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1 液壓系統(tǒng)常見故障分析

全液壓汽車起重機(jī)是一種全回轉(zhuǎn)、動臂式、液壓傳動和液壓操作的汽車起重機(jī)。其支腿收放、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、吊臂伸縮和吊臂變幅等五個部分均為液壓驅(qū)動，可無級調(diào)速，而且根據(jù)需要使任意一部分單獨(dú)動作，也可在執(zhí)行元件不滿載時，各串聯(lián)的執(zhí)行元件任意組合地同時動作。這些機(jī)構(gòu)動作的執(zhí)行是通過動力元件的液壓泵、控制元件的各種液壓閥組、執(zhí)行元件的液壓缸及液壓馬達(dá)、輔助元件的油箱和油管等部件來完成的。①支腿收放回路。由于汽車輪胎的支承能力有限，在起重作業(yè)時必須放下支腿，使汽車輪胎架空，而汽車行駛時必須收起支腿。吊車前后各有兩條支腿，每條支腿均由手動換向閥控制，支腿上配有水平液壓缸和垂直液壓缸。垂直液壓缸上配有雙向液壓鎖，以保證支腿被可靠地鎖住，防止在起重作業(yè)過程中發(fā)生“軟腿”現(xiàn)象或行車過程中液壓支腿自行下落。②回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路。該機(jī)構(gòu)中采用液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)通過減速機(jī)來驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速較低，一般每分鐘1~3轉(zhuǎn)。通過一個三位四通手動換向閥來獲得左轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三種不同工況。③起升機(jī)構(gòu)回路。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是由一個或兩個大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)帶動的卷揚(yáng)機(jī)。馬達(dá)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由一個手動三位四通換向閥控制。馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，即起吊速度可通過改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。在馬達(dá)下降的回油路上設(shè)有平衡閥，用以防止重物自由下落。由于設(shè)置了平衡閥，使液壓馬達(dá)只有在進(jìn)油路上有壓力的情況下才能旋轉(zhuǎn)，這樣重物下降時就不會產(chǎn)生“點(diǎn)頭”現(xiàn)象。但液壓馬達(dá)的泄漏比液壓缸大得多，當(dāng)負(fù)載吊在空中時，盡管油路中設(shè)有平衡閥，仍有可能產(chǎn)生“溜車”現(xiàn)象。為此，在起升機(jī)構(gòu)上設(shè)有帶制動缸的制動系統(tǒng)，以便在液壓馬達(dá)停轉(zhuǎn)時，用制動器鎖住起升液壓馬達(dá)。同時在制動缸進(jìn)油路上設(shè)有單向節(jié)流閥，其作用是使制動器上閘快，松閘慢。前者是為了使馬達(dá)迅速制動，重物迅速停止下降；而后者則是當(dāng)負(fù)載在半空中再次起升過程時，避免重物自重將液壓馬達(dá)拖動反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生瞬間滑降現(xiàn)象。④吊臂伸縮回路。吊臂由基本臂和伸縮臂組成，伸縮臂套在基本臂之中。吊臂的伸縮是由伸縮液壓缸和鋼絲繩控制。為防止吊臂在重物作用下下落，伸縮回路中裝有平衡閥。⑤吊臂變幅回路。所謂變幅就是用一液壓缸改變起重臂的角度。變幅作業(yè)也要求防止在重物作用下下落，因此吊臂變幅回路上也裝有平衡閥。而汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障也主要表現(xiàn)在這五個回路上，其最常見的故障是：系統(tǒng)壓力不足；液壓缸自行回縮。下面分別對上述兩故障的診斷及維修方法進(jìn)行詳盡的闡述。

   2 故障診斷及維修

2.1系統(tǒng)壓力不足

(1)系統(tǒng)壓力不足的故障診斷

汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)壓力不足主要是由于液壓泵、溢流閥出現(xiàn)故障造成的。汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)一般由兩個或三個液壓泵為系統(tǒng)提供壓力油。兩油泵的供油方式是：排量小的油泵為支腿收放回路供油，在支腿收放回路的手動換向閥處于中位時，壓力油通過中心回轉(zhuǎn)體接頭進(jìn)入上車組合操縱閥；排量大的油泵輸出的壓力油通過中心回轉(zhuǎn)體接頭也進(jìn)入上車組合操縱閥與排量小的油泵輸出的壓力油合流共同為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路、起升機(jī)構(gòu)回路、吊臂伸縮回路和吊臂變幅回路供油。三油泵的供油方式是：排量小的油泵為支腿收放回路及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路供油；排量較大的油泵為吊臂伸縮回路和吊臂變幅回路供油；排量最大的油泵與排量較大的油泵在上車組合操縱閥處合流共同為起升機(jī)構(gòu)回路供油。無論是兩油泵供油方式，還是三油泵供油方式，其液壓系統(tǒng)回路的基本形式為：液壓泵排出的壓力油一路由溢流閥調(diào)壓后返回油箱。一般來說，汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)調(diào)定壓力為18~21Mpa；一路經(jīng)多路換向閥后，到液壓缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件去執(zhí)行各部動作。因而對于液壓系統(tǒng)壓力不足的故障來說，首先根據(jù)其外在的表現(xiàn)形式來診斷出五個機(jī)構(gòu)回路中，究竟是哪個回路系統(tǒng)的壓力不足。比如：縮桿憋壓，壓力表顯示壓力達(dá)不到允許值，這就說明吊臂伸縮回路系統(tǒng)的壓力不足。然后針對壓力不足的液壓回路，根據(jù)其液壓泵的供油方式及其液壓回路的基本構(gòu)成形式，判斷出究竟是哪個液壓泵、溢流閥出現(xiàn)故障造成壓力不足的。對于液壓泵、溢流閥的故障診斷，應(yīng)按先溢流閥后液壓泵的順序進(jìn)行排查。首先，對溢流閥進(jìn)行檢修或更換。由兩或三個液壓泵組成的吊車液壓系統(tǒng)，一般來說，排量小的液壓泵其溢流閥在下車組合操縱閥上；排量較大的液壓泵和排量最大的液壓泵的溢流閥在上車組合操縱閥上，可能是排量較大和排量最大的液壓泵分別傭有自己獨(dú)自的溢流閥，也可能是兩個液壓泵共同擁有一個溢流閥。如溢流閥進(jìn)行檢修或更換后，系統(tǒng)壓力仍然不足，這就需要檢修或更換液壓泵。

(2)溢流閥與液壓泵的維修

1)滋流閥的維修

由于吊車的溢流閥均在組合操作閥上，如圖1為吊車上溢流閥的一種形式。如果更換溢流閥就需要更換組合操作閥，這樣不但費(fèi)時、費(fèi)力，而且加大了維修成本。因而對于溢流閥的維修主要采取以修為主的維修方式。溢流閥工作原理為：液壓系統(tǒng)的壓力油P，通過阻尼孔a和油道b作用在主閥芯上端和先導(dǎo)閥的錐閥芯9上。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力低于調(diào)壓彈簧11的調(diào)定值時，錐閥芯9關(guān)閉。這樣主閥芯5上下端壓力相同，在彈簧3作用下，主閥芯處于最下端位置，主閥芯關(guān)閉。A和B不通，閥不起調(diào)壓作用。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力超過調(diào)壓彈簧11的調(diào)定值時，錐閥芯被打開。這樣，主閥芯上腔的壓力小于下腔的壓力，在主閥芯上產(chǎn)生了一個壓力差，當(dāng)這個壓力差形成的液壓力大于彈簧的彈簧力時，主閥芯向上開啟，多余的壓力油從A腔溢流回B腔，從而使A腔保持調(diào)定的工作壓力，實(shí)現(xiàn)溢流穩(wěn)壓。由溢流閥工作原理可知，溢流閥泄壓主要是由于壓力油從密封元件O形圈16處泄漏及壓力油從錐閥座8和錐閥9之間的接觸面處泄漏，從而造成壓力調(diào)整不上去，產(chǎn)生系統(tǒng)壓力不足的現(xiàn)象。因而對溢流閥的修理主要是針對上述兩方面進(jìn)行的：

1 閥體 2 堵 3 彈簧 4 螺堵 5 主閥芯 6 閥座 7 閥體 8 錐閥座 9 錐閥 10 螺套 11 彈簧

12調(diào)整螺柱 13 螺毋 14 螺冒 15 O形圈 16 O形圈 17 擋圈 18 蓋 a 阻尼孔 b 油道

溢流閥

①錐閥及錐閥座的修理。錐閥與錐閥座為剛性接觸，因而要在高壓的壓力油作用下，保證其良好的密封性，就必須使其接觸面為線接觸。而在長期使用中，錐閥在不斷地進(jìn)行開啟和關(guān)閉的動作，必然會出現(xiàn)接觸面磨損變大、密封不良的現(xiàn)象，這時就需要通過研磨錐閥、錐閥座來改善其密封性。主要做法是：把錐閥夾在鉆床上轉(zhuǎn)動，用油石研磨錐閥的錐面，直到錐閥錐面上原有的接觸痕跡磨沒為止；用磨床或手工研磨閥座上與錐閥接觸的端面，直到端面上的錐閥接觸面磨沒為止；把錐閥的錐面上放上研磨砂并與閥座對研，直到其接觸面為一連續(xù)不間斷的圓線為止。

②密封元件的維修。吊車溢流閥上的密封元件主要是O形圈，而O形圈磨損或損壞時，就必須更換。但O形圈更換時須注意：a、由于O形圈磨損或損壞后其斷面直徑大小很難測量準(zhǔn)確，因而O形圈斷面直徑大小的選配就顯得尤為重要。因?yàn)镺形圈的良好密封效果很大程度上決于安裝槽尺寸的正確性。一般槽寬b和槽深H在有關(guān)手冊中有推薦值。槽深H有較高公差要求，主要是為了保證密封圈有一定的預(yù)壓縮量K (K=d₀-H)。K過小時，容易引起漏油；K過大時，摩擦阻力增加，加速磨損，另外安裝時容易損壞O形圈。一般用在靜密封時，取K= (0.15~0.25) d₀。在動密封時取K= (0.1~0.2) d₀。

只有選配合適斷面直徑大小的O形圈，才能保證預(yù)壓縮量，從而確保。形圈良好的密封效果。通過測量槽寬b和槽深H，根據(jù)有關(guān)手冊確定預(yù)壓縮量值，然后根據(jù)其密封性質(zhì)（靜態(tài)或動態(tài)密封）來確定系數(shù)，從而計(jì)算出所選配的。形圈斷面直徑大小。b、O形圈一側(cè)或兩側(cè)擋圈（圖3）的安裝。很多維修人員在安裝O形圈擋圈時存在著兩點(diǎn)誤解：其一、認(rèn)為擋圈安裝在O形圈的哪側(cè)都可以；其二、認(rèn)為O形圈一側(cè)或兩側(cè)安不安擋圈都可以。上述二個觀點(diǎn)都是極其錯誤的。因?yàn)镺形圈裝配好后，O形圈在徑向有一定壓縮，依靠壓縮變形，在偶合面上產(chǎn)生一定接觸應(yīng)力而起密封作用。當(dāng)壓力較高時，O形圈可能被壓力油擠進(jìn)配合間隙，引起密封圈損壞，如圖4所示。為了避免這種情況發(fā)生，在O形圈的一側(cè)或兩側(cè)（決定于壓力油作用于一側(cè)或兩側(cè)）增加一個擋圈，擋圈用較橡膠硬的聚四氟乙烯制成。

用于靜密封時，當(dāng)壓力超過32MPa時要用擋圈，這樣密封壓力最高可達(dá)到70MPa。用于動密封時，當(dāng)壓力大于10MPa時也要裝擋圈，此時密封壓力最高可達(dá)32MPa。吊車液壓系統(tǒng)設(shè)定壓力在18~21 MPa，但吊車在滿負(fù)荷使用時，有可能其瞬間壓力波的峰值高大30~40MPa，因而為了確保密封件不被損壞及系統(tǒng)良好的密封性能，需要在處于高壓密封的0形圈一側(cè)安裝擋圈，擋圈安裝在壓力油作用的O形圈的另一側(cè)。

2)液壓泵的修理

吊車由于液壓泵故障造成系統(tǒng)壓力不足時，需要對液壓泵進(jìn)行修理或更換。然而對于許多吊車尤其是進(jìn)口吊車，其液壓泵價(jià)格較高，每臺達(dá)數(shù)萬元且難于購買，因此吊車液壓泵損壞時，主要是以修為主。吊車液壓泵為齒輪泵，而造成齒輪泵輸出壓力不足的原因，主要是由于齒輪泵的泄漏。齒輪泵存在三條泄漏途徑：一是通過齒輪外圓與泵體配合徑向間隙的泄漏，稱為徑向泄漏；二是由于有齒向誤差，通過兩個齒輪的嚙合線處的泄漏，稱為嚙合線泄漏；第三條途徑是通過齒輪端面與側(cè)蓋板之間軸向間隙的泄漏，稱為軸向泄漏。

三種泄漏中，由于徑向泄漏通道較長，即使在徑向間隙較大的情況下，泄漏也比較小。而在兩個齒輪嚙合點(diǎn)處，隨著泵壓力的增高，嚙合點(diǎn)的接觸更加緊密，通過嚙合線的泄漏量也不會太大。影響泵容積效率的主要泄漏是軸向泄漏。軸向泄漏量約占總泄漏量的80%。為了控制軸向間隙確保油泵一定的容積效率，吊車的高壓齒輪泵采用軸向間隙自動補(bǔ)償裝置，使浮動側(cè)蓋板在液壓的作用下壓緊齒輪端面，減小軸向間隙，從而減少泄漏，提高容積效率。

3)油泵的檢測

對于吊車油泵來說，也主要是由于浮動側(cè)蓋板磨損過量，造成軸向間隙過大，內(nèi)泄嚴(yán)重，使之系統(tǒng)壓力上不去。因而在對吊車油泵維修時，應(yīng)首先根據(jù)齒輪泵的泄漏途徑有針對的對齒輪泵的重要部件進(jìn)行檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行有針對性的修理。

浮動側(cè)蓋板的檢測。浮動側(cè)蓋板高壓區(qū)為銅基合金，其厚度約0.7mm。一般磨損量0~0.23 mm，磨損量最大不能超過0.3mm。對銅基合金磨損量不超過0.3mm的浮動側(cè)蓋板，可采用研磨的方法進(jìn)行修復(fù)。如果磨損量超過0.3mm或銅基合金層脫落，則浮動側(cè)蓋板無法使用。

泵體的檢測。一般情況下，齒輪外圓與泵體內(nèi)孔的間隙應(yīng)在0.03~0.lmm之間，齒輪軸和軸承間也有微量間隙，通常在高壓下泵體都有微量掃膛現(xiàn)象。但經(jīng)長期使用，如果刮傷深度超過0.16mm，泵的容積效率將會顯著下降。泵體將不能再用。

油泵的修復(fù)。油泵經(jīng)檢測后，如磨損超限，就需要更換油泵；如磨損未超限，就需安對磨損部件進(jìn)行修復(fù)工作。將浮動側(cè)蓋板用平面磨床磨平后進(jìn)行研磨以達(dá)到其精度要求；然后在對兩齒輪端面進(jìn)行磨削加工以達(dá)到其使用要求；測出磨削量，在將泵殼端面磨削到所需尺寸；更換泵內(nèi)的全部密封元件，對油泵進(jìn)行組裝。進(jìn)行修復(fù)后的液壓泵基本上能夠達(dá)到使用要求。

2.2液壓缸自行回縮

吊車液壓缸自行回縮的現(xiàn)象是吊車最危險(xiǎn)的故障之一。因?yàn)樵诘踯囏?fù)載時，出現(xiàn)液壓缸自行回縮，輕者造成起重貨物損壞，重者會造成車毀人亡的事故。因而，對于吊車中最常見也是最危險(xiǎn)的液壓缸自行回縮的故障，必須認(rèn)真對待。吊車中支腿收放、吊臂伸縮和吊臂變幅回路均采用液壓缸作為動作執(zhí)行元件，然而為確保支腿在負(fù)載時不“軟腿”，行走時不下沉，在其液壓缸上裝有雙向液壓鎖；為確保吊臂伸縮缸和變幅缸在重物作用下能夠可靠地停在空中，同時也為了使油缸在重物作用下能夠平穩(wěn)下降不出現(xiàn)“點(diǎn)頭”現(xiàn)象，在吊臂伸縮和變幅回路上裝有平衡閥。而支腿收放、吊臂伸縮和變幅的液壓回路的基本形式是：從泵排出的油液經(jīng)手動換向閥后，油液先經(jīng)雙向液壓鎖或平衡閥，然后再進(jìn)入液壓缸，推動液壓缸執(zhí)行動作。綜上所述，吊車液壓缸自行回縮的故障實(shí)質(zhì)上就是由兩個原因造成的。其一、平衡閥或雙向液壓鎖故障造成液壓缸自行回縮；其二、液壓缸本身內(nèi)泄造成液壓缸自行回縮。下面就其兩故障的診斷、修理進(jìn)行闡述。

(1)故障診斷

通過了解平衡閥的工作原理可知：換向閥手柄處于出桿位置時（圖5b），C腔壓力油推開單向閥，通過B腔由a口進(jìn)入，并推動液壓缸出桿；換向閥手柄恢復(fù)中位時（圖5a），C腔壓力油消失，單向閥及滑閥在彈簧力的作用下壓向閥座，B、C腔被切斷，由于重物重力的作用，使液壓缸a口到B腔的油液壓力升高，此時單向閥更緊的壓合在閥座上，從而使重物被可靠的停在空中；換向閥手柄處于縮桿位置時（圖5c），壓力油進(jìn)入A腔，推動滑閥，并使滑閥開口量逐漸增加達(dá)到某一平衡位置，液壓缸開始縮桿，重物平穩(wěn)下降。當(dāng)重力使下降速度加快，液壓缸縮桿加快，而進(jìn)油量未變，形成液壓缸進(jìn)油供不應(yīng)求，A腔的壓力降低，在彈簧力的作用下滑閥左移，開口量縮小，回油減少迫使液壓缸縮桿速度降低，恢復(fù)原速。通過了解雙向液壓鎖的工作原理，我們可知：雙向液壓鎖裝在垂直支腿油缸上，換向閥手柄后拉時（圖6b）壓力油從s口進(jìn)入a腔，頂開右側(cè)鋼球，壓力油流向油缸無活塞桿腔，同時進(jìn)入a腔的壓力油又推動雙向鎖活塞向左運(yùn)動，頂開左側(cè)鋼球，使油缸有活塞桿腔的油液經(jīng)b腔自t口流回油箱，使支腿伸出；換向閥手柄前推時，油液反向流動使支腿縮回（圖6c）；換向閥手柄中位時，s、t口均無壓力油，雙向鎖活塞處于中間位置，鋼球在彈簧及支腿油缸壓力油作用下使之緊壓閥座，切斷w、v通道，達(dá)到鎖死支腿垂直油缸的目的（圖6a）。由平衡閥和雙向液壓鎖的工作原理可以看出，只要平衡閥和雙向液壓鎖密封性能良好，油液是不會從平衡閥和雙向液壓鎖泄漏出來的。由此，我們可以得到一個簡單可行的判斷平衡閥和雙向液壓鎖好壞的方法：上仰變幅缸角度超過45°或變幅缸上仰60°后伸出一定的吊桿或把車架起使輪胎離地，通過這樣的方法使油缸負(fù)重，油缸一腔產(chǎn)生壓力，并且壓力油作用在平衡閥或雙向液壓鎖上。然后松掉連接平衡閥和雙向液壓鎖的油管，觀察平衡閥和雙向液壓鎖與油管連接的接口處是否有油液流出。如果有油液流出，則說明平衡閥和雙向液壓鎖密封性能失效，致使液壓缸產(chǎn)生自行回縮的現(xiàn)象。這時就需要檢修或更換平衡閥或雙向液壓鎖，如檢修或更換平衡閥或雙向液壓鎖后，按照上述負(fù)重方法再進(jìn)行試驗(yàn)，平衡閥和雙向液壓鎖與油管連接的接口處無油液流出，液壓缸還是自行回縮，則說明液壓缸自行回縮是由于液壓缸自身內(nèi)泄所引起的。

(2)維修方法

對于平衡閥和雙向液壓鎖的修理過程和方法基本上與上述所講的溢流閥的維修方法是一樣的，這里就不在闡述了。至于液壓缸的修理主要就是更換液壓缸中的密封元件。但更換液壓缸中密封元件時要注意：①由于吊車液壓缸的缸筒與缸蓋大多數(shù)采用卡鍵式連接方式，因而在活塞插入缸筒越過卡槽時，活塞上安裝的油封容易被卡槽所刮壞。正確的安裝方法是：如圖7所示，在活塞插入缸筒前，測量出卡槽的寬度、深度及缸筒直徑，然后用聚四氟乙烯材料根據(jù)其寬度、深度及缸筒直徑等尺寸做成一個軸套，并按45°方向?qū)⒕鬯姆蚁┹S套鋸開，安裝在卡槽內(nèi)，并且缸筒內(nèi)壁與聚四氟乙烯軸套內(nèi)表面的高度基本一樣。然后再把活塞插入缸筒，這樣就不會損傷密封元件。②吊車液壓缸中活塞及活塞桿的密封一般采用的是Y形密封圈。在裝配Y形密封圈時，一定要使唇口對著有壓力的油腔，才能起密封作用；一定要區(qū)分出Y形密封圈孔用和軸用密封圈的區(qū)別。如圖8所示?？子肶形密封圈是對缸筒起密封作用的，軸用Y形密封圈是對活塞桿起密封作用的。因而在安裝缸筒及活塞桿密封圈時，一定要認(rèn)真檢查所安裝的Y形密封圈是孔用還是軸用密封圈，否則就會引起液壓缸泄漏。