修機｜裝載機動臂下降緩慢的原因及改進過程

1. 故障現(xiàn)象

裝載機通常采用循環(huán)作業(yè)方式，其動臂升、降時間是作業(yè)循環(huán)的重要參數(shù)。合理縮短動臂升、降時間，可有效提高裝載機的作業(yè)效率、加快施工作業(yè)進度。我公司試制 1 臺某型裝載機，在完成組裝后的測試過程中，出現(xiàn)了動臂下降緩慢的故障。該裝載機設(shè)計要求動臂下降時間為 3.5s，而實際測量值為 5s。

2. 工作原理

該型裝載機動臂液壓回路由工作泵、換向閥、動臂缸等組成，其工作原理如圖 1 所示?，F(xiàn)以動臂下降過程為例，說明動臂液壓回路工作原理。操縱先導(dǎo)手柄，將換向閥閥芯移動到動臂下降位置。此時工作泵出油口 P 輸出的壓力油流經(jīng)換向閥進油口 P 1、換向閥內(nèi)部通道、換向閥油口 A2、動臂缸有桿腔油口 A3 進入其有桿腔，推動活塞桿從有桿腔向無桿腔移動。動臂缸無桿腔中流出的液壓油經(jīng)無桿腔油口 B 3、換向閥油口B 2、換向閥內(nèi)部通道、換向閥油口M T流回液壓油箱。

3. 查找故障原因

根據(jù)該裝載機故障現(xiàn)象和動臂液壓系統(tǒng)工作原理，我們懷疑其動臂液壓系統(tǒng)回油背壓有問題。為此我們在該裝載機空載狀態(tài)下，對其動臂液壓系統(tǒng)壓力進行了全面測試。該測試的操作循環(huán)如下：發(fā)動機大油門時舉升動臂到動臂缸行程終點→動臂缸憋壓→發(fā)動機怠速時換向閥閥芯處于浮動狀態(tài)→動臂下降。測試動臂液壓系統(tǒng)各油口壓力，測得的壓力曲線如圖 2 所示。圖 2 中曲線 1 為工作泵出口P 油壓變化曲線，曲線 2 為換向閥 B 2 口油壓變化曲線，曲線 3 為動臂缸 B 3 口油壓變化曲線，曲線 4 為換向閥 M T 口油壓變化曲線。

取動臂下降狀態(tài)時各油口壓力的平均值，計算壓力損失：動臂缸 B 3 口壓力為 3.5MPa，換向閥 B 2 口壓力為 2.5MPa，動臂缸 B 3 口到換向閥 B 2 口的壓力損失為 1.0MPa；換向閥M T 口的壓力為 0.7MPa，換向閥 B 2 口至換向閥 M T 口的壓力損失為1.8MPa；換向閥 T 口壓力為 0MPa，換向閥 M T 口到T 口壓力損失為 0.7MPa。通過測試和計算可知，動臂液壓系統(tǒng)各部分的壓力損失均偏大，由此造成動臂液壓系統(tǒng)回油背壓偏大。

4. 改進過程

（1）第一次改進

為了減小動臂液壓系統(tǒng)壓力損失及回油背壓，我們采取了以下 2 項改進措施：

一是將動臂缸 B 3 油口到換向閥 B 2 油口之間的管路直徑由 19mm 加大到 25mm。經(jīng)再次測試，此處管路的壓力損失由 1.0MPa 減小到 0.5MPa。

二是改進換向閥閥芯結(jié)構(gòu)，增大換向閥回油通路，以期減少換向閥 B 2 油口至 M T 油口的壓力損失。改進前、后換向閥閥芯結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

由于受換向閥結(jié)構(gòu)尺寸的限制，改進后測試動臂下降時間為 4.6s，仍未達到設(shè)計要求值。

（2）第二次改進

由于換向閥回油通路已無增大空間，我們采取了外加浮動下降閥的方案，其結(jié)構(gòu)及原理如圖 4 所示。當操縱動臂下降時，換向閥的先導(dǎo)油同時流向浮動下降閥的控制口，推動浮動下降閥閥芯換向，動臂缸無桿腔 B 3 油口及其有桿腔A3 油口同時通過T 口流回液壓油箱，起到增大換向閥回油通徑的作用，從而減小了回油背壓并縮短了動臂下降時間。將改進后的換向閥安裝在該裝載機上后測試，其動臂下降時間滿足了 3.5s的設(shè)計要求。

作者：朱艷平 張安民 丁平芳 趙梅

來源：《工程機械與維修》2018年第三期