斗转角进行限位。铲斗转角限位装置通常采用简单的挡块结构，把挡块分别直接焊在铲斗后臂及动臂上（图2-48）。铲斗前倾角的限位原是在最大卸载高度，铲斗前倾角度达到45°时，铲斗与动臂上的限位挡块相碰，铲斗停止前倾。铲斗前倾角限位挡块另一作用是有利于铲斗中物料倾倒干净。当装粘性物料时利用铲斗与动臂的碰撞，使物料抖落干净。现发现因铲斗前倾角过大，在实际作业前倾卸料时，利用铲斗与动臂的碰撞抖落物料时限位挡块被撞掉，失去限位作用。操作者在一定高度卸载时，为使物料抖落干净，会操纵铲斗翻转阀使铲斗前倾，并企图与动臂限位装置发生碰撞以抖落物料，但此时限位块已被撞掉，限位装置不再起作用，铲斗在达到最大前倾角设计值后，将会继续翻转，导致实际前倾角增大。根据该装载机工作装置结构形式分析可知，随着铲斗前倾翻转的角度增大，转斗液压缸进一步收缩，与此同时，转斗液压缸将会继续前倾，直至与动臂横梁碰撞发生干涉，转斗液压缸受到来自横梁干涉点的这一侧向推力，致使液压缸活塞杆在其靠近头部发生弯曲。

图2-48 铲斗前倾角限位装置图

（3）结论及建议 显然该故障在多次弯曲修理时，因为未找到故障的根本原因，所以只是治标不治本，结果使活塞杆多次弯曲。该故障表现在转斗液压缸活塞杆上，而根本原因却在铲斗的前倾角限位装置上，但在装载机的使用维修中往往忽视对限位装置的检修。该装载机经加装限位块使铲车未再发生异常现象。铲斗前倾角恢复到正常后，再次冷压校正活塞杆，装机使用3年性能良好。

此案例说明，为彻底避免类似故障发生的可能性，在工作装置结构设计中应充分考虑到转斗限位块这一易损部件在作业中发生变形、被撞等情况对工作装置机械运动的影响，从结构设计、元件选型等方面给予保证。

案例6——装载机液压缸螺栓脱扣

某单位有一台柳工产ZL50装载机，在一次铲装石料作业中，当活塞杆左移（图2-49），铲斗向上铲装物料时，左液压缸（从驾驶室看）的连接缸盖3和缸体7的4个M16螺栓突然全部脱扣，缸盖3被顶出缸体7。

图2-49 ZL50装载机转斗液压缸液压原理图

1—活塞杆 2—防尘圈 3—缸盖 4—缸套 5、9—O形密封圈 6—U形密封圈 7—缸体 8—Y形密封圈 10—导向环 11—活塞

据查，左、右液压缸均为该机原配件，右液压缸没出现过故障，而前一段时间左液压缸O形密封圈5严重漏油，更换后使用时间不长就出现了上述故障。

故障分析：液压系统的故障一般都是由各种阀引起的，因此我们首先检查了液压工作系统的溢流阀，因为如果溢流阀调定压力过高，则有可能出现此类故障，但检查结果溢流阀正常；检查分配阀后，也未查出故障原因；更换4个M16的新螺栓，将缸盖3装到缸体7上后，加载（铲料）试车，开始时工作正常，但铲装石料3车（每车约4铲斗）后检查，发现4个螺栓均有松动。据分析，如果活塞11撞击缸盖3，也可能产生此故障，但检查结果：液压缸限位正常，且空载试车时液压缸活塞杆左移至极限位置并无撞击声，因此排除了这种可能性。

由于初步检查并没有找出故障原因，只好边使用边观察。O形密封圈5处不漏油，说明密封良好；装几车石料后发现4个螺栓又有松动现象，说明使螺栓脱扣的力量相当大，因此怀疑由液压冲击引起。可能引起左腔液压冲击的原因，一是左腔油管回油瞬时单向堵塞；二是左腔回油单向阀瞬时卡死，但经检查，油管及单向阀均完好。为此将故障原因缩小到液压缸自身范围。

拆下故障缸的缸盖3，发现O形密封圈5左侧有明显油迹，且在缸盖3与缸体7配合面的上、下部有明显磨痕，其他磨痕较轻。从理论上分析，此配合面为非运动配合面，其上不应有磨损。从使用角度分析，当装载机装卸作业时，在铲斗上、下转动过程中，活塞杆1受到使其向上或向下弯转的力矩，即当铲斗铲满石料收斗（铲斗向上转动）时，活塞杆左移，使缸盖3与缸体7配合面的受力增大；因此，装载机长时间工作可使紧固螺栓产生疲劳松动，引起非运动配合面处产生微量相对运动，使配合面产生磨损，而磨损量的加大使螺栓进一步松动脱扣，直至完全被顶出。更换了新液压缸后，装载机工作正常。

液压缸故障通常为密封部位泄漏，本文所述故障虽不常见，但应引起注意，如果对紧固螺栓经常检查，可避免此类故障。

案例7——举升、翻斗故障

故障现象：装载机大臂、翻斗缸均有动作，但动作缓慢；铲斗装料后，大臂举不起，铲斗翻不转；驾驶室内压力表盘上显示先导回路压力为1.6MPa，在1.37～1.76MPa范围内，先导回路压力正常。

分析与排除：大臂、翻斗缸给出动作信号后，很快能显示动作，且先导回路压力正常，说明控制举升、翻斗多路阀的先导回路没有故障，故障出现在举升、翻斗回路中。结合举升、翻斗回路示意图（图2-50），分析举升、翻斗无力的原因如下：

图2-50 举升、翻斗回路示意图

1）举升、翻斗缸中密封圈破损，引起液压缸内泄，造成动作无力。表现为：液压缸表面接合处有渗油，压力下降较快，且工作时有泄油的异声。

2）多路阀故障。多路阀内有脏物，堵塞阀腔油道，使之通油不畅。表现为：操作多路阀杆移动阻力较大，阀杆移动不自如，阀杆不能正常复位。

3）溢流阀故障。溢流阀主阀芯卡死，回路压力降低，引起举升、翻斗无力。用压力表测回路压力值可判断出该处的故障。

4）工作泵内泄大，泵出口流量不够（用流量表测泵出口流量可知），回路压力降低，举升、翻斗无力。表现为：液压泵工作时噪声大，能听到泵内泄漏的异声；发动机转速提高，液压泵噪声更大；在过滤器中可见到大量的铜屑片，油液中也有细小的铜屑。

经过现场检测，举升、翻斗回路压力仅有5MPa，为此判定是溢流阀故障。打开溢流阀后发现阀芯卡死，主阀芯上的O形密封圈破裂，橡胶块卡在主阀芯和阀腔内。修复后，装载机举升、翻斗工作正常。