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(shí)現(xiàn)的動(dòng)作復(fù)雜，于是它對(duì)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(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析研究對(duì)推動(dòng)我國(guó)挖掘機(jī)發(fā)展具有十分重要的意義。隨著挖掘機(jī)自動(dòng)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(duì)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(shí)，如能在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確、快速的診斷出故障的所在部位和原因，并及時(shí)排除，將對(duì)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(guó)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(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析總結(jié)。論文對(duì)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(duì)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(guó)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為主要研究對(duì)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(jiǎn)況3 11 國(guó)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(shì)3 111 國(guó)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)3 112 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)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(shí)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(shí)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(yùn)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(dòng)，保證工程質(zhì)量加快建設(shè)速度以及提高勞動(dòng)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(diǎn)，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(dòng)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(shí)現(xiàn)的動(dòng)作很復(fù)雜，于是它對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的分析研究已經(jīng)成為推動(dòng)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(shí)美國(guó)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(dòng)力在軌道上行走。但是此后的很長(zhǎng)時(shí)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(dòng)作復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)范圍大，需要采用多自由度機(jī)構(gòu)，古老的機(jī)械傳動(dòng)對(duì)它不太適合。而且當(dāng)時(shí)的工程建設(shè)主要是國(guó)土開發(fā)，大規(guī)模的筑路和整修場(chǎng)地等，大多是大面積的水平作業(yè)，因此對(duì)挖掘機(jī)的應(yīng)用相對(duì)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(dòng)技術(shù)迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動(dòng)技術(shù)，挖掘機(jī)有了適合它的傳動(dòng)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(gè)飛躍，同時(shí)，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(guó)土開發(fā)的同時(shí)，也開始進(jìn)行城市型土木施工，這樣，具有較長(zhǎng)的臂和桿，能裝上各種各樣的工作裝置，能行走、回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)多自由動(dòng)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(chǎng)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(zhēng)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(chǎng)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(jì)，所以對(duì)其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)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(jiǎn)況11 國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)111 國(guó)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)從

8、20世紀(jì)60年代液壓傳動(dòng)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(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，主要表現(xiàn)在五個(gè)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(diǎn)；系統(tǒng)的高壓化和高可靠性發(fā)展趨勢(shì)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(diǎn)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(shí)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(dòng)作時(shí)，相互干擾大，使得復(fù)合動(dòng)作操縱非常困難。這是開式系統(tǒng)的大缺點(diǎn)。挖掘機(jī)作業(yè)工程中要求對(duì)液壓元件能很好地控制其運(yùn)動(dòng)速度和進(jìn)行微調(diào)，而且在多種工況下要求多個(gè)執(zhí)行元件完成復(fù)合動(dòng)作，而長(zhǎng)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(dòng)作的要求。近年來在國(guó)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(gè)油泵同時(shí)向所有液壓元件供油，每一個(gè)液壓元件的運(yùn)動(dòng)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(gè)液壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)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(diǎn)。這種系統(tǒng)非常符合挖掘機(jī)操作的要求，它操縱簡(jiǎn)單，對(duì)司機(jī)的操縱技巧要求低，在國(guó)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(shì)。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(gè)或幾個(gè)液壓作用元件，而與對(duì)其施加的載荷無關(guān)。該系統(tǒng)不僅易于操縱，而且微動(dòng)控制特性很好。其最大的特點(diǎn)就是可以根據(jù)負(fù)載大小和調(diào)速要求對(duì)油泵進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)在按需供流的同時(shí)，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(duì)主泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。目前以韓國(guó)現(xiàn)代(HYUNDAI、日本小松(KOMATSU和日本日立(HITACHI為代表的許多國(guó)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(diǎn)，但在起始點(diǎn)為重負(fù)荷下作業(yè)時(shí)，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(guó)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(shì)；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(guó)O K制造的目前世界上首臺(tái)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(tái)變量軸向柱塞泵，總流量高達(dá)10200Lmin：原動(dòng)機(jī)為 2臺(tái)QSK60 柴油發(fā)動(dòng)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(gè)功能部件都會(huì)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(guó)家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)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(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞實(shí)驗(yàn)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(guó)提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)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(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到8595，使用壽命超過 l 萬小時(shí)。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(guó)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(jiǎn)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(jì)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(jì)算機(jī)和檢測(cè)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(dòng)控制系統(tǒng)，提高了挖掘機(jī)的自動(dòng)化程度，推動(dòng)著挖掘機(jī)的迅猛發(fā)展。目前國(guó)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(guó)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(dòng)控制液壓系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動(dòng)功率的浪費(fèi)。日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五種新型號(hào)挖掘機(jī)配有與液壓回路連接的計(jì)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(dòng)機(jī)功率和液壓功率的消耗，并延長(zhǎng)了零部件的使用壽命。112

15、 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)從國(guó)內(nèi)情況來看，我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)整體發(fā)展水平較國(guó)外緩慢，在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方面的理論還比較薄弱。國(guó)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)上基本失去了競(jìng)爭(zhēng)力，取而代之的是采用各種高新技術(shù)的國(guó)外挖掘機(jī)產(chǎn)品。先進(jìn)的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)都被國(guó)際上一流的生產(chǎn)企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的研究幾乎是空白，這樣國(guó)內(nèi)的挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家就無法獨(dú)立制造出性能優(yōu)異的挖掘機(jī)，絕大部分的市場(chǎng)份額都被國(guó)外各種品牌的挖掘機(jī)所占據(jù)。以20t級(jí)的中型液壓挖掘機(jī)為例，國(guó)產(chǎn)20t

16、級(jí)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(guó)內(nèi)形成批量的日本小松、日立、神鋼以及韓國(guó)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(tái)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(guó)外偏低。國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)的趨勢(shì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。12本論文的研究?jī)?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(guó)外幾種知名品牌的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，對(duì)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(dòng)態(tài)的分析研究大量搜集國(guó)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(dòng)態(tài)。2）挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析對(duì)液壓挖掘機(jī)一個(gè)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(gè)工況下各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要復(fù)合動(dòng)作。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的主要工作特點(diǎn)，系統(tǒng)地總結(jié)了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)：動(dòng)力性要求和操縱性要求。另外，還提出了一種有效、簡(jiǎn)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(duì)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(diǎn)及工作原理。對(duì)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(duì)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(jì)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(dòng)作時(shí)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(dòng)作要求和復(fù)合動(dòng)作時(shí)油泵對(duì)同時(shí)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(gè)機(jī)構(gòu)

19、的傳動(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。按照不同的功能可將挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分為三個(gè)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(dòng)臂、斗桿、鏟斗及相應(yīng)的液壓缸組成，它包括動(dòng)臂、斗桿、鏟斗三個(gè)液壓回路?；剞D(zhuǎn)裝置的功能是將工作裝置和上部轉(zhuǎn)臺(tái)向左或向右回轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行挖掘和卸料，完成該動(dòng)作的液壓元件是回轉(zhuǎn)馬達(dá)?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)工作時(shí)必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、起動(dòng)和制動(dòng)無沖擊、振動(dòng)和搖擺，與其它機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作時(shí)

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(dòng)作復(fù)雜，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向，負(fù)載變化大，沖擊和振動(dòng)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(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。2）工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能復(fù)合動(dòng)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(dòng)，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(dòng)作可逆，且無級(jí)變速。5）保證挖

21、掘機(jī)工作安全可靠，且各執(zhí)行元件：動(dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走以及其它輔助動(dòng)作。除了輔助動(dòng)作(例如整機(jī)轉(zhuǎn)向等不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其它都是液壓挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。由于液壓挖掘機(jī)的作業(yè)對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求：(1實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)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(dòng)機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼?例如挖掘與動(dòng)臂、提升與回轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行復(fù)合動(dòng)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(dòng)臀升降：2一斗桿收放；3鏟斗裝卸；4一轉(zhuǎn)臺(tái)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(gè)作業(yè)循環(huán)的組成和動(dòng)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(dòng)作，必要時(shí)，配以動(dòng)臂動(dòng)作。2）滿斗舉升回轉(zhuǎn)：挖掘結(jié)束，動(dòng)臂液壓缸將動(dòng)臂頂起，滿斗提升，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸土處，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作。3）卸載：轉(zhuǎn)到卸土點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)，用了調(diào)整卸載位置，還要有動(dòng)臂液壓缸的配合，此時(shí)是斗桿和鏟斗的復(fù)合動(dòng)作，間以動(dòng)臂動(dòng)作?；蚯邢餍逼?b）時(shí)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(shí)應(yīng)遵循的一般原則當(dāng)發(fā)生故障時(shí)要根據(jù)不同機(jī)型的特點(diǎn),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(shí)應(yīng)遵循由外到內(nèi)、由易到難、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則進(jìn)行，挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)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(yùn)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(gè)環(huán)節(jié)。特別是初級(jí)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(yàn)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(dòng)作循環(huán)及控制方法。在用液壓系統(tǒng)圖排除故障時(shí)，主要方法是抓兩頭即抓動(dòng)力源(油泵 和執(zhí)行元件(油缸馬達(dá) ,然后是連中間即從動(dòng)力源到執(zhí)行元件間經(jīng)過的管路和控制元件。“抓兩頭”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(shí)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(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)工作狀態(tài)時(shí)采用哪種控制方法,控制信號(hào)是否有誤 ,要針對(duì)實(shí)物進(jìn)行檢查。檢修中要注意各個(gè)主回路間及主回路與控制回路間有無接錯(cuò)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(duì)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(yàn)。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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作，系統(tǒng)通過總油路上的總安全閥限定整個(gè)系統(tǒng)的總壓力，各組工作油路的安全閥分別對(duì)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(dòng)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(gè)系統(tǒng)的壓力足夠，同時(shí)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(shí)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(dòng)作正常：在液壓系統(tǒng)中，如只是動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的壓力足夠，同時(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)、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(dòng)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(duì)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(dòng)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(shí)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(duì)大臂滑閥的檢查大臂滑閥的泄漏主要是因?yàn)殚y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(cè)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(dòng)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(shí)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(shí)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(dòng)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(duì)于處理小臂某日立 EX220 挖掘機(jī)在正常工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火，當(dāng)重新起動(dòng)時(shí)起動(dòng)順利，且起動(dòng)聲音、排煙都正常，但駕駛員操縱挖掘機(jī)的任何一個(gè)工作裝置

31、時(shí)，發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī) 2.發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)控制傳感器9.發(fā)動(dòng)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(hào)分別來自發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵及

32、主控制閥上的8、10、11、12、巧等多個(gè)傳感器，這些信號(hào)經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器EC與泵閥控制器PVC綜合處理后，信號(hào)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(dòng)機(jī)控制馬達(dá) 9 接收輸人信號(hào)后改變發(fā)動(dòng)機(jī)油門的大小，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與液壓泵負(fù)荷相匹配。經(jīng)檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)控制馬達(dá)9(EC馬達(dá)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作模式轉(zhuǎn)換時(shí)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(hào)并執(zhí)行設(shè)定動(dòng)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(shí)會(huì)發(fā)出清脆的“嘀嗒、嘀嗒”

33、聲，該機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(cè)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(dòng)后，直行電磁閥不動(dòng)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(fèi)，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(dòng)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(shí)直行電磁閥出現(xiàn)誤動(dòng)作

34、，那么直線行走閥就動(dòng)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(dòng)作分別是:動(dòng)臂上升、回轉(zhuǎn)、斗桿伸縮及行走，而動(dòng)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(dòng)臂一快”閥只有“升”和“中位”兩位置，不同于“動(dòng)臂一慢”閥，故這時(shí)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(dòng)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(xiàng)動(dòng)作均符合以上分析，看來故障確實(shí)由合流引起。本著由表及里、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的故障分析、排除順序，去除電路中的8#保險(xiǎn)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(dòng)作或回轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guó)平.工程機(jī)械運(yùn)營(yíng)液壓系統(tǒng)的故障診斷排除及實(shí)例.長(zhǎng)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(dòng)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