负流量系统液压挖掘机动臂掉臂故障分析

吴香君，尹 超，付相华

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221004）

动臂掉臂是指动臂在悬置状态无先导动作的情况下动臂自动下落的现象。动臂下落是由于动臂油缸收缩，动臂油缸本身内泄或其无杆腔所连的所有液压元件出现泄露，都可能造成动臂掉臂。并不是所有的动臂掉臂都是故障，只有当动臂油缸每小时下降150mm以上，超过行业标准时才被认定为故障。若要解决动臂掉臂故障，需要对动臂油缸及其无杆腔相连的所有液压元件、运行介质进行逐步排查。鉴于引起动臂掉臂故障的因素较多，本文提供一种解决问题的思路和方法，按照由简到繁的原则，结合引起动臂掉臂故障的可能性大小，只需要用常用的检修工具，即可有效地降低故障排查难度，并尽可能地减少故障排查范围。

1 故障分析

动臂掉臂故障是由于动臂油缸无杆腔液压油减少导致的，液压油减少一方面可能由于液压油过稀导致密封不住，也可能为动臂油缸本身或与动臂油缸无杆腔相连的液压元件出现异常导致了泄漏，还有可能为先导问题。

首先，液压油是液压系统工作的介质，液压元件都是通过密封液压油的推动来实现运动的。液压元件的密封性是相对于一定粘度的液压油而言，液压油的粘度过低，就很难密封，包括动臂油缸及相关的液压元件都会泄露，当然也会引起动臂掉臂故障的发生。

其次，分析动臂油缸的工作原理图，见图1。通过工作原理图可看出，与动臂油缸无杆腔直接相连的液压元件有下安全阀、下补油阀、动臂保持阀、单向阀和胶管接头。胶管、接头的外泄一目了然，不在考虑范围。分析原理图，下安全阀、下补油阀后面直接连接液压油箱，这2个液压元件如果泄露，动臂将会掉臂无疑；动臂保持阀锥阀后面跟着动臂左阀芯，动臂左阀芯后面为液压油箱，只有动臂保持阀和动臂左阀芯都出现泄露，动臂才会掉臂，所以只需排查动臂保持阀；同样，单向阀后面跟着动臂右阀芯，动臂右阀芯后面为液压油箱，只有单向阀和动臂右阀芯都出现泄露，动臂才会掉臂，所以只需排查单向阀。动臂油缸本身的油封损坏将导致液压油直接从无杆腔泄入有杆腔，从而也会造成动臂掉臂。往前推，如果动臂降先导阀有微压输出，将会推动动臂左阀芯向左产生微小的位移，同时也会推动动臂保持阀产生微小的缝隙，此时也可能导致动臂油缸掉臂。

2 故障排除

对应以上原因分析，进而对各相关因素和液压元件进行逐步排查。注意：进行任何维修之前，请先消除先导油路和工作油路中的压力。

（1）液压油的排查：液压油是否符合要求，可通过比较相同温度的本机的液压油和标准的液压油在倾斜的干净玻璃片上的流动速度来判断，过稀则液压油的流动速度就快得多。其实液压油过稀，操作者也是能够感受到的，那就是整机效率低，特别是温度高时效率下降更快。

（2）先导阀的排查：如果掉臂是由于动臂降先导阀内有微压（可能是由于先导阀装配不合适等原因导致），那么，断开动臂降先导阀下的先导出油管路，掉臂现象应该终止。若掉臂现象消失，则可确认先导阀故障；若故障仍在，则予以恢复，向下进行。

（3）下安全阀的排查：安全阀也叫过载阀，其作用为当油缸等液压执行元件受到的外界载荷过大时，高压油经过安全阀流向液压油箱泄压，保护油缸等免受高压破坏。将动臂油缸的下安全阀和上安全阀对调来观察动臂掉臂现象是否消失是简单有效的方法。如果消失，则判定为下安全阀磨损内泄导致掉臂。注意，由于安全阀安装于主阀阀体上，其和主阀阀体上的安装座之间有相对运动，所以安全阀和主阀阀体也会出现严重磨损的情况。对调上下安全阀后，如果掉臂现象还未消失，还需要排查下安全阀安装座，可通过亮光照射，观察安装座表面是否规整。如果出现不规整现象，则可断定安装座已磨损。这种情况下更换普通的安全阀已经不行了，必须更换特制的安全阀或者更换主阀本体。

（4）下补油阀的排查：补油阀也叫安全补油阀，其作用为防止液压执行元件因惯性而造成吸空。如果动臂油缸无杆腔对应的下补油阀卡滞，液压油会由无杆腔通过下补油阀流回液压油箱。拆开下补油阀，用手摩擦补油阀表面，看是否有磨损或小颗粒，同时清理下补油阀座。若没有问题，予以恢复，向下进行。

（5）动臂保持阀的排查：动臂保持阀的作用就是在无先导油开启的情况下，截断动臂油缸无杆腔液压油经过动臂左阀芯流回液压油箱的通路。因动臂保持阀和斗杆保持阀结构相同，作用类似，可完全互换。若斗杆不存在掉臂的问题，则通过调换这2个保持阀可判断是否为保持阀故障，若没有变化，向下进行。

图1 动臂油缸的工作原理图

（6）单向阀的排查：单向阀的主要作用为保证动臂提升合流，同时当动臂右阀芯处于中位时，截断动臂无杆腔液压油经动臂右阀芯流回液压油箱。拆检方法同下补油阀，拆开单向阀，用手摩擦单向阀表面，看是否有磨损或小颗粒，同时清理单向阀座。若没有问题，予以恢复，向下进行。

（7）动臂油缸的排查：通过上述各步骤的排查，如果故障没有解决，则基本可确定为动臂油缸本身的油封问题。油封损坏后会通过主阀流入液压油箱，查看液压油箱的回油滤芯上是否有橡胶碎片，往往能初步判断油封是否损坏。也可通过以下方法判断：悬置动臂，将工作装置的重量作用于动臂油缸，断开动臂油缸有杆腔的出油管，见图1中a处，并将容器放在油缸有杆腔出油管的下方。由于动臂油缸受压，如果油缸的油封泄漏，无杆腔的液压油将会通过油封进入有杆腔，油缸活塞向无杆腔移动。因无杆腔减小的长度等于有杆腔增加的长度，而无杆腔的截面积大于有杆腔的截面积，所以无杆腔的液压油进入有杆腔后，有杆腔不能完全容纳，多余的液压油将会从有杆腔的出油管流出。因此只要上述容器内的液压油不断增加，则可判断动臂油缸的油封损坏。

3 结束语

通过本文的介绍，维修人员可精确分析造成动臂掉臂故障的原因，定位造成动臂掉臂故障的液压元件，为故障的解决提供了有力保证，也为类似斗杆掉臂故障的解决提供了参考。