解析：伸缩缸和变幅缸故障排除

案例1——SQ型起重机伸缩缸和变幅缸爬行

伸缩缸和变幅缸有爬行动作产生原因：

1）液压缸内活塞密封元件老化或损坏。

2）平衡阀故障。

3）液压缸或液压系统内有空气。

处理方法：

1）更换活塞密封件。

2）将平衡阀解体，检查活塞、平衡阀柱塞、阀芯是否密封不严、卡死或损坏；各种复位弹簧是否疲劳损坏；控制油口是否有脏物堵塞。清洗阀件，除去脏物。如果零件不能正常使用，必须更换。

3）排除空气。起重机吊重前，操纵各执行部件，反复动作数次即可。

案例2——QY20型起重机变幅液压缸下降故障

液压平衡阀主要是对吊物下降、落臂与缩臂起到限速作用，防止重物自由落下，同时使重物和吊臂保持在空间某一位置。因此，液压平衡阀在这些机构中起着重要作用，出现故障必须立即排除。

以QY20型起重机变幅机构液压平衡阀为例，说明其结构及原理，工作原理如图2-84所示。

图2-84 QY20型起重机变幅机构液压平衡阀的工作原理

1—活塞 2—阀座 3—内弹簧 4—外弹簧 5—平衡活塞杆 6—单向阀

1）变幅缸起升时。工作油液不流经平衡活塞杆5与阀座2之间的环形通道，而经单向阀6直接进入变幅缸下腔，上腔的油经操作阀回油箱。

2）变幅缸下降时。工作油一部分不经液压平衡阀直接进入上腔；另一部分进入e处，使活塞1移动并推动平衡活塞杆5克服弹簧3和4的弹力，排出的油进入平衡活塞杆5与阀座2形成的环形通道g，此时，变幅缸下腔排出的油液流回油箱。当变幅缸下降的速度达到一定时，e处的压力下降，弹簧3和4的弹力推动平衡活塞杆5向右移动，使活塞杆与阀座的环形通道g变小，经环形通道流回油箱的油减少，致使变幅缸下降的速度减缓；同时上腔油压增高，e处的油压也相应地增高，又重新推动活塞1，经平衡活塞杆5克服弹簧3和4的弹力，环形油道g的开度增大，回油箱的油量增多，直到进油量和回油量达到一种平衡状态为止，此时变幅缸下降的速度维持在稳定的状态下，这种流量调节是经过平衡活塞杆5多次动作才完成的。其他如卷扬机构、臂杆伸缩机构的液压平衡阀，其原理和变幅机构液压平衡阀的原理相类似。

故障如下：

1）变幅缸上升正常，操作杆回到空挡（中位）时，变幅缸自动下降。分析：造成这种现象的原因有两个，一个是平衡阀问题；另一个是变幅缸内泄。经拆上腔油管接头，没有回油现象，说明变幅液压平衡阀有问题，经检测液压平衡阀O形油封损坏，造成内泄，使变幅缸自动下沉。

2）变幅缸上升正常，但不能下降。分析：初步诊断为平衡阀打不开，经拆检，发现平衡活塞杆卡死。

3）变幅缸上升正常，下降时发生抖动。分析：初步诊断为平衡阀里面的活塞和平衡活塞杆动作不灵活或油封泄漏。

4）变幅液压缸自行回缩。汽车起重机的液压系统一般采用串联或串并联复合油路，如图2-85所示就是变幅机构的液压控制回路。

为了防止变幅液压缸在作业中自行回缩，回路中采用了外控式平衡阀。经检查，平衡阀完全符合设计要求，但在实际使用中，虽然整机的静载支撑能力已达到标准要求，但在起重作业的动载情况下，平衡阀的闭锁性能变差，使得变幅液压缸渐渐回缩，曾因这个故障发生过翻车事故。

图2-85 汽车起重机变幅机构液压缸控制回路

1—变幅液压缸 2—平衡阀 3—操纵阀 4—溢流阀 5—液压泵 6—油箱

对上述故障分析后认为：操纵阀的阀杆与阀体之间采用间隙密封，间隙在0.010～0.015mm之间，使用中因磨损使得间隙逐渐增大，操纵阀的内泄漏增加。如图2-86所示是汽车起重机的上车操纵组合阀。当变幅阀处于中位，操纵其后面串联的阀块时，变幅阀中原回油的低压油道此时成了高压油道，液压冲击和安全阀的超调使高压油道的压力瞬时增大到20～30MPa之间，高压油通过间隙泄漏，使变幅液压缸管路的压力峰值超过平衡阀的开启压力（一般2～4.5MPa）时，平衡阀的主阀芯随之开启并引起振动，于是平衡阀闭锁性能变差，造成上述变幅液压缸自行回缩的故障。

图2-86 组合阀

经分析认为，必须在串联油路或串并联油路的设计中考虑组合阀中位时内泄漏问题，以往的设计中常常忽视这一点。解决的办法是：在阀杆中打一个很小的泄漏油道，并在阀体上作相应的处理，使其仅在阀处于中位时起泄漏作用。这种方法简单易行，能有效地提高整机的安全度。在新产品的研制中，由于采用了上述方法，也收到了明显的效果。

案例3——NK—160起重机变幅液压缸自动加速降幅故障

日产加腾NK—160汽车起重机吊臂变幅机构主要用来改变作业半径（随之改变作业高度），要求它能带载变幅，并且变幅动作平稳、可靠。这常由变幅液压回路来完成。

如图2-87所示是NK—160汽车起重机变幅液压回路原理图。图中换向阀6和7处于中位，齿轮泵4卸荷，以减少非工作状态时的功率消耗，防止温度升高。平衡阀8也称限速液压锁，起锁紧作用，防止重物自行下降。平衡阀8安放在液压缸的底部，防止管路及换向阀泄漏使重物产生过大的下沉量。

当换向阀6和7处于左位时，齿轮泵4输出的压力油经平衡阀8中的单向阀进入变幅液压缸9和10的下腔，使活塞杆伸出，因变幅液压缸9和10两缸并联铰接于起重臂上，基本上保持同步运动，此时吊臂仰角增大；当换向阀6和7处于右位时，齿轮泵4输出的压力油直接进入变幅液压缸9和10的上腔，同时进入顺序阀控制油路，使顺序阀阀芯打开，变幅液压缸9和10下腔的回油经顺序阀回油箱，随着活塞杆缩回，吊臂仰角变小。由于重物作用力方向与吊臂下降方向相同，故存在超越负载，此时顺序阀的阀芯开度处于某一平衡位置上下变化的动态调节范围内，从而保证变幅机构能按要求的速度平稳地完成变幅操作。

该车的变幅机构曾出现这样的故障现象：在发动机供油量不变，变幅换向阀开度不变的情况下，吊臂降幅速度不稳，并越降越快，同时发动机转速自动升高，而且吊重越大，这种现象越明显。

通过分析可知吊臂自动加速降幅的原因有以下两种：一是发动机调速器失灵或发动机供油量自动增大而导致发动机输出转速升高，使泵的输出流量增大，缸下降加速；另一种原因就是变幅机构液压回路有问题。

通过实验检验，发动机运转正常，于是可断定故障出在变幅液压回路上，而且是其中的平衡阀有问题。根据上述变幅液压回路，结合故障现象，作如下分析：从吊臂能够实现降幅动作说明平衡阀上的控制活塞能将顺序阀打开，控制部分无问题。从降幅速度不稳、越降越快及越降吊重越大这些现象可以看出，顺序阀开启后，液压缸下腔的油液无控制地直通油箱，阀芯对油路通道没有动态调节作用，即没有起到限速作用，由此可以断定是顺序阀的调压弹簧失灵或有塑变，或者折断。此时发动机转速之所以会增高，是因为降幅时失速，上腔需油量瞬时增大，下腔压力瞬时降低，使泵出口负载降低，故发动机瞬时负载也降低而使转速增加，泵供油量增大。

将平衡阀拆下解体检查发现，顺序阀的调压弹簧折断，更换新弹簧后，故障消除。

图2-87 NK—160汽车起重机变幅机构液压原理图

1—油箱 2—过滤器 3—发动机 4—齿轮泵 5—溢流阀 6、7—手动、联动换向阀 8—平衡阀 9、10—变幅液压缸

案例4——NK—300起重机变幅系统不工作

NK—300是从日本进口的液压伸缩臂起重机。在一次现场施工中发现，当变幅角度为42°时，伸缩臂伸出三节，用卷扬和变幅同时起吊重物时，变幅系统突然不工作。将操纵杆反复置于变幅增大和减小的位置均无反应，而卷扬、伸缩臂和回转系统均能正常工作。

根据液压系统原理图（图2-88），利用车上原有压力表，对故障作初步诊断。首先测得变幅系统压力为5.2MPa，而正常工作压力应为24MPa，所以系统不能正常工作的原因是压力不足。

系统压力不足的原因可能是：

1）油箱油面过低。

2）泵1发生故障。

3）增压器3发生故障。

4）电磁阀8处于卸荷状态。

5）溢流阀2、4处于泄漏状态。

由于泵1同时还供给回转系统压力油，而回转系统工作正常，所以可以肯定泵1、溢流阀2均无故障，油箱油面也不低。

根据先易后难的原则，先检查自动停止电磁阀8。这个阀是由力矩限制器控制的。当起重负载超过额定起重量时，力矩限制器输出一控制信号，使自动停止电磁阀8线圈带电，电磁阀动作，溢流阀4卸荷。检查自动停止阀的工作状态，用万用表测其线圈，发现没有带电现象，同时观察力矩限制器指示盘上超载报警装置，均未发现异常现象。

然后检查溢流阀。先调节弹簧预紧力，提高其开启压力，观察系统压力没有提高。进一步对溢流阀4进行剖析，卸下先导阀与主阀的连接部分，检查先导阀的锥阀与阀座接合面的接触情况，没有发现磨损和不密合现象。将溢流阀继续解体，取出主阀的柱塞及柱塞弹簧，发现弹簧缩短，弹力不足。

根据检查结果，找出了故障根源：由于柱塞弹簧弹力不足，主阀柱塞开启后，不能在系统压力低于阀开启压力时自动恢复到原来关闭状态，导致卸荷孔与压力油孔相通，溢流阀一直处于泄漏状态，使系统压力不足。

图2-88 NK—300起重机液压系统原理图

1—液压泵 2、4—溢流阀 3—增压器 5—手动换向阀 6—单向顺序阀 7—液压缸 8—电磁阀

针对上述原因，解决的办法是：在溢流阀的柱塞与弹簧之间加一个中间有孔的垫圈，增加柱塞弹簧的预紧力，然后调整其开启压力到规定值24MPa。这样，变幅系统又恢复了原来的正常工作状态。

案例5——QY32B汽车起重机变幅缸伸不出来

QY32B汽车起重机，故障现象：起初，起重机在作业过程中，变幅缸能缓慢动作并自动缓慢收回，之后通过加大油压和多路阀几次换向，变幅缸就完全不动作了。

故障分析：在故障发生之前，液压缸还能缓慢动作，说明多路阀已被堵塞。因为即使平衡阀或液压缸严重内泄，在空载和加大油压的情况下，液压缸也能缓慢动作。根据液压系统原理图，引起液压缸动作缓慢的原因有：①液压缸泄漏。②平衡阀泄漏。③油箱的容积过小或液压设备通风不良。

泄漏分为外泄和内泄，检查液压缸及管接头未发现外泄，此时油温为45℃，因此可判断故障是由内泄引起的。为了判断是平衡阀泄漏还是液压缸泄漏，将多路阀置于中位，待压数分钟，然后拧松液压缸的放气螺钉，发现有大量的油液排出，说明液压缸已存在严重内泄。将多路阀解体检查，发现阀芯被一块金属屑挤住，使阀芯总处于中位。

故障处理：将阀芯清洗干净安装好，再对变幅缸进行检查，发现Y_X形密封圈和O形密封圈均有不同程度的磨损，更换密封圈后，故障排除。

案例6——M10—30门座起重机变幅液压系统故障

有一台改装的M10—30门座起重机采用单缸液压变幅系统。使用不久发现该起重机的液压变幅系统在空载和重载时起重臂不能支撑在工作幅度位置，有自动下滑现象，滑到最大幅度为止。

故障分析：变幅机构液压系统原理如图2-89所示，系统正常工作情况为：齿轮泵7在电动机的带动下，通过粗过滤器8从油箱11吸油。当分配器中的换向阀处于中位时液压泵卸荷，变幅液压缸1不动作。当液压缸杆外伸，回收吊臂时，三位四通电磁阀5右移，推动分配器中的液压电磁阀右移，接通回路。泵油通过油路从B口进入液压缸下部，推动活塞上移。上腔油由A口流出通过液压电磁阀与下腔接通，进入下腔。停车时，电磁阀回到中位与油箱接通，压力为0，液压阀两端压力为0，通过弹簧作用液压阀回到中位，液压缸上下腔压力相等，保持平衡，液压缸活塞停止不动，吊臂就停止在所需位置。当液压缸杆回缩，吊臂外伸时，三位四通电磁阀5左移，接通液压阀两端油路，使右端与液压泵出口相接。液压缸在压力差作用下回缩，吊臂外伸。停车时，电磁阀5回到中位，液压阀两端油压为0（直接与油箱相连），在弹簧力作用下，液压阀回到中位，液压缸停止工作，臂架停止在任意位置。

图2-89 M10—30门座起重机变幅机构液压系统原理图

1—变幅液压缸 2—液压缓冲器 3—压力表 4—分配阀组 5—三位四通电磁阀 6—工作管路溢流阀 7—工作管路齿轮泵 8—粗过滤器 9—溢流阀 10—三位四通电磁阀 11—油箱

现采用逻辑分析故障法对上述故障进行诊断。逻辑分析故障诊断法适用于故障现场使用仪器检查受到限制的情况下，了解液压系统的传动原理、结构特点、各个元件在系统中的作用、系统的有关参数及实际液压系统的布置情况，按故障现象合乎逻辑地逐项来检查各部位元件，通过分析，排除某些可能的故障原因，缩小可疑范围，最后判断和查出故障原因。

（1）判断是否是电气原因引起的 经检查确定，电气部分工作正常，电动机转向正确，排除了电气方面的原因。

（2）分析在液压系统方面可能产生故障的原因

1）液压缸活塞上的密封圈若损伤，会引起内泄严重，液压缸压力不足，上下腔窜油，活塞杆在吊重和自重的作用下下沉等故障。这是造成起重臂下滑的可能原因。

2）分配器内部是否存在泄漏，分配器内部单向阀锥面是否磨损，不圆或不同心造成泄漏，使下腔不能保持油压支撑住吊臂及重物。

更换原分配器，发现活塞外伸后停车时吊臂不再下滑，说明液压缸内部无泄漏，是原分配器存在泄漏引起故障。

3）调试各溢流阀（主要是件号9），压力表正常，显示值达到5MPa，高于规定压力值4.5MPa。当将压力调到4.5MPa时仍有吊臂下滑现象，说明不是溢流阀问题。

4）三位四通电磁阀换向不到位，造成分配器中液压阀无法回到原位，使液压缸下腔与油箱连通，吊臂下滑。经检查发现电磁阀5两端弹簧复位时，左方不到位，电磁阀不能从右端及时回到中位，造成液压阀总停留在右位，从而上腔A与液压泵出口相接，下腔与油箱连接，压力卸载，吊臂自由下滑，无法在原处停留。说明此电磁阀存在问题。

（3）排除故障 经上述分析，认定故障存在的原因，调整各溢流阀压力到规定压力（4.5MPa）缓冲器起跳压力为4.5MPa。更换分配器，更换同型号的（34D-25H）电磁阀，进行试验。结果一切正常，解决了起重臂下滑的现象。

案例7——多田野起重机液压缸导套无法固定故障

多田野汽车起重机液压缸头部结构如图2-90所示。其故障为螺母2与套筒3之间滑扣，螺母2从套筒3中脱出，缸头导套4无法被固定。

（1）故障分析

1）液压缸的使用时间已超出使用寿命。

2）该车起升吊臂的时候，当活塞到头时发动机几乎要熄火，从而推断溢流阀已不起作用，拆开上部操作阀检查果然发现溢流阀发卡。

（2）应急排除故障的办法 把25mm厚的钢板割成L形，加工3个爪子，将螺母拧到位后将爪子焊在套筒壁上（图2-91），焊接的时候，用湿的毛巾或棉纱将活塞杆包起来，以防弧焊时飞溅物溅到活塞杆上。

图2-90 多田野汽车起重机液压缸头部结构

1—缸筒 2—螺母 3—套筒 4—缸头导套 5—导向铜瓦 6—O形密封圈 7—油封 8—防尘圈

图2-91 液压缸临时加固示意图 1、2、3—临时加固螺母用的爪子

1）去掉缸筒上焊的3个爪子。

2）用气割去掉套筒，注意：不能伤到缸筒，局部残留的焊疤用手砂轮打磨掉。

3）重新加工套筒和螺母，螺母的尺寸基本不变，只是将套筒外径增大，使其壁厚增加，使用45钢锻造后正火处理，硬度要求为30～35HRC。

4）加工完毕后，将缸头导套、螺母和套筒按顺序组装好，一定要让缸头导套的台阶顶死在缸筒端面上。

5）将组装好的缸筒用起重机吊起来，对称施焊，以防变形（图2-92）

6）取下螺母及缸头导套等。

7）清洗。

8）组装。

图2-92 套筒施焊工艺示意图

（3）注意事项 采用此方案容易出现焊完套筒后螺母取不下来的状况，因此必须注意如下几点：

1）套筒必须加厚，一方面增加强度，同时减少焊接变形。

2）重新加工的螺母内径与缸头导套的外径间隙要加大，建议0.7mm。

3）焊接时一定要用同样的焊机，同样的电流。

案例8——伸缩缸缸筒爆裂

汽车起重机四节臂伸缩系统，一般由两级伸缩缸和钢丝绳实现二节臂的单级伸缩和三、四节臂的同步伸缩，如图2-93所示。在出厂前整机的伸缩试验中，有时在二节臂全伸后，三、四节臂同步伸出时，出现Ⅱ号缸筒爆裂现象。

（1）缸筒爆裂分析 缸筒在伸出时的受力状态如图2-94所示。图中，F₁为缸筒轴向工作负载，F_m1为液压缸活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力，F_m0为液压缸以外运动部件的摩擦阻力。p₁为无杆腔压力，在伸出时p_1max=20MPa，p₂为有杆腔压力，伸出时为回油背压力。

图2-93 汽车起重机四节臂伸缩系统

1—基本臂 2—二节臂 3—三节臂 4—四节臂 5—Ⅰ号液压缸 6—Ⅱ号液压缸 7—伸臂钢丝绳 8—缩臂钢丝绳

图2-94 缸筒受力示意图

力的平衡关系式为

p₁A₁=p₂A₂+F₁+F_m1+F_m0

因为F_m1、F_m0很小，本文取F_m1+F_m0=0.2F₁，所以上式为

p₁A₁=p₂A₂+1.2F₁

不难看出，缸筒在有杆腔段发生爆裂是因回油受阻，使回油压力p₂增加到缸筒爆裂压力（根据液压工程手册，p_E=2.3σ_blgD₁/D₂）。

例如QY25起重机Ⅱ号缸，D₂=130mm，D₁=146mm，d=115mm，45钢σ_b=600MPa，则p_E=69.6MPa。由于p_1max=69.6MPa，因此无杆腔不会出现爆裂。

在伸出回油受阻，即回油口或回油管路堵死时，即使F₁=0也有p₁A₁=A₂P₁。因为A₁＞A₂，故p₁＜p₂，说明此时有杆腔压力具有增压效应，这从发生在空载伸缩试验的缸筒爆裂现象得到了验证。

（2）液压系统工作原理 两级伸缩缸的液压系统原理如图2-95所示。

伸缩顺序为：当Ⅰ号缸伸出时：

进油：a→Ⅰ号缸无杆腔（A′₁）

回油：Ⅰ号缸有杆腔（A′₂）→a′

图2-95 两级伸缩缸液压系统

1—Ⅰ号缸 2—Ⅱ号缸 3—平衡阀 4—软管卷筒

当Ⅰ号缸全伸出后，Ⅱ号缸开始伸出时：

进油：b→Ⅱ号缸无杆腔（A₁）(www.xing528.com)

回油：Ⅱ号缸有杆腔（A₂）→b′→Ⅰ号缸有杆腔（A′₂）→a

从上述伸出顺序，可找出Ⅱ号缸回油受阻部位：①Ⅱ号缸活塞杆的回油管心堵塞；②Ⅰ号缸与Ⅱ号缸连接的回油管路堵塞；③Ⅰ号缸全伸后，活塞导向套端部靠紧，阻止了Ⅱ号缸的回油。其中，前两项是由加工和装配造成的，后一项是由于设计不当或加工疏忽造成的。

（3）预防改进措施 从上述分析得知，Ⅱ号缸筒爆裂的原因是伸出时回油受阻。

预防措施：

1）液压缸装配前要对活塞杆管心打压，检查是否堵塞。

2）液压缸装配前清洗，检查Ⅰ号Ⅱ号缸连接管路内壁，保证无堵塞。

3）按设计、工艺要求检查活塞和导向套，保证活塞与导向套接触部位的回油性能。

改进措施：

从结构上采取措施保证回油性能，如图2-96所示。

图2-96 导向套与活塞开设通油槽示意图

1—Ⅰ号液压缸 2—导向套 3—活塞 4—活塞杆

1）导向套上设置空刀槽K。

2）活塞上设置台肩槽N和2～4个轴端槽M。

这两项在Ⅰ号缸的设计中必须采纳，同时Ⅱ号缸的导向套与活塞也同样采用这种结构。它不仅保证回油畅通，还能保证液压缸在全伸的瞬间避免形成压力冲击，在回缩时启动压力平稳。

案例9——伸缩臂抖动

汽车起重机伸缩机构的故障一般有两个：一是伸缩臂伸缩时出现抖动，二是伸缩臂有时不能回缩或伸缩臂自动下沉。

出现以上故障，不要盲目乱拆，需做认真检查。先检查上部工作油压，在不加大油门情况下操纵吊臂伸缩手柄，看油压表指示能否上升，如油压指示上升，说明伸缩平衡阀阻尼孔有脏物，这时拆下平衡阀，排除阻尼孔的脏物即可。如不加大油门，油压指示上不去，就再试一下加大油门时的情况，若此时油压指示能达到工作要求，就可确定液压系统有故障。

如上面检查都没问题，可进一步做单项检查，针对伸缩臂伸缩时出现抖动现象，先检查伸缩臂与基本臂之间摩擦面润滑情况及滑块磨损情况。若润滑不良，涂黄油即可解决问题；如滑块严重磨损则需更换新滑块。其次是检查伸缩臂液压缸上的托滚是否良好。如以上两种情况均正常，最后检查伸缩缸上的平衡阀、基本臂内的平衡阀外弹簧，因阀杆动作频繁、弹簧疲劳也会产生抖动。

吊臂不能回缩，主要是平衡阀故障或油管内有空气所致。如送油管有泄漏，致使空气进入，可先排除泄漏，然后反复拉推操纵杆，使气体顺回油排除。如平衡阀故障，排除方法是先缓慢地拧松从平衡阀至液压缸下腔管道上的螺栓接头，让油从间隙中慢慢流出，使伸缩臂受自重而慢慢缩回，然后拆下平衡阀进行清洗，检查一下控制油路进油口小孔，一般是此孔堵塞引起。

伸缩臂自动下沉的故障检修一般采用下面方法：首先拧松伸缩液压缸上腔的油管接头，看看是否有连续的流油情况，如发现不断有油流出，说明活塞杆的O形密封圈已损坏，使上下腔油路串通，这时要更换O形密封圈。如拧松螺栓不见连续流油，而吊臂依然下沉，说明平衡阀有内泄漏，须拆下平衡阀，清洗放正即可。

图2-97 QY20A汽车起重机缸筒及加压支撑情况

案例10——QY20A汽车起重机伸缩臂液压缸弯曲

一台QY20A汽车起重机解体后发现其伸缩臂液压缸缸筒严重弯曲，该缸筒外形尺寸如图2-97所示。为便于分析，建立直角坐标“X—Y—Z”，液压缸轴线为Z—Z，起重臂变幅运动方向为Y—Y（图2-97、图2-98）。先测得缸筒原始弯曲状况，将缸筒平放，支点为A、B，间距为8mm。

位置一：缸筒方位正X方向朝上，用水平仪测得的正X方向弯曲状况如图2-99所示曲线1，为单方向弯曲，最大弯曲量为38mm；

位置二：缸筒方位正Y方向朝上，用水平仪测得正Y方向弯曲状况如图2-100所示曲线5，为两个方向呈波浪形弯曲，最大弯曲量为5mm。在本例支承条件下，自重产生的下垂挠度约为7.2mm，为简化问题，方便分析，先暂不考虑自重挠度的影响。

图2-98 K向视图

图2-99 X-X方向弯曲情况

图2-100 Y-Y方向弯曲情况

首先尝试常温下机械矫正，支承状况同前，缸筒方位正X方向朝上，在中点C加压，相对于二支点连线压下距离50mm；保持24h后撤除压力，缸筒恢复原状，弯曲程度未得到矫正。再改用火焰与机械矫正相结合方法，因金属具有热胀冷缩的特性，当对构件进行局部加热时，被加热的金属纤维膨胀伸长，由于其周围的金属未被加热，温度基本不变，其金属纤维体积也不变，必然阻碍加热部分金属纤维的膨胀；对一般碳钢，当加热温度达到600～650℃时，其屈服极限接近于0，此时受热膨胀的金属纤维在四周较低温度金属的阻碍下，膨胀受阻，必然产生压缩塑性变形，冷却后金属纤维缩短，使相关部位的金属纤维长度趋向一致，变形得到矫正；在火焰加热的同时，对弯曲部位反向施加压力，可获得更好的矫正效果。

经查，液压缸筒采用材料为20钢的无缝钢管，其塑性变形储备较大，有利于采用火焰加热方法通过金属热胀冷缩进行矫正；其含碳量较低，淬硬倾向极小，可以在局部进行水冷，以产生较大收缩应力，提高矫正效率。

1）操作方法如下：

①缸筒方位正X方向朝上，支承点AB加压点C，相对于AB连线压下20mm；②加热点间距500mm，形状为菱形（图2-101），其短轴方向沿缸筒轴线；③加热顺序为从两头向中间，即为1、7、2、6、3、5、4（以距A点距离米数计，图2-102；④用两把割炬枪同时加热一点，控制温度为600～650℃（被加热部位呈现暗红色），及时用水冷却，压力保持24h后撤除。X方向上弯曲显著改善（图2-99曲线2），最大弯曲量约为6mm，考虑到自重挠度，在正X方向上的弯曲量仍大于6mm。按上述作法再重复一次，不同之处是加压时只将缸筒相对于AB连线压下10mm，结束后按正X朝上和负X朝上分别测得的缸筒弯曲情况如图2-99所示曲线3、4，除去自重挠度的影响，液压缸在X-X方向上的弯曲已得到矫正。

图2-101 加热点形状

图2-102 加压装置

1—螺杆 2—支架 3—加压垫块 4—液压缸筒 5—下支撑 6—本机Ⅱ节臂

2）解决Y-Y方向上的弯曲：①因该方向上为双向弯曲，支承点定在A-C、B-C，弯背朝上，分段加热加压矫正；②加热点间距与第一步相同，加热顺序仍由两端向中间进行，用水冷却，保持压力24h后撤除，测得的矫正后情况如图2-100所示曲线6。考虑自重挠度的影响，此弯曲量（约2.5mm）是允许的。该液压缸缸径矫正修复后装机使用，效果良好。

加压装置如图2-102所示，利用本机Ⅱ节臂作基础，用手动螺旋加压，尺寸为T40×8，手动可达3t压力，支承点和加压点均应设与缸筒外径相适应的圆弧座，以保护液压缸。

需注意之处：

①严格控制加热温度，不得超过650℃，否则可能在缸筒内壁产生氧化皮，损坏活塞密封圈，因缸筒长达8m，内表面的缺陷极难修复。

②加热速度尽可能快，用两把割炬枪加热一点约40s即可。

③如需再次进行火焰矫正，应避开前次加热点，以免同点多次加热损坏金属组织。

④根据弯曲曲率大小，合理选择加热间距，并根据缸筒直径大小，合理选择加热点菱形尺寸。

案例11——NK—160汽车起重机吊臂伸缩缸自行回缩

NK—160全液压汽车起重机，工作中出现重负荷时吊臂伸出无力，当伸缩控制阀手柄处于中位时，吊臂稳不住，出现慢慢回缩的故障，起重机无法安全正常工作。检查外部管线接头等未发现漏油，一般分析判断为吊臂伸缩缸内活塞密封件密封不良，油液内泄造成。于是拆解吊臂伸缩缸，更换密封件，重装后试吊，故障依旧，未能排除。

该机液压系统吊臂伸缩回路如图2-103所示。操纵控制阀3与伸缩缸5之间装有平衡阀4，平衡阀油路一端与操纵阀B口相连，另一端通过活塞杆内部油道与液压缸无杆腔a相通。操纵阀A口通过活塞杆内油道与液压缸有杆腔相通，并与平衡阀4控制油口相连。当操纵控制阀3处于图示位置时，滑阀处于中位，P口与B口封闭，来自液压泵P₁的工作油，通过操纵控制阀泄荷回油箱。操纵控制阀A口、D口与油箱相通，无控制压力，平衡阀4处于关闭状态。同时B口也封闭，从而将液压缸无杆腔内的油闭锁，使伸出的吊臂保持在臂长的某一位置，吊臂在重力作用下，不能回缩。

图2-103 NK—160汽车起重机液压系统吊臂伸缩回路

1—安全溢流阀 2—液压泵 3—操纵控制阀 4—平衡阀 5—伸缩缸 a—无杆腔 b—有杆腔

若液压缸活塞密封不良，a腔压力油可窜入b腔，即使平衡阀关闭，也会产生吊臂回缩。现液压缸内新换了密封圈，密封不良应予排除。

若平衡阀内单向阀密封不严，主柱塞滑阀损伤，密封不严，或阀卡住不能回位落座等原因，使平衡阀不能闭锁，但因操作阀B口关闭，吊臂也不应回缩。若同时B口关闭不严，油液内泄，a腔油将不能闭锁而导致吊臂回缩。

基于此分析，按下列方法作进一步检查。将吊臂伸出并负重，使操作阀处于中位，松开平衡阀至B口曲管接头，排出余油至不再有油流出。观察吊臂，仍然继续回缩，而平衡阀无油继续排出，说明平衡阀关闭严密，判断故障仍在液压缸内。

再次拆卸吊臂伸缩缸，拉出活塞杆，察看密封圈完好无损。经仔细检查，发现活塞杆端部有两处裂纹。活塞杆端结构如图2-104所示，B处裂纹呈现松动下陷趋势。活塞杆端为组焊件，A、B两处裂纹使无杆腔a与有杆腔b油路串通。在液压缸、吊臂及负荷重力作用下，a腔压力油经A、B裂纹进入b腔，再经活塞杆内油道流入操作阀A口回油箱。维修人员装配时曾发现B处裂纹，因不了解活塞杆油路结构，未作处理，致使换了密封圈后也未能排除故障。将裂纹处焊接修复装配后，吊臂自动回缩故障得以消除。

图2-104 伸缩缸活塞杆端结构示意图

1—液压缸 2—活塞密封组件 3—定位套 4—活塞杆 A、B—裂纹 a—无杆腔 b—有杆腔

案例12——QY32B汽车起重机吊臂伸缩缸自动缩回

QY32B汽车起重机出现故障现象：吊臂伸缩缸在伸出的时候动作缓慢，油压加大后动作加快，在起吊过程中自动缩回，载荷越大缩回的速度就越快。

故障分析：由液压系统原理图可知，引起故障的原因可能有：①液压缸内部漏油。②平衡阀出现故障。③液压缸、阀及管接头外漏。

经查没有外漏现象，因此故障只能出在①或②上。加大油压后，液压缸有动作并且动作加快，说明油压已到达液压缸。将多路阀置于中位，挤压数分钟，拧松液压缸的低压管接头（或在低压管接头上安装压力表检查），未发现有大量的油液排出，可判定液压缸未发生内泄，故问题只能出在平衡阀上。拆开平衡阀，发现单向阀锥面上有一条直通小沟，挤压时油液经此小沟流回，单向阀起不到关闭作用，造成吊臂自动收回。

故障处理：修复或更换平衡阀，故障即可排除。

案例13——KH—700液压履带式起重机高速升降失灵

KH—700液压履带式起重机的主、副提升系统分别有高、低速升降的性能。常发生的故障是高速时失灵。分析、排除故障的步骤如下：

首先找出各实物的连接关系，按照实际操作程序对照分析，最后绘出相关部分液压原理图（以主卷为例），如图2-105所示。

液压原理是：

1）主泵Ⅰ通过A组主阀依次为左行走——副卷高速——主卷低速提供压力油。

2）主泵Ⅱ通过B组主阀依次为右行走——变幅——副卷低速——主卷高速提供压力油。

3）A、B两阀组中的高、低速液动阀由先导阀K₁、K₂控制换向来实现主卷的正反转向。

图2-105 KH—700履带式起重机液压原理图

4）主卷马达M的高速由Ⅰ、Ⅱ两泵的合流来实现。

5）高、低速两液动阀的控制油路并联，正、反转向由同一先导阀K₁（或K₂）来控制。

将原理图与实际操作进一步对照分析，认定高速形成的过程如下：

1）先导阀手柄向左推到一挡，控制油从K₂排出，经HYD推动A组阀中低速阀接通泵Ⅰ主油路，压力油的路径是：泵I→P→a→R→M→S→b′→O→油箱。这时马达顺时针转动。

2）手柄继续向左推到二挡，K₂的控制油一路继续推动低速阀，另一路经d′推动B组阀中的高速阀接通泵Ⅱ主油路，泵Ⅱ压力油经p′-a在R处与泵Ⅰ合流共同进入马达M，因流量增大，马达高速转动。

3）先导阀手柄向右推时，高速减缓到低速，到中位时马达停止转动；再继续向右推时，K₁工作，马达改变转向，重复由低速到高速的过程。

对图2-105分析可以看出，左行走、低速正常，可以认定泵Ⅰ及A组阀正常。那么故障点只有下述几种可能：主泵Ⅱ，马达M，B组中的高速阀，先导阀K₁、K₂。

再进一步分析判断：主泵Ⅱ驱动的右行走、变幅机构正常，故主泵应视为正常；马达的转速是由通过它的流量决定的，低速又正常，可以认为马达基本正常。因此，故障的主要原因应该是高速阀不工作，没有形成合流所致。还可以看出，高、低速阀的控制油路并联且都受控于同一先导阀，只有实现低速阀先动、高速阀后动，才能实现低、高速变换。故障原因是高速阀没推开还是推开后还有其他故障，这是诊断的关键。

初步认为，是高速阀的开启压力不足以使阀门打开。为准确判定，做一简单测试：断开原控制油路，在c、d处新设一先导压力源并由低往高调控制油压，观察两阀及马达的变化，当压力在1.5MPa左右时低速阀开启，马达开始转动并随压力增加而加快；压力在2.5MPa左右时高速阀开启，马达高速转动，反方向也有同样现象。

由此得出结论：该故障的直接原因是，高速阀没开启不能形成合流，根本的原因是先导阀没能提供足够的开启压力。

据资料介绍，这类先导阀大多采用减压式比例阀，其输出压力与行程曲线如图2-106所示，阀芯应能在O—c间自由滑动。在a、b区低速阀开启、高速阀关闭，在b、c区两阀都开启，随阀芯位移变化，马达能在高、低速两个区域实现无级调速。

排除的办法是，反复调整阀芯与手柄间连杆，使阀芯能在O—c（O—c′）间自由滑动并能停在任意位置，直至马达的高、低速正常。

图2-106 压力与行程曲线

案例14——汽车起重机液压油门故障

某矿区一台16t起重机存在一个比较特殊的故障：在起吊8t重物时，载荷离开地面200mm时，无论怎样加大发动机油门，起升速度都非常缓慢，如果为10t重物，则近乎停止起升。该机起升速度的原设计标准是：在5倍率时，满载起升速度为12m/min，即每5s为1m。检查发现发动机空转的声音和空载时吊钩的升降速度情况均正常，当载荷增加时起升速度上不去。

原因分析：按照通常的逻辑，在不超载的情况下，当起重机的起升速度缓慢或接近停止时，涉及到的因素有以下几方面：发动机功率、供油总泵效率、起升马达的功能、上车多路换向阀及液压油路的压力等等。通过检查测试，判定该机的发动机、供油总泵、起升马达、上车多路换向阀都没有问题。问题出现在起重机上车的液压油门油路上，而这个液压油路是使用单位自己改制的。当上车液压油门控制油路内混入空气或漏油均可使控制油路压力不足，发动机的转速不能提高，致使起重机的起升功率不足，影响起升速度。

经分析发现，引起上车液压油门控制油路故障的原因主要有3种情况：①液压管路中混入空气。向管路中加入液压油后，空气不能及时排出或不能排净，始终有少量的空气存在于管路中；②油路中油管管壁的个别部位有轻微裂纹，在工作状态下随着油液压缩密度的增加，有渗漏现象，降低了应有的工作压力；③油路中金属油管的两端接头处有污物，扩口处有裂纹，接合面不光滑，使接头处密封不严，有轻微的渗漏。这些都会影响液压油门对发动机的控制功能。

判断方法：该汽车起重机上车液压油门的管路如图2-107所示。由于系统的中心回转接头以下到发动机调速器的一段油路所在的位置不利于观察，必须钻到车身下面才能看到油管向下的一面，影响对故障的判断，为此采取如下的方法：

图2-107 汽车起重机油门控制示意图

1—储油杯 2、4、9—油管 3—总泵 5—上车油门踏板总成 6、14—限位螺钉 7—油管回转接头 8—起重机中心回转接头 10—分泵总成 11—柴油机调速器 12—驾驶室油门拉杆 13—下车油门踏板总成 15—钢丝绳 16—下车多路阀手油门

1）由3个人同时工作。甲在地面上担任指挥，并负责捆绑砝码和做一些试验情况的记录；乙在上车操纵室，操纵各种控制手柄，但不操纵上车油门；丙在下车操纵室，只负责操纵下车油门，因为下车油门是刚性连接的。捆绑好载荷后，由甲指挥，丙加油门，使发动机正常运转，乙操纵起升手柄，甲观察起升的情况并做记录，查找异常。

2）甲在地面指挥、观察和记录；乙在上车操纵室操纵手柄并加大油门；丙在柴油机旁观察调速器的工作情况。当乙加大上车油门，进行起升时，载荷却停止或提升缓慢，柴油机的声音会出现变化，同时调速器的动作不稳定。

排除对策：①排除并排净液压管路中的空气。由于该起重机液压油门的管路比较长，管径相对于长度来说太小，所以排气不容易，需要耐心细致的工作。在排气时，要把最前端的管接头处的位置尽量向高提，临近中心回转接头部位的油路尽可能低于前部，这样有利于排气。②油管在安装前要清洗，进行气压试验，油管的一端用接头封严，另一端与空气压缩机的管路相连接。充气后，放入水中，检验管路是否漏气。在维修或试车的现场，一种最简便易行的方法是把油管的表面擦干净，一端封严，另一端由吸烟人喷进一口浓烟，如果管壁有裂纹，就会在开裂处冒烟，在背着阳光的地方，看得会更加清楚。起重机下车的气泵，也可以用作气压试验的气源。找到裂纹的部位后，或是焊补或是更换。

3）管路两端翻制的扩口处，容易产生裂纹。必要时应去除掉一小段，重新翻制扩口。

案例15——起重机变幅伸缩机构换向阀故障

换向阀的工作原理是，滑阀在体内移动变位，接通不同方向的油路，使液压缸实现往复运动和液压马达的左转、右转与停止。一般汽车起重机的伸缩机构和变幅机构都使用三位四通换向阀；有的起升机构和回转机构也用三位四通阀，有的则用五位三通阀或二位六通阀。换向阀的换向位置数量表示各通油口之间不同连接状态的数量，其中，三位四通阀的中间工作位置称为中立位置。换向阀处中立位置时各通油口的连接情况是它的一个重要特征，见表2-15。

表2-15 两种换向阀中位时各通道油口的连接状况

（1）手动换向阀中位时通油口位置的微量调整 某QY8型汽车起重机，因原换向阀漏油严重而换了新阀，但使用时间不长又出现了其他故障。用手扳动换向阀阀杆，将其停在总行程前部约1/5处并加大油门时，出现异常噪声，严重时爆管或高压胶管从管接头上崩下来，这样的故障已出现了几次，如果驾驶员在操纵阀杆时能快速地扳过此位置或减小油门，即可避免出现此故障。分析认为，问题可能出在阀杆上某油槽位置相对于阀体（铸造）油槽位置的尺寸误差上，即阀杆或阀体的回油槽位置加工误差所致。当缓慢且短距离扳动阀杆时，阀的进、出油口在刚开始的某一小段距离内甚至某一点上就不能同时开启，即高压油路（来油）已通而回油路却未通，在此瞬间若阀杆停止不动且加大油门时，必然会出现憋压，产生上述故障。

排除这种故障的方法：一是更换新阀，二是修正阀杆回油槽在工况下的中立位置。修正阀杆回油槽位置的方法有以下两种：

1）将有问题的阀片拆下，洗净，画出阀片内孔各油槽相对位置简图（图2-108），找到阀杆在阀片中的中立位置的基准且标在简图上，再测出阀杆油槽的精确位置和宽度并在简图上标出，然后通过计算将阀杆的几个工作位置在简图上逐一画出，必须精确，这样就可以找到阀杆移动时所控制的进、出油口在瞬间不能同步的位置。在阀杆上标出这个位置后用磨床或车床将有问题的回油槽稍微加宽一点，即将回油槽一侧（边）阀杆上阻挡回油的肩头处倒30°或45°角，倒角轴向边长应根据前面的尺寸计算决定，不可过大，否则将造成换向阀不能使用。根据经验，倒角边长尺寸为0.5mm左右，最大不能超过0.8mm。如没有机床，在转动比较平稳的砂轮机上也可以完成这项工作。

2）若认为采用方法1不便，可采用加圆垫片的方法确定阀杆倒角的准确位置（图2-109）。预先加工出厚度分别为0.5mm和0.8mm的两组圆垫片，每组一大一小共两个，大垫片用来移动阀杆，小垫片用来防止阀杆窜动。用于左移的大垫片内径略大于阀杆直径D，外径略小于或等于图2-108中后盖10的内径ϕ_大；小垫片外径略小于图2-108中后盖10的里端内径ϕ_小，内径等于或略大于阀杆前端直径d。如欲将阀杆中位的位置左移，将大垫片垫在弹簧座B基准面后面，小垫片垫在弹簧座A基准面后面（这样，阀杆的中立位置就会左移，而阀杆仍能保持左右没有自由窜动量，如果只垫大垫片，阀杆就会有自由窜动量）；如欲将阀杆向右移动，就将大垫片垫在弹簧座A基准面后面，将小垫片垫在弹簧座B基准面后面，这样阀杆的中立位置就会向右移动。每次加装垫片后（左、右移动各有2种厚度的垫片，共有4种状态）均须装机试验，最多4次就能找出阀杆上油槽阻碍低压回油处（对应a腔或b腔）；然后，对阻挡回油的轴肩处进行如同方法1中的倒角处理即可。倒角后需将所加的垫片取下来；如果加垫片后，阀杆的动作正常，可暂时使用。

图2-108 三位四通阀

1—阀杆 2—阀体 3—密封圈 4—O形密封圈 5—压环 6，8—弹簧座 7—弹簧 9—挡圈 10—后盖

A、B—基准面 a～e—油腔

图2-109 中心左、右调整所用垫片

a）、b）用于阀杆左移 c）、d）用于阀杆右移

（2）换向阀阀杆（滑阀）磨损后的修理 换向阀（特别是手动换向阀）的阀杆（滑阀）磨损后，与阀体孔的配合间隙增大，通油口处密封性能降低，液压系统出现内泄，承载能力下降（或变位），内泄严重时将造成事故。若1个多路换向阀的阀片有一两片磨损较严重，以往的做法是一概换新，目前修理的也渐渐多起来。对其进行修理经济上合算，技术上也可行。修理时，先将阀体孔等洗净，进行精确测量；然后按照所测得的尺寸，制作研磨芯轴（图2-110）。用研磨心轴对阀体孔进行研磨时，先将阀体固定且使阀体孔处于垂直状态，然后将钢筋棍穿在绞把轴孔中，用于提拉研磨心轴，提拉的过程中还应注意左、右旋转，尽量使孔被研磨得均匀些，重点恢复阀体孔的圆度。研磨后，对孔进行精确测量，按照测得的尺寸制作新阀杆，并进行调质处理，最后精磨成型；如果阀片经修理后，根据所测得孔的尺寸，原来的阀杆还能用，可用原来的；如果阀杆变细，可电镀修复，电镀前可将原阀杆外径车去0.2mm，电镀后按新的尺寸要求对阀杆进行磨削。

（3）换向阀出油口密封性的检测 在汽车起重机的变幅机构、伸缩机构中，影响重物下滑的因素有4个：活塞部位密封圈损坏，液压缸内泄；泄压缸头部密封圈损坏，沿活塞杆漏油；平衡阀密封不严，有内泄；换向阀阀杆磨损严重，与执行元件相连接的通油口处密封不严。针对由换向阀密封不严引起的重物下降原因提出一种较简便的检测方法，其工作原理如图2-111所示。

图2-110 研磨芯轴

1—绞把轴孔 2—提拿轴径 3—研磨轴径 4—螺旋槽（2mm×1mm×10mm） 5—倒角 6—中心通孔

图2-111 换向阀密封检测油路

1—换向阀 2、3—油管 4—压力表 5—放气螺钉 6—三通 7—手动泵 8—油箱

当怀疑换向阀与液压缸连接的某出油口密封不严时，可先将换向阀与液压缸（变幅缸或伸缩缸）连接的另一个出油口的油管卸下并堵死，然后将换向阀置于中位；再按图2-26要求进行紧固连接，并压动手压泵，经放气螺钉放气；最后用手动泵加压，观察压力表的数值是否能达到系统的标准压力值（伸缩和变幅系统的标准压力均为21MPa）。若压力加不上去或加上去后保持不住，同时被加压的液压系统不漏油，即可断定换向阀出了问题。图2-111中油管3是测另一个出油口时被堵的油路，具体应测哪一个出油口，要视实际情况确定。但要注意：应用这种方法时，起重机应空载；起重臂处于低位置；换向阀保持中立位置；同时做好其他方面安全工作。