汽车起重机变幅液压系统故障检测与分析

液压系统是汽车起重机中的一个重要组成部分。在使用过程中，由于各方面原因，也会出现一些故障，由于液压系统都是密封的，故发生故障时不易查找原因。目前液压设备故障的现代化诊断方法和手段还不完善，根据经验分析故障原因仍是重要方式。以下针对汽车起重机变幅液压缸常见故障进行分析，并提出切实可行的有效的解决方法。

图7-29 汽车起重机变幅机构液压控制回路原理图

a）改进前 b）改进后

1—变幅液压缸 2—平衡阀 3—三位四通手动换向阀 4—液压泵 5—油箱 6—溢流阀 7—液控单向阀

1.常见故障现象

1）汽车起重机的液压系统目前仍较多地采用串联或串并联复合回路。如图7-29a所示，三位四通手动换向阀3处于中位，变幅机构停止动作，平衡阀2关闭，防止变幅液压缸活塞和工作部件因自重而下降，即为了防止变幅液压缸1在起升等作业中自行回缩，在回路中采用了平衡阀2。虽经检查平衡阀2完全符合设计要求，但在实际生产和使用中，整机的静载支承能力已达到标准要求，却在起重作业的动载情况下，平衡阀2的闭锁性能变差，使得变幅液压缸1渐渐回缩，曾发生翻车事故。

2）变幅活塞下行时，控制油打开平衡阀2，背压消失，此时回路效率较高。但却出现过如下故障：在三位四通换向阀3开度不变的情况下，吊臂降幅速度不稳，并越降越快，同时发动机转速自动增高，而且吊重越大，这种现象越明显。

2.故障原因分析(www.xing528.com)

1）由于三位四通换向阀的阀杆与阀体之间采用间隙密封，间隙在0.010～0.015mm之间，在使用中因磨损使得间隙逐渐增大，使三位四通换向阀的内泄漏增加。图7-30所示为汽车起重机的上车操纵组合阀，其中位为M型滑阀机能。当变幅换向阀处于中位，操纵其后面串联的换向阀时，变幅换向阀中原回油的低压油道此时也成了高压油道，使变幅回路整体压力升高。起升机构起升动作停止或中途有振动的动载情况下，重物的惯性会通过起重臂对变幅液压缸活塞产生一个向上的拉力，使有杆腔油液产生冲击压力，冲击压力和安全阀的超调使得已经成为高压油道的压力瞬时增大到20～30MPa。当变幅液压缸管路的压力峰值达到平衡阀所需的开启压力（一般为2.4MPa）时，平衡阀的主阀阀芯随之开启并引起振动，平衡阀闭锁性能变差；由于顺序阀动作的滞后，当有杆腔瞬时压力峰值消失后，活塞无杆腔油液从顺序阀短时流出，高压油通过三位四通换向阀的间隙泄漏，造成变幅液压缸自行回缩的故障。

图7-30 汽车起重机的上车操纵组合阀

2）对吊臂降幅速度不稳的分析。从回路工作原理分析可知，当三位四通换向阀3左位时，变幅液压缸1有杆腔进压力油，吊臂能够实现下降幅度动作。说明平衡阀2上的顺序阀控制油路有压力，控制活塞能将顺序阀打开，控制部分无问题。从降幅速度不稳、越降越快及吊重越大这种现象越明显的现象来看，可以从以下方面加以分析。三位四通换向阀3左位，变幅液压缸1有杆腔供给压力油，顺序阀开启后液压缸下腔的液压油快速地回流，同时又在活塞及其相关的一系列机构及吊重重力作用下，压迫变幅液压缸活塞迅速下降，因此而产生的高速超出了压力油的供油速度，使有杆腔油液补充不足，进油油路压力降低，从而使控制油路降压，顺序阀闭锁，阻止活塞继续下行，变幅动作停止；短时过后，有杆腔油液补足，进油路压力升高，控制油路增压，顺序阀打开，重复前一过程，活塞又急剧下降，如此循环往复，造成吊臂降幅动作不稳，产生断续前冲振动。并且吊重越大，这种现象越严重；又由于降幅过程中，变幅负载不断加大，使得吊臂降幅速度越降越快。其根本原因是平衡阀2不是由进油口控制开闭，即不是内控式，阀芯的油路通道面积并没有起到动态调节作用，不能为无杆腔回油提供稳定的背压，既不起限速作用，也不可能对变幅液压缸活塞及吊重等重力起平衡作用。通过以上分析可以断定降幅速度不稳是由于回路本身结构造成的。

3.故障排除方法

（1）从回路结构上加以改进 如图7-29b所示，在变幅液压缸无杆腔与平衡阀之间加装一个液控单向阀7，原来的外控式平衡阀改为内控式平衡阀。此时，改进后的变幅回路工作原理为：当变幅液压缸降幅工作时，三位四通换向阀左位接通，高压油进入液压缸有杆腔，同时打开液控单向阀，无杆腔油液产生足够压力推开平衡阀阀芯，使回油路接通，使变幅液压缸产生降幅动作。在这个过程中，平衡阀产生的背压克服活塞等重物产生的部分压力，使降幅动作平稳。

（2）组合阀中位时内泄漏的处理 在阀杆中打一个很小的泄漏油道，并在阀体上作相应的处理，使其仅在阀芯处于中位时起泄漏作用。这种方法简单易行，能有效地提高整机的安全度。在新产品的研制中，由于采用了上述方法，收到了明显的效果。但这种方法只能使顺序阀在三位四通换向阀中位时不打开，顺序阀及换向阀的滑阀部分还存在较大的泄漏，加装的液控单向阀能起较好的密封作用，改进后的组合阀可以防止液控单向阀在变幅换向阀中位时开启，使变幅液压缸不再回缩，实现稳定定位。