玉有恩，韋會周

（1.廣西柳工機械股份有限公司挖掘機研究院，廣西 柳州545007；2.廣西柳工機械股份有限公司國際營銷事業(yè)部，廣西 柳州545007）

工程機械液壓系統(tǒng)的故障處理一直是個難題，服務人員接到故障信息后，往往根據自己的主觀判斷而在未進行系統(tǒng)檢測的情況下就對機器進行拆檢。這種方法往往會費時費力，甚至會因為胡亂拆卸而污染了液壓系統(tǒng)，對原故障的修復適得其反。

筆者以自己檢修的一例挖掘機液壓系統(tǒng)故障為例，闡述了故障診斷與排除的過程，總結了一種故障診斷及排除方法。

1 故障現象

下面是一種4噸級的挖掘機系統(tǒng)故障現象，其故障表現為：

（1）高速檔直線行走時速度慢，僅為3 km/h，但行走牽引力正常；

（2）直線行走過程進行高速檔和低速檔切換時，整機行走速度無明顯變化，速度為3 km/h；

（3）以高速檔直線行走的同時，操作斗桿或動臂或鏟斗，行走速度大大提升，約為4 km/h.

2 液壓系統(tǒng)及液壓元件介紹

該型號挖掘機的液壓系統(tǒng)屬于開中位節(jié)流調速系統(tǒng)，主要由泵總成、主控閥、行走馬達等元件組成，液壓系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)原理圖

泵總成由一個先導泵和三個工作泵組成。三個工作泵中的兩個泵是排量為20.8 mL/r的變量柱塞泵，另一個是排量為16.8 mL/r的齒輪泵，泵的功率控制方式為總功率控制[1]，三個工作泵的出口壓力都參與兩個變量柱塞泵的排量調節(jié)，使泵總成的最高輸出功率近似恒定為16 kW.

主控閥為開中位旁通節(jié)流及進油節(jié)流調速片式多路閥[2]，油路連接為串并聯(lián)方式。如圖1，P1回路中右行走閥片與其下游的閥片屬于串聯(lián)關系；動臂閥片與鏟斗閥片屬于并聯(lián)關系。P2回路中左行走閥片與其下游的閥片屬于串聯(lián)關系，動臂2閥片、斗桿閥片和附屬裝置閥片三者屬于并聯(lián)關系，動臂2閥片用于把P2油液與P1油液合流后流進到動臂油缸。P3回路較為復雜，P3油液經過直線行走閥片后，除了可供給于回轉馬達外，還可供給于附屬裝置和斗桿油缸；在直線行走閥桿處在下位工作的情況下，P3油液還可供給于動臂油缸和鏟斗油缸。

直線行走閥的作用：當進行直線行走時P1、P2油液分別全部進入右行走馬達和左行走馬達，不再被分配給下游的工作機構。此時如果對動臂、斗桿、鏟斗、附屬裝置的任何一個或多個機構進行操作，直線行走閥桿變?yōu)橄挛还ぷ?，P3油液可供給于相應的機構。

附屬裝置閥桿的控制方式為機械式，其它工作機構的閥桿控制方式為先導控制。

行走馬達為兩級排量馬達，大排量對應整機行走慢速檔，最高車速約3 km/h；小排量對應整機行走快速檔，最高車速約5 km/h.快速檔和低速檔的切換方式為司機手動切換。

3 測試與分析

因為整機故障的表現出現在行走系統(tǒng)，所以重點檢測、分析與行走液壓系統(tǒng)相關的項目。以下檢測及分析均處在泵轉速為2 200 r/min的情況下進行。

（1）測試先導液壓系統(tǒng)壓力

測試先導液壓系統(tǒng)壓力的過程如下：

檢測先導泵出口壓力為3.2 MPa，正?！鷻z測行走先導二次壓力為3.2 MPa，正?！鷻z測行走馬達排量控制壓力為3.2 MPa，正常。

基于以上的測試過程，判斷出先導系統(tǒng)無故障。

（2）測試P1、P2工作液壓系統(tǒng)壓力

測試P1、P2工作液壓系統(tǒng)壓力的過程如下：

檢測P1、P2溢流壓力為24 MPa，正?！鷻z測低速直線行走時P1、P2壓力為5 MPa，正?！鷻z測高速直線行走時P1、P2壓力為8 MPa，正常→檢測單邊低速行走時P1（P2）壓力為20 MPa，正?！鷻z測單邊高速行走時P1（P2）壓力為24 MPa，正常。

基于以上測試過程，初步判斷P1、P2油路無故障。

（3）測試P3工作液壓系統(tǒng)壓力

測試P3工作液壓系統(tǒng)壓力的過程如下：

發(fā)動機空轉時檢測P3壓力為2 MPa，無明顯異?！本€行走時檢測P3壓力為10 MPa，異常，P3油路不參與行走液壓系統(tǒng)工作，應無負荷空流回油箱→單邊右行走時檢測P3壓力為2 MPa，無明顯異?！鷨芜呑笮凶邥r檢測P3壓力為10 MPa，異常，P3油路不參與行走液壓系統(tǒng)工作，應無負荷空流回油箱。

根據異常壓力值判斷左行走閥桿切換到工作位置時影響了P3的正?；芈?。

（4）分析及故障排除

經過對圖1進行分析，左行走閥桿與P3油路唯一有關聯(lián)的元件是直線行走閥，結合測試數據，判斷為：當進行左行走操作時直線行走閥桿切換到了下位工作，導致P3回路在直線行走閥處被節(jié)流，P3有較大的壓力損失，壓力升高達10 MPa.直線行走閥桿切換到下位工作的條件是Pi3-1和Pi3-2的回路同時被切斷，根據圖1分析，當單獨進行左行走操作時Pi3-2回路確定已經被切斷，如果以上判斷成立Pi3-1的回路也已經被切斷。Pi3-1回路被切斷的條件是油路堵塞或附屬裝置閥桿、斗桿閥桿、動臂閥桿、鏟斗閥桿的其中一根或多根閥桿處在工作位置。

至此初步判斷為Pi3-1油路堵塞或者附屬裝置閥桿、斗桿閥桿、動臂閥桿、鏟斗閥桿在中位時其中一根或多根閥桿處在工作位置導致故障現象出現。由于油路堵塞不容易檢查，根據處理液壓系統(tǒng)故障由簡單到復雜的原則[3]，決定先檢查各閥桿的工作是否正常。

因此，分別對動臂、斗桿、鏟斗進行操作感受測試，所有工作裝置運行過程無異常，判斷動臂閥桿、斗桿閥桿、鏟斗閥桿無異常。附屬裝置的油路未安裝工作機構無法進行操作感受測試，因此直接對附屬裝置閥桿進行檢查。

附屬裝置閥桿的控制方式為機械操作控制，通過軟軸把腳踏板與閥桿進行連接，對腳踏板進行踩踏以推拉附屬裝置閥桿進行附屬裝置的操作。腳踏板機構有中位鎖定銷，不對附屬裝置機構進行操作的情況下要求把中位鎖定銷卡入鎖定銷卡槽，防止誤操作（見圖2）。對附屬裝置閥桿連接機構檢查中發(fā)現，當鎖定銷卡入鎖定銷卡槽時因連接機構未調整好，導致此時附屬裝置閥桿已經有一定的移動量，導致附屬裝置閥桿中位時即已經處在工作位置，Pi3-1回路已被切斷。經過對連接機構進行重新調整后所有故障消除。至此，故障原因已找出，證實了以上的判斷。

圖2 腳踏板機構圖

4 結合故障原因分析故障現象

（1）整機以高速檔直線行走時速度慢，但行走牽引力正常

當整機以高速檔進行直線行走時P1、P2壓力為8 MPa.因為液壓系統(tǒng)存在故障導致直線行走閥下位工作，P3回路在直線行走閥處被節(jié)流導致壓力升高到10 MPa，消耗了大量的功率，經計算消耗的功率約為6.5 kW.該泵為恒功率泵，泵總成很大一部分功率消耗在P3油路的直線行走閥節(jié)流口處；左、右行走馬達只是吸收了泵總成剩下的功率，約為9.5 kW，不能全部吸收泵總成功率，泵1、泵2排量下降較多，所以表現出來行走速度慢。

因為行走液壓系統(tǒng)最高壓力正常，行走馬達的最高輸出扭矩正常，所以行走牽引力正常。

（2）直線行走過程進行高速檔和低速檔的切換，整機速度無明顯變化

由于故障的存在，整機以低速檔直線行走時泵總成6.5 kW的功率消耗在直線行走閥，P3壓力高，達10 MPa.因馬達排量大，P1、P2壓力低，僅為5 MPa，需要吸收的功率小，為7.6 kW，所以即使直線行走閥消耗了泵總成6.5 kW的功率，但對行走系統(tǒng)的功率吸收影響不大，泵1、泵2仍以最大排量運行，整機行走速度無變化，以正常的低速行駛，速度為3 km/h.當此時操作斗桿或動臂或鏟斗，P3的液壓油通過直線行走閥的油道輸送到對應工作機構，P3的功率不再消耗于直線行走閥，而是消耗于工作機構的運動，而此時，工作機構空運行時負載不高，P3壓力約為5 MPa，消耗的功率較低，約為3 kW，大幅度小于單獨進行高速檔直線行走時在直線行走閥的消耗量。P3功率消耗量減小的部分，被行走液壓系統(tǒng)吸收，所以當整機以高速檔直線行走過程操作斗桿或動臂或鏟斗，整機行走速度大幅度提升。