2022年挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)研究及故障診斷

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1、I/20 摘要挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的主力機(jī)種，被廣泛應(yīng)用于各種各樣的施工作業(yè)中。挖掘機(jī)產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)，由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù)提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析研究對推動我國挖掘機(jī)發(fā)展具有十分重要的意義。隨著挖掘機(jī)自動化水平的提高,液壓系統(tǒng)的故障診斷已經(jīng)成為現(xiàn)代挖掘機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一,開展挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究,對于提高挖掘機(jī)的可靠性水平和施工效率具有重要的意義。若其液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如能在現(xiàn)場準(zhǔn)確、快速的診斷出故障的所在部位和原因，并及時排除，將對加快工程進(jìn)度、減少經(jīng)

2、濟(jì)損失有重要意義。在全面搜集了國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，了解了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，并對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)。論文對挖掘機(jī)的各種工況進(jìn)行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。在分析挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，本文對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)分析?？偨Y(jié)了較為完善挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障判斷及維修方式方法。本文以國外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為主要研究對象進(jìn)行了具體分析。關(guān)鍵字：挖掘機(jī)，液壓系統(tǒng)，故障診斷，故障維修精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 1 頁，共 20 頁II/20 目錄前 言 1 正 文 3 第 1 章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)發(fā)展簡況3 11 國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的

3、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3 111 國外研究狀況及發(fā)展趨勢3 112 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢5 第 2 章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析7 2.1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)概述7 22 液壓挖掘機(jī)的基本動作及工況分析8 第 3 章挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷10 3.1 故障診斷時應(yīng)遵循的一般原則10 3.2 診斷液壓系統(tǒng)故障的方法10 3.2.1 根據(jù)液壓系統(tǒng)圖查找液壓故障10 3.2.2 利用因果分析圖查找液壓故障10 3.2.3 利用故障現(xiàn)象與故障原因相關(guān)分析表查找液壓故障11 3.3 實例分析 11 3.3.1 PC200-5型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷與排除11 3.3.2 日立 EX220挖掘機(jī)的故障診斷12 結(jié)論

4、16 致謝 17 參考文獻(xiàn) 18 精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 2 頁，共 20 頁1/20 前 言液壓挖掘機(jī)是一種多功能機(jī)械，目前被廣泛應(yīng)用于水利工程，交通運輸，電力工程和礦山采掘等機(jī)械施工中，它在減輕繁重的體力勞動，保證工程質(zhì)量加快建設(shè)速度以及提高勞動生產(chǎn)率方面起著十分重要的作用。由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞。液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。挖掘機(jī)與液壓傳動緊密地聯(lián)系在一起，其發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。由于挖掘機(jī)的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作很復(fù)雜，于是它對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了很高的要求，其液壓系統(tǒng)也是工程機(jī)械液壓

5、系統(tǒng)中最為復(fù)雜的。因此，對挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析研究已經(jīng)成為推動挖掘機(jī)發(fā)展中的重要一環(huán)。挖掘機(jī)行業(yè)的發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，可以追溯到1840年。當(dāng)時美國西部開發(fā)，進(jìn)行鐵路建設(shè)，產(chǎn)生了模仿人體構(gòu)造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰類似機(jī)械手的挖掘機(jī)，它采用蒸汽機(jī)作為動力在軌道上行走。但是此后的很長時間挖掘機(jī)沒有得到很大的發(fā)展，應(yīng)用范圍也只局限于礦山作業(yè)中。導(dǎo)致挖掘機(jī)發(fā)展緩慢的主要原因是：其作業(yè)裝置動作復(fù)雜，運動范圍大，需要采用多自由度機(jī)構(gòu)，古老的機(jī)械傳動對它不太適合。而且當(dāng)時的工程建設(shè)主要是國土開發(fā)，大規(guī)模的筑路和整修場地等，大多是大面積的水平作業(yè)，因此對挖掘機(jī)的應(yīng)用相對較少，在一定程度上也限制了挖掘機(jī)的

6、發(fā)展。由于液壓技術(shù)的應(yīng)用，二十世紀(jì)四十年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機(jī)。隨著液壓傳動技術(shù)迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動技術(shù)，挖掘機(jī)有了適合它的傳動裝置，為挖掘機(jī)的發(fā)展建立了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，是挖掘機(jī)技術(shù)上的一個飛躍，同時，工程建設(shè)和施工形式也發(fā)生了很大變化。在進(jìn)行大規(guī)模國土開發(fā)的同時，也開始進(jìn)行城市型土木施工，這樣，具有較長的臂和桿，能裝上各種各樣的工作裝置，能行走、回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)多自由動作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和溝槽的挖掘機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。全世界各種施工作業(yè)場約有65至70的土石方工程都是由挖掘機(jī)完成的。挖掘機(jī)是一種萬能型工程機(jī)械，目前已經(jīng)無可爭議地成為工程機(jī)械的第一主力機(jī)

7、種，在世界工程機(jī)械市場上已占據(jù)首位，并且仍在發(fā)展擴(kuò)大。挖掘機(jī)的發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，其液壓系統(tǒng)已成為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的主流形式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和建筑施工現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，液壓挖掘機(jī)需要大幅度的技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)創(chuàng)新是液壓挖掘機(jī)行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。在技術(shù)方面，挖掘機(jī)產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 3 頁，共 20 頁2/20 計，所以對其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 4 頁，共 20 頁3/20 正 文第 1 章挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)發(fā)展簡況11 國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢111 國外研究狀況及發(fā)展趨勢從

8、20世紀(jì)60年代液壓傳動技術(shù)開始應(yīng)用在挖掘機(jī)上至今，挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)成熟的階段?。近幾年來，隨著液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴(kuò)大，世界上著名的挖掘機(jī)生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術(shù)，來提高自己挖掘機(jī)在國際上的競爭力，主要表現(xiàn)在五個方面；液壓系統(tǒng)逐漸從開式系統(tǒng)向閉式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變；系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為研究的重點；系統(tǒng)的高壓化和高可靠性發(fā)展趨勢日益凸顯；系統(tǒng)的操縱特性上升到很重要的地位；液壓系統(tǒng)與電子控制的結(jié)合成為潮流。公司90年代以前一直致力開發(fā)開式負(fù)載敏感系統(tǒng)(OLSS，用以降低液壓系統(tǒng)的損耗。開式液壓系統(tǒng)采用三位六通閥，其特點是有兩條供油路，其中一條是直通供油路，另一條是并聯(lián)供油路。由于

9、這種油路調(diào)速方式是進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速同時起作用，其調(diào)速特性受負(fù)載壓力和油泵流量的影響，因此這種系統(tǒng)的操縱性能、調(diào)速性能和微調(diào)性能差。另外，當(dāng)液壓元件一起復(fù)合動作時，相互干擾大，使得復(fù)合動作操縱非常困難。這是開式系統(tǒng)的大缺點。挖掘機(jī)作業(yè)工程中要求對液壓元件能很好地控制其運動速度和進(jìn)行微調(diào)，而且在多種工況下要求多個執(zhí)行元件完成復(fù)合動作，而長期以來使用的開式液壓系統(tǒng)無法滿足挖掘機(jī)的調(diào)速和復(fù)合動作的要求。近年來在國外的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了閉式負(fù)載敏感系統(tǒng)(CLSS。它可以采用一個油泵同時向所有液壓元件供油，每一個液壓元件的運動速度只與操縱閥的閥桿行程有關(guān)，與負(fù)載壓力無關(guān)，泵的流量按需提供，而

10、且多個液壓元件同時動作時相互之間干擾小，因此操縱性好是閉式液壓系統(tǒng)的主要特點。這種系統(tǒng)非常符合挖掘機(jī)操作的要求，它操縱簡單，對司機(jī)的操縱技巧要求低，在國際上已經(jīng)獲得較廣泛的使用，是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。目前日本小松公司已經(jīng)把大量挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)從開式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)了。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 5 頁，共 20 頁4/20 公司研制的一種負(fù)載傳感系統(tǒng)，將其安裝在液壓系統(tǒng)中，可以控制一個或幾個液壓作用元件，而與對其施加的載荷無關(guān)。該系統(tǒng)不僅易于操縱，而且微動控制特性很好。其最大的特點就是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求對油泵進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)在按需供流的同時，使調(diào)速節(jié)流損失控制在很小的固定值

11、，從而達(dá)到節(jié)能的目的。負(fù)流量控制技術(shù)是通過位于主控制閥后面的節(jié)流閥建立的壓力對主泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。目前以韓國現(xiàn)代(HYUNDAI、日本小松(KOMATSU和日本日立(HITACHI為代表的許多國外著名品牌的挖掘機(jī)生產(chǎn)商都在自己的挖掘機(jī)液壓統(tǒng)中使用了負(fù)流量控制技術(shù)。這種控制技術(shù)具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、可靠性和維修性好等特點，但在起始點為重負(fù)荷下作業(yè)時，因流量與負(fù)載有關(guān)，所以可控制性較羞。3）提高負(fù)載能力和可靠性為了提高挖掘機(jī)的負(fù)載能力，直接的方法是提高其液壓系統(tǒng)工作壓力、流量和功率。目前，國際上先進(jìn)的挖掘機(jī)產(chǎn)品的額定壓力大都在30MPa 以上，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，有朝著更高的壓力甚至采用超高

12、壓液壓技術(shù)方向發(fā)展的趨勢；流量通常在每分鐘數(shù)百升：功率在數(shù)百千瓦以上。如德國O K制造的目前世界上首臺最大的RH400 型全液壓挖掘機(jī)，鏟斗容量達(dá)42m3，液壓油源為 18臺變量軸向柱塞泵，總流量高達(dá)10200Lmin：原動機(jī)為 2臺QSK60 柴油發(fā)動機(jī)，總功率高達(dá) 2018kW。由于液壓挖掘機(jī)經(jīng)常在較惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，其各個功能部件都會受到惡劣環(huán)境的影響系統(tǒng)的可靠性日益受到重視。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機(jī)控制的電液伺服疲勞實驗技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)強(qiáng)

13、度研究方面，不斷提高設(shè)備的可靠性。美國提出了考核動強(qiáng)度的動態(tài)設(shè)計分析方法。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)，使液壓挖掘機(jī)的運轉(zhuǎn)率達(dá)到8595，使用壽命超過 l 萬小時。4）重視操縱特性挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的操縱特性越來越受到重視。目前國際上迅速發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操作和電氣控制、無線電遙控、電子計算機(jī)綜合程序控制。各種高新技術(shù)的應(yīng)用，使得挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱特性大大提高。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 6 頁，共 20 頁5/20 5）液壓系統(tǒng)與電子控制的結(jié)合電子一液壓集成控制成為當(dāng)前主要

14、研究目標(biāo)電子控制技術(shù)與液壓控制技術(shù)相結(jié)合的電子一液壓集成控制技術(shù)近年來獲得了巨大發(fā)展，特別是傳感器、計算機(jī)和檢測儀表的應(yīng)用，使液壓技術(shù)和電子控制有機(jī)結(jié)合，開發(fā)和研制出了許多新型電液自動控制系統(tǒng)，提高了挖掘機(jī)的自動化程度，推動著挖掘機(jī)的迅猛發(fā)展。目前國外先進(jìn)品牌的挖掘機(jī)在電液聯(lián)合控制方面的研究已趨成熟。美國林肯貝爾特公司新C 系列LS一5800型液壓挖掘機(jī)安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費。日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五種新型號挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計算機(jī)輔助的功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機(jī)功率和液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命。112

15、 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢從國內(nèi)情況來看，我國挖掘機(jī)行業(yè)整體發(fā)展水平較國外緩慢，在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的理論還比較薄弱。國內(nèi)大部分挖掘機(jī)企業(yè)在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)方面的研究具有一定基礎(chǔ)，但由于采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、作業(yè)效率、可靠性等方面均較差，因此采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機(jī)在國內(nèi)市場上基本失去了競爭力，取而代之的是采用各種高新技術(shù)的國外挖掘機(jī)產(chǎn)品。先進(jìn)的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)都被國際上一流的生產(chǎn)企業(yè)壟斷，國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的研究幾乎是空白，這樣國內(nèi)的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家就無法獨立制造出性能優(yōu)異的挖掘機(jī)，絕大部分的市場份額都被國外各種品牌的挖掘機(jī)所占據(jù)。以20t級的中型液壓挖掘機(jī)為例，國產(chǎn)20t

16、級挖掘機(jī)大多數(shù)是歐洲 80年代初的技術(shù)，同90年代初以來在國內(nèi)形成批量的日本小松、日立、神鋼以及韓國大宇、現(xiàn)代等機(jī)型相比，其主要差距柴油機(jī)功率偏低，液壓系統(tǒng)流量偏小，液壓系統(tǒng)特性差，導(dǎo)致平臺回轉(zhuǎn)速度低，行走速度低，各種性能參數(shù)均偏小，整機(jī)性能和作業(yè)效率較國外偏低。國內(nèi)挖掘機(jī)的趨勢必然是以技術(shù)研發(fā)為主，放棄傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)挖掘機(jī)，迅速提高其市場競爭力。12本論文的研究內(nèi)容挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的技術(shù)多種多樣，本文主要以國外幾種知名品牌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為主要研究對象，對其現(xiàn)有的關(guān)鍵技術(shù)和控制方式進(jìn)行比較和研究，采用數(shù)字仿真系統(tǒng)建模仿真，為挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)的控制理論研究提供一定的參考信息。1）挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)

17、技術(shù)發(fā)展動態(tài)的分析研究大量搜集國內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的相關(guān)技術(shù)資料，系統(tǒng)了解挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史，分析總結(jié)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展動態(tài)。2）挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析對液壓挖掘機(jī)一個工作循環(huán)中的四種工況：挖掘工況、滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況、卸載精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 7 頁，共 20 頁6/20 工況和卸載返回工況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要復(fù)合動作。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的主要工作特點，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)：動力性要求和操縱性要求。另外，還提出了一種有效、簡便、直觀的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析方法，并詳細(xì)介紹此方法的步驟。3）PC200-5型挖掘機(jī)、日本加藤 HD

18、-900V 型挖掘機(jī)作為研究對象，認(rèn)真查閱該機(jī)型相關(guān)資料，分析該挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的組成、特點及工作原理。對其某些典型故障進(jìn)行詳細(xì)分析、診斷，提出檢查內(nèi)容、檢查方法、檢查結(jié)果、故障原因和處理措施；對其常見故障進(jìn)行原因分析并列出處理方法。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 8 頁，共 20 頁7/20 第 2 章挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析要了解和設(shè)計挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，首先要分析液壓挖掘機(jī)的工作過程及其作業(yè)要求，掌握各種液壓作用元件動作時的流量、力和功率要求以及液壓作用元件相互配合的復(fù)合動作要求和復(fù)合動作時油泵對同時作用的各液壓作用元件的流量分配和功率分配。2.1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)概述按照挖掘機(jī)工作裝置和各個機(jī)構(gòu)

19、的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接起來就組成一個挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。它是以油液為工作介質(zhì)、利用液壓泵將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M(jìn)行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，進(jìn)而實現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動作。按照不同的功能可將挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分為三個基本部分：工作裝置系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)。挖掘機(jī)的工作裝置主要由動臂、斗桿、鏟斗及相應(yīng)的液壓缸組成，它包括動臂、斗桿、鏟斗三個液壓回路?；剞D(zhuǎn)裝置的功能是將工作裝置和上部轉(zhuǎn)臺向左或向右回轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行挖掘和卸料，完成該動作的液壓元件是回轉(zhuǎn)馬達(dá)。回轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作時必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、起動和制動無沖擊、振動和搖擺，與其它機(jī)構(gòu)同時動作時

20、，能合理地分配去各機(jī)構(gòu)的流量。行走裝置的作用是支撐挖掘機(jī)的整機(jī)質(zhì)量并完成行走任務(wù)，多采用履帶式和輪胎式機(jī)構(gòu)，所用的液壓元件主要是行走馬達(dá)。挖掘機(jī)的動作復(fù)雜，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向，負(fù)載變化大，沖擊和振動頻繁，而且野外作業(yè)，溫度和地理位置變化大，因此挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：1）要保證挖掘機(jī)動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨動作，也可以相互配合實現(xiàn)復(fù)合動作。2）工作裝置的動作和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)既能單獨進(jìn)行，又能復(fù)合動作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。3）履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶分別驅(qū)動，使挖掘機(jī)行走方便、轉(zhuǎn)向靈活，并且可就地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機(jī)的靈活性。4）保證挖掘機(jī)的一切動作可逆，且無級變速。5）保證挖

21、掘機(jī)工作安全可靠，且各執(zhí)行元件：動臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它輔助動作。除了輔助動作(例如整機(jī)轉(zhuǎn)向等不需全功率驅(qū)動以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要動作，要考慮全功率驅(qū)動。由于液壓挖掘機(jī)的作業(yè)對象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項特殊要求：(1實現(xiàn)各種主要動作時，阻力與作業(yè)速度隨時變化，因此，要求液壓缸和液壓馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化：(2為了充分利用發(fā)動機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時間，工作過程中往往要求有兩個主要動作(例如挖掘與動臂、提升與回轉(zhuǎn)同時進(jìn)行復(fù)合動作。斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。1一動臀升降：2一斗桿收放；3鏟斗裝卸；4一轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)；5整

22、機(jī)行走圖2.1 液壓挖掘機(jī)作業(yè)過程液壓挖掘機(jī)一個作業(yè)循環(huán)的組成和動作的復(fù)合主要包括：1）挖掘：通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，或者兩者配合進(jìn)行挖掘，因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動作，必要時，配以動臂動作。2）滿斗舉升回轉(zhuǎn)：挖掘結(jié)束，動臂液壓缸將動臂頂起，滿斗提升，同時回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，此時主要是動臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動作。3）卸載：轉(zhuǎn)到卸土點時，轉(zhuǎn)臺制動，用了調(diào)整卸載位置，還要有動臂液壓缸的配合，此時是斗桿和鏟斗的復(fù)合動作，間以動臂動作。或切削斜坡 b）時斗尖沿直線切削圖2.2 平整土地或壓整路面圖 2.3 鏟斗保持一定角度切削精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 11 頁，

23、共 20 頁10/20 第 3 章挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷3.1 故障診斷時應(yīng)遵循的一般原則當(dāng)發(fā)生故障時要根據(jù)不同機(jī)型的特點,充分利用設(shè)備自身的監(jiān)控系統(tǒng)，具體問題具體分析,掌握有效的故障分析方法。在診斷時應(yīng)遵循由外到內(nèi)、由易到難、由簡單到復(fù)雜的原則進(jìn)行，挖掘機(jī)液壓傳動系統(tǒng)故障診斷的順序是：查問資料(挖掘機(jī)使用說明書及運行、維修記錄等了解故障發(fā)生前后的設(shè)備工作情況外部檢查試車觀察(故障現(xiàn)象、車上儀表 內(nèi)部系統(tǒng)檢查(參照系統(tǒng)原理圖 儀器檢查系統(tǒng)參數(shù)(流量、溫度等 邏輯分析判斷調(diào)整、拆檢、修理試車故障總結(jié)記錄。挖掘機(jī)的故障有許多種，如遇較復(fù)雜的綜合故障，應(yīng)仔細(xì)分析故障現(xiàn)象，列出可能的原因逐一排除。3.

24、2 診斷液壓系統(tǒng)故障的方法首先從故障現(xiàn)象分析入手，查明故障原因是排除故障的最重要和最困難的一個環(huán)節(jié)。特別是初級液壓技術(shù)人員，遇到故障往往一籌莫展，感到束手無策。下面從工作經(jīng)驗出發(fā)談?wù)劜檎乙簤汗收系姆椒ā?.2.1 根據(jù)液壓系統(tǒng)圖查找液壓故障熟悉液壓系統(tǒng)圖，是從事使用，維修工作技術(shù)人員和技術(shù)工人的基本功，是排除液壓故障的基礎(chǔ)，也是查找液壓故障的一種基本方法。液壓系統(tǒng)圖表明了液壓設(shè)備的工作原理，表示系統(tǒng)各執(zhí)行元件的動作循環(huán)及控制方法。在用液壓系統(tǒng)圖排除故障時，主要方法是抓兩頭即抓動力源(油泵 和執(zhí)行元件(油缸馬達(dá) ,然后是連中間即從動力源到執(zhí)行元件間經(jīng)過的管路和控制元件?！白深^”要注意分析故障是

25、否就出在油泵,油缸和馬達(dá)本身?！斑B中間”時除要注意分析故障是否出在所連管路上的液壓元件外,還要特別注意弄清系統(tǒng)從一個工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個工作狀態(tài)時采用哪種控制方法,控制信號是否有誤 ,要針對實物進(jìn)行檢查。檢修中要注意各個主回路間及主回路與控制回路間有無接錯而產(chǎn)生相互干涉現(xiàn)象。3.2.2 利用因果分析圖查找液壓故障用因果圖 又稱魚刺圖）分析，即能對液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速分析判斷,找出主次原因，又能積累排除故障的經(jīng)驗。3.2.3 利用故障現(xiàn)象與故障原因相關(guān)分析表查找液壓故障精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 12 頁，共 20 頁11/20 根據(jù)工作實踐，總結(jié)出故障現(xiàn)象與故障原因相關(guān)分析表，可用

26、于液壓系統(tǒng)故障的查找和處理。3.3 實例分析3.3.1 PC200-5型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷與排除PC200-5 型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)是由一些基本回路和輔助回路組成，其元器件主要由工作泵、補(bǔ)油泵、先導(dǎo)控制閥、分配閥、安全閥、大臂油缸、小臂油缸、鏟斗油缸、油箱及相關(guān)管路等組成。PC200-5 型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)在工作過程中，液壓油自油箱底部通過濾油器被工作泵吸入，從油泵輸出具有一定壓力的液壓油進(jìn)入一組并聯(lián)的分配閥。通過手柄先導(dǎo)閥工作閥組來實現(xiàn)相應(yīng)的動作，系統(tǒng)通過總油路上的總安全閥限定整個系統(tǒng)的總壓力，各組工作油路的安全閥分別對相應(yīng)油路起過載保護(hù)和補(bǔ)油作用。原因分析：PC200-5 型挖掘機(jī)動臂舉升緩

27、慢無力，而轉(zhuǎn)斗翻轉(zhuǎn)正常。從工作原理圖不難看出：其它工作正常，這說明工作泵、總安全閥是正常工作的，他們所提供給整個系統(tǒng)的壓力足夠，同時也說明泵進(jìn)油端的管路和濾油器以及油箱的油量、油質(zhì)沒問題。此時只需檢查大臂滑閥、大臂油缸、大臂部分的油管、及其密封件了。大臂舉升緩慢無力，而其它動作正常：在液壓系統(tǒng)中，如只是動臂舉升緩慢無力，而轉(zhuǎn)斗翻轉(zhuǎn)正常。從工作原理圖不難看出：其它工作正常，這說明工作泵、總安全閥是正常工作的，他們所提供給整個系統(tǒng)的壓力足夠，同時也說明泵進(jìn)油端的管路和濾油器以及油箱的油量、油質(zhì)沒問題。此時只需檢查大臂滑閥、大臂油缸、大臂部分的油管、及其密封件了。1）檢查油路堵塞情況先作常規(guī)處理，拆

28、下油管，拆下大臂滑閥閥體、閥桿及相關(guān)部件進(jìn)行清洗，把油道清洗干凈并用壓縮空氣吹通吹干。2）檢查油路泄漏情況液壓系統(tǒng)的泄漏一般都是在使用一段時間后產(chǎn)生。從表面現(xiàn)象看，多為密封件失效、損壞、擠出或密封表面被拉傷等造成。主要原因有：油液污染、密封表面粗糙度不當(dāng)、密封溝槽不合格，管接頭松動、配合件間隙增大、油溫過高、密封圈變質(zhì)或裝配不良等。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏，通常故障主要由于內(nèi)泄漏引起。3）內(nèi)泄漏故障的處理該部分內(nèi)泄漏主要產(chǎn)生于動臂滑閥和油缸內(nèi)泄漏。內(nèi)泄漏主要發(fā)生于閥體和油缸內(nèi)部，不易檢查。但我們可以借助一些輔助方法來判斷泄漏情況。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 13 頁，共 20 頁12/20

29、 4）對大臂油缸的檢查當(dāng)大臂油缸活塞收到底后，拆下無桿腔油管，使大臂油缸有桿腔繼續(xù)充油。若無桿腔油管口有大量工作油泄出，說明液壓缸發(fā)生內(nèi)漏；也可以使鏟斗裝滿載荷，舉升到極限位置，大臂操縱桿置于中位，并使發(fā)動機(jī)熄火，觀察大臂的下沉速度；然后，將大臂操縱桿置于上升位置，如果這時大臂下沉速度明顯加快，也說明內(nèi)漏發(fā)生在液壓缸；如果下沉速度變化不明顯，則內(nèi)漏原因出在大臂滑閥。5）對大臂滑閥的檢查大臂滑閥的泄漏主要是因為閥桿與閥體的配合間隙太大調(diào)壓彈簧損壞、閥內(nèi)密封件損壞等。檢查閥桿和閥體的配合間隙，檢查壓力彈簧，看閥體內(nèi)密封件是否有損壞。排除方法：如油缸內(nèi)泄漏測試結(jié)果超過規(guī)定值，應(yīng)予以拆開作進(jìn)一步檢查，

30、如密封圈損壞則更換，如缸壁拉傷嚴(yán)重則更換；如動臂閥磨損嚴(yán)重則更換。大臂工作正常，小臂 鏟斗）工作緩慢無力：在液壓系統(tǒng)中，如大臂工作正常；小臂鏟斗）工作緩慢無力。從工作原理圖不難看出：大臂舉升正常，這說明工作泵、總安全閥是正常工作的，同時也說明泵進(jìn)油端的管路和濾油器以及油箱的油量、油質(zhì)沒問題。此時只需注意檢查小臂鏟斗）工作滑閥、安全閥、及其密封件。排除方法：液壓傳動故障診斷與排除方法大同小異，同樣小臂鏟斗）部分與大臂部分的故障處理方法也基本相同，因此對于處理小臂某日立 EX220 挖掘機(jī)在正常工作時發(fā)動機(jī)突然熄火，當(dāng)重新起動時起動順利，且起動聲音、排煙都正常，但駕駛員操縱挖掘機(jī)的任何一個工作裝置

31、時，發(fā)動機(jī)立即熄火。故障分析與排除根據(jù)分析，該機(jī)的故障特征是發(fā)動機(jī)不能帶負(fù)荷工作，因而故障原因很可能出在主機(jī)控制系統(tǒng)上。該機(jī)的CPU 電腦控制系統(tǒng)、負(fù)荷傳感及伺服液壓控制系統(tǒng)的工作原理見附圖。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 14 頁，共 20 頁13/20 1.發(fā)動機(jī) 2.發(fā)動機(jī)控制器3.泵閥控制器4.主控制閥5.先導(dǎo)泵 6.變量柱塞泵7.伺服活塞8.發(fā)動機(jī)控制傳感器9.發(fā)動機(jī)控制馬達(dá)10.轉(zhuǎn)數(shù)傳感器11.角度傳感器12.壓力傳感器13.14.高速開關(guān)電磁閥15.壓差傳感器圖 3.5CPU 電腦控制系統(tǒng).負(fù)載傳感及伺服液壓控制系統(tǒng)工作原理圖由圖可知，電液控制系統(tǒng)的信號分別來自發(fā)動機(jī)、液壓泵及

32、主控制閥上的8、10、11、12、巧等多個傳感器，這些信號經(jīng)過發(fā)動機(jī)控制器EC與泵閥控制器PVC綜合處理后，信號傳至高速開關(guān)電磁閥13、14，經(jīng)內(nèi)部閥桿高速換位后，調(diào)整了先導(dǎo)泵 5 進(jìn)人伺服活塞 7 的流量，從而改變了液壓泵斜盤傾角，以調(diào)節(jié)液壓泵的排量。發(fā)動機(jī)控制馬達(dá) 9 接收輸人信號后改變發(fā)動機(jī)油門的大小，從而保證發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與液壓泵負(fù)荷相匹配。經(jīng)檢查，發(fā)動機(jī)控制馬達(dá)9(EC馬達(dá)在發(fā)動機(jī)進(jìn)行工作模式轉(zhuǎn)換時工作正常，說明它不是故障之所在。因而判斷高速開關(guān)電磁閥能否正確接收泵閥控制器PVC的電信號并執(zhí)行設(shè)定動作是確定故障部位的關(guān)鍵。高速開關(guān)電磁閥在正常狀態(tài)下高速閥位轉(zhuǎn)換時會發(fā)出清脆的“嘀嗒、嘀嗒”

33、聲，該機(jī)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時電磁閥卻沒有聲響，從而可確定電磁閥是造成故障的部位。拆檢后用萬用表測出高速開關(guān)電磁閥14上黃線(Y與黃底黑線(YB之間的阻值為無窮大，說明電路中斷了。經(jīng)進(jìn)一步檢查，是此電磁閥在電線引出端頭1 處的芯線斷了。修理后重新試機(jī)，故障現(xiàn)象消除。機(jī)器正常起動后，直行電磁閥不動作，所有的控制閥在中位，兩泵泵出的油直接卸荷回油箱，為避免能源浪費，小松PC120型挖掘機(jī)設(shè)有開式中心負(fù)荷感應(yīng)系統(tǒng)(見圖 4.5。故障分析由于引起鏟斗、動臂均無力的原因涉及的面較多，故首先考慮是否由公精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 15 頁，共 20 頁14/20 共部分引起的。假設(shè)不行走時直行電磁閥出現(xiàn)誤動作

34、，那么直線行走閥就動作即兩泵合流，從圖1 中可以看出，能切斷卸荷回路的閥或者說能正常執(zhí)行的動作分別是:動臂上升、回轉(zhuǎn)、斗桿伸縮及行走，而動臂的下降、鏟斗的傾和挖均不能切斷兩泵合流回路與油箱的通路(注意:“動臂一快”閥只有“升”和“中位”兩位置，不同于“動臂一慢”閥，故這時形不成工作壓力，前后主泵流量小，相當(dāng)于閥處中位，發(fā)動機(jī)處于輕載狀態(tài)，也就是用戶反映的挖掘無力。按上述分析狀態(tài)試機(jī)，各項動作均符合以上分析，看來故障確實由合流引起。本著由表及里、由簡單到復(fù)雜的故障分析、排除順序，去除電路中的8#保險絲，切斷合流電磁閥的供電電源，試機(jī)，結(jié)果機(jī)器除邊行走、邊使工作裝置動作或回轉(zhuǎn)時走偏外，其他均正常。

35、至此，已進(jìn)一步確定故障是由與合流有關(guān)的電路引起的，從圖2 很容易找到是由一只行程開關(guān)不能復(fù)位引起的。此開關(guān)處在駕駛室底前下方，經(jīng)常接觸泥水、沙土，使此開關(guān)閉合后不能復(fù)位，即不管行走與否，只要工作裝置動作或回轉(zhuǎn)，即工作裝置壓力或回轉(zhuǎn)開關(guān)閉合，便滿足了電磁閥動作的條件，即始終處于合流狀態(tài)。拆下行程開關(guān)，清理后裝機(jī)，機(jī)器工作即恢復(fù)正常。1）油缸和馬達(dá)不動先導(dǎo)系統(tǒng)油缸和電機(jī)不停止工作原因可能是先導(dǎo)閥和或）主控制閥閥芯卡死。精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 16 頁，共 20 頁15/20 圖 3.7 故障分析圖b.3 王宗君.加速挖掘機(jī)改進(jìn)創(chuàng)新促進(jìn)挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的振興和發(fā)展.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20

36、03(05.4 張鐵.液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及使用.東莞：石油大學(xué)出版社，2002.5 同濟(jì)大學(xué).單斗液壓挖掘機(jī).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.6 張珊珊.劉釗.林德.LSC 同步控制系統(tǒng)分析.哈爾本：哈工大出版社，2004(25.7 李永旭.黃宗益.挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展與新技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004(25.8 楊國平.工程機(jī)械運營液壓系統(tǒng)的故障診斷排除及實例.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.9 張春陽.工程機(jī)械液壓與液壓傳動技術(shù).北京：人民交通出版社，2009.10 蘇成玲.挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的維護(hù)與常見故障.上海：上海交大出版社，2006 精選學(xué)習(xí)資料 -名師歸納總結(jié)-第 20 頁，共 20 頁