挖掘機斗桿抖動分析與改進

1臺36t級液壓挖掘機當斗桿與動臂夾角大于90°，且操作人員微動斗桿操縱手柄使斗桿下降時，就會出現斗桿抖動現象，由此造成挖掘機無法進行平整地面和進行修坡作業。

1.斗桿液壓回路組成及原理

（1）組成

該挖掘機斗桿液壓回路主要由斗桿閥1、再生截止閥2、斗桿缸3、斗桿先導閥4、先導泵5、主泵6、主溢流閥7、先導溢流閥8和負流量反饋閥9等組成，如附圖所示。

為提高該挖掘機斗桿無負載時的下降速度，在斗桿閥1的回油油路上設置了再生截斷閥2。再生截斷閥2閥芯的兩端分別與斗桿缸3無桿腔及回油油路連接，并在回油端設有回位彈簧。再生截斷閥2閥芯的移動位置由斗桿缸3無桿腔壓力、回油壓力、回位彈簧彈力決定，再生截斷閥2與斗桿閥1共同配合，可實現再生回路的再生功能。

（2）再生回路原理

當操縱斗桿先導閥4使斗桿下降時，先導泵5輸出的壓力油通過斗桿先導閥4進入斗桿閥1左端，驅動斗桿閥1左位工作。在斗桿未接觸土壤時（其處于無負荷下降狀態），斗桿缸3無桿腔壓力很小，再生截斷閥2閥芯在彈簧力的作用下向下移動，將斗桿缸3有桿腔的回油通道關閉。此時斗桿缸3有桿腔的油液，通過斗桿閥1內的單向閥直接回到斗桿缸3的無桿腔，從而實現斗桿缸3有桿腔壓力的再生功能，使斗桿缸3活塞桿伸出速度加快。

當鏟斗接觸到土壤時（斗桿負載增加），斗桿缸3無桿腔壓力上升，將斗桿閥1內的單向閥關閉，從而使再生回路關閉。此時主泵6輸出的壓力油通過斗桿閥1進入斗桿缸無桿腔。同時斗桿缸3無桿腔的壓力油推動再生截斷閥2上移，將斗桿缸3有桿腔回油油路打開，實現正常回油。

2.故障分析

分析認為：當斗桿與動臂夾角大于90°時操縱斗桿下降，斗桿的自身質量會使斗桿產生下降趨勢，從而使斗桿缸無桿腔壓力降低。當微動斗桿操縱手柄使斗桿下降時，斗桿閥左位工作，斗桿缸有桿腔供油量較小，由此造成斗桿缸無桿腔補油不足，產生了真空。

當斗桿缸無桿腔出現真空后，再生截斷閥油路斷開（其下端的壓力小于其上端彈簧力與回油背壓壓力之和），斗桿缸無桿腔只能通過斗桿閥內的單向閥從斗桿缸有桿腔補油，由此造成斗桿缸有桿腔也出現真空。

斗桿缸有桿腔出現真空后，斗桿在自身質量作用下快速下降，使斗桿缸活塞桿快速伸出，造成斗桿缸有桿腔油壓瞬間升高。該壓力油通過斗桿閥內的單向閥進入無桿腔，使無桿腔的壓力迅速升高。當斗桿缸無桿腔油壓大于彈簧力與回油背壓之和時，斗桿再生截斷閥打開。斗桿再生截止閥打開后，斗桿缸有桿腔回油油路打開，斗桿閥內的單向閥關閉，斗桿缸有桿腔不再向無桿腔補油，無桿腔壓力又快速下降，直到斗桿再生截斷閥閥芯再次下移而關閉。再生截斷閥反復啟閉，無桿腔壓力忽大忽小，造成斗桿缸運動時斷時續，從而導致斗桿產生抖動。

由此看出，動臂與斗桿夾角小于90°時操作斗桿下降，挖掘機斗桿缸無桿腔不靠冉生截斷閥控制補油，所以不會出現斗桿抖動現象。只有當動臂與斗桿火角人丁90°時，微動操作斗桿手柄才會出現斗桿抖動現象。

根據以上分析可以判定，斗桿抖動的原因是再生截斷閥頻繁開閉，而再生截斷閥頻繁開啟是由于開啟壓力過小所致。

3.改進措施

操縱斗桿微動時挖掘機斗桿出現了明顯抖動，此時測試先導壓力為1.36～157MPa（正常開啟壓力為1～2MPa），斗桿缸無桿腔壓力為2MPa，且壓力不穩定。由此說明，在此壓力區間再生截斷閥出現了頻繁啟閉現象。

測試也表明，要想避免斗桿抖動，需提高再生截斷閥的開啟壓力。提高再生截斷閥的開啟壓力，可使無桿腔壓力比較小時，有桿腔一直向無桿腔補油。待無桿腔壓力提高后，再使再生截斷閥上移，開啟斗桿缸有桿腔回油油路，便可減少斗桿缸無桿腔真空現象。提高再生截斷閥開啟壓力方法是增大再生截斷閥回位彈簧的自由高度，為此須增大再生截斷閥彈簧力。

增大再生截斷閥彈簧彈力后，先將再生截斷閥開啟壓力提高到7MPa，此時實地操作發現斗桿抖動現象減弱。再將再生截斷閥開啟壓力提高到9MPa，微動操縱斗桿手柄時，沒有發現斗桿抖動現象。為了保險起見，將先導壓力分別設置為1.2-1.7MPa區間的各種壓力值進行測試，均沒有出現斗桿抖動現象，由此說明改進措施很成功。

（作者地址：陜西省渭南市朝陽大街西段86號中聯重科股份有限公司渭南分公司714000）