旋挖鉆機全車無力原因分析及排查

摘要：針對一臺采用正流量液壓系統(tǒng)旋挖鉆機出現(xiàn)的全車無力故障，從原理上分析了引起全車無力的諸多可能原因，并根據(jù)可能的原因進行逐項排除，最終鎖定故障原因為，主泵上極限功率比例電磁閥閥芯卡滯，導(dǎo)致主泵輸出功率受限，從而引起全車無力。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機;全車無力;故障;功率

1" "故障現(xiàn)象

一臺配置為正流量液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機，工作一段時間后出現(xiàn)全車無力的故障，主要表現(xiàn)是動力頭鉆孔、主卷揚提升、履帶行走時速度緩慢，達不到出廠要求的速度。

2" "液壓系統(tǒng)原理

該旋挖鉆機液壓系統(tǒng)采用正流量控制方式，應(yīng)用力士樂的A8VO型正流量泵和正流量主閥，主系統(tǒng)液壓原理如圖1所示。

主泵1上自帶一個先導(dǎo)齒輪泵1.1和一個電比例減壓閥1.2，其中電比例減壓閥出口2連接至主泵的X3口，用于控制主泵的極限功率。先導(dǎo)油源塊2為全車提供穩(wěn)定的先導(dǎo)壓力，先導(dǎo)齒輪泵1.1出口的溢流閥將先導(dǎo)壓力的最大值設(shè)定在3.5MPa。

先導(dǎo)手柄3用于控制主閥5的每一個工作聯(lián)，二者之間的管路上連接了梭閥組4，用于將獲取到的最高先導(dǎo)壓力分別反饋至主泵的X1、X2口，以構(gòu)成正流量控制回路。一旦手柄有動作，主泵立即根據(jù)X1、X2口的反饋信號調(diào)節(jié)自身排量大小，使其達到系統(tǒng)需求的流量，輸出流量決定了每一個動作的快慢程度。主閥5的兩個進油口P1、P2均安裝有主安全閥5.1，用于限定系統(tǒng)的最高工作壓力。主卷馬達6、履帶行走馬達7、動力頭馬達8均為斜軸式柱塞馬達。

3" "故障排查思路

分析認為，全車無力故障關(guān)聯(lián)了好幾個主要動作，一般與其中某一個動作相關(guān)的元件出現(xiàn)故障的可能性較低，如主卷揚馬達上的溢流閥出故障只會影響主卷的壓力和速度，不會影響其他動作。所以，應(yīng)從液壓系統(tǒng)全局進行分析，可能出現(xiàn)故障的元件為主泵、主閥、先導(dǎo)泵、先導(dǎo)油源塊、反饋控制油路、與功率控制相關(guān)的線路。

3.1" "先導(dǎo)油源壓力低

先導(dǎo)油源壓力正常是整車實現(xiàn)動作的前提，先導(dǎo)壓力大小決定了主閥的每一個動作聯(lián)閥芯開度大小，直接影響主閥的輸出流量，為此應(yīng)首先判斷先導(dǎo)油源的壓力。

正常的先導(dǎo)壓力一般在3～4MPa。排查時，可按照主閥動作聯(lián)的先導(dǎo)油口、先導(dǎo)油源塊出口、先導(dǎo)泵出口的順序依次檢測壓力，如圖2 所示。如果主閥動作聯(lián)的先導(dǎo)油口壓力正常，則可省略其后面的檢測項次，否則按順序依次檢測，找出引起壓力異常的位置。

3.2" "反饋控制油路壓力低

正流量液壓系統(tǒng)中，主泵輸出流量大小與反饋控制油路壓力大小成正比關(guān)系。反饋控制油路壓力來源于梭閥組，一般情況下，只要主閥上檢測的動作聯(lián)先導(dǎo)壓力正常，則反饋控制油路壓力就正常。否則如果主泵上X1、X2口檢測到的反饋壓力異常，可能是連接至主泵的梭閥組出口（圖1 中的X1、X2口）油道堵塞，反饋壓力信號無法通過反饋控制油路9傳遞至主泵上，導(dǎo)致主泵輸出流量不夠。

3.3" "主安全閥設(shè)定壓力出現(xiàn)異常

如果系統(tǒng)中的主安全閥設(shè)定壓力過低，甚至低于工作壓力，則在工作過程中，主泵輸出的壓力油會從主安全閥泄掉一部分，從而使設(shè)備表現(xiàn)出全車動作緩慢。排查時，可任選一個動作“憋壓”，校驗主泵輸出壓力是否過低即可。

3.4" "主泵上正流量控制閥芯卡滯

主機在待機狀態(tài)下，主泵上正流量控制閥芯通過彈簧預(yù)緊，使主泵處于最小排量狀態(tài);主泵接收到反饋壓力后，正流量控制閥芯在反饋壓力作用下被推動，主泵排量逐漸變大。如果閥芯卡滯，則反饋壓力無法將正流量控制閥芯推動至目標位置，主泵排量變化受到影響而無法正常輸出流量，從而影響動作速度。主泵結(jié)構(gòu)如圖3所示。

排查時，可以嘗試將正流量控制閥芯的調(diào)節(jié)螺釘做好標記并往外松，使彈簧處于放松狀態(tài)，調(diào)節(jié)螺釘位置見圖3。然后做動作觀察速度與之前相比是否有變化，如果變化明顯，則可以判定就是正流量控制閥芯卡滯，否則可排除此項，將調(diào)節(jié)螺釘恢復(fù)至原狀態(tài)，繼續(xù)從其他方面查找原因。

3.5" "極限功率比例電磁閥線路故障

該電磁閥用于動態(tài)調(diào)節(jié)主泵的最大輸入功率，使其不超過發(fā)動機的輸出功率，以防發(fā)動機掉轉(zhuǎn)速或者瞬間憋熄火。輕載工況下，比例電磁閥輸出壓力默認值很低，主泵的輸入功率基本不會超過發(fā)動機的輸出功率。只有當主泵在大負載工況下即將超載時，比例電磁閥輸出壓力才會增大，將主泵的輸入功率調(diào)低。

線路故障會導(dǎo)致比例閥輸出壓力受到影響。該比例閥為正比例電磁閥，其輸出壓力范圍是0～3.5MPa。控制電信號是電流信號，當電流為0mA時，電磁閥輸出壓力為0MPa;電流為800mA時，電磁閥輸出壓力為3.5MPa。線路排查起來比較簡單，通過該旋挖鉆機在駕駛室的顯示屏，就可以讀取到電磁閥電流值，直接根據(jù)電流值判斷線路是否正常即可。如果電流值與出廠值一致，則正常，否則不正常。

3.6" "主泵上極限功率比例電磁閥閥芯卡滯

極限功率比例電磁閥的位置如圖3所示，極限功率控制油路是通過鋼管連接的。主泵輸出功率的計算公式如下：

N=P·Q/2π" " " " " " " " " " " " " " （1）

式中N為輸出功率，P為工作壓力，Q為輸出流量，主泵在同樣的工作壓力P下，功率N降低會導(dǎo)致其輸出流量Q降低。主泵功率曲線如圖4所示，圖4中，功率1對應(yīng)流量Q1，功率2對應(yīng)流量Q2。排查時，可通過檢測極限功率比例電磁閥輸出壓力判斷閥芯是否正常工作，如果其輸出壓力較高，則可判定其閥芯卡滯。

4" 故障排除

按照上述思路經(jīng)一系列排查，發(fā)現(xiàn)主泵上極限功率比例電磁閥閥芯卡滯，導(dǎo)致全車工作時主泵輸出流量降低。將比例電磁閥閥芯拆下來用煤油清洗干凈，重新裝回后故障消失。