一.故障現象
1臺使用了9800h的5t型裝載機在施工現場作業過程中，其動臂操縱手柄扳動逐漸變得沉重，甚至出現動臂換向閥閥芯卡滯現象，影響該機正常使用。
該故障具有如下特點:裝載輕物料時，動臂換向閥閥芯卡滯情況較輕;裝載重物料時，動臂換向閥閥芯卡滯情況較重。
裝載質量相同的物料，從下降狀態返回中位與從舉升狀態返回中位相比，前種情況操作時動臂換向閥閥芯卡滯更為嚴重。
與動臂換向閥閥芯沉重或卡滯相比，剷鬥閥閥芯工作正常。5t機型裝載機工作裝置液壓系統如圖1所示。
二.故障排查
(1)
檢測液壓系統壓力
該型裝載機工作裝置液壓系統的壓力為18MPa。經檢查，在該機動臂舉升和剷鬥缸收鬥時，工作裝置液壓系統的壓力均能達到18MPa，符合技術要求。
(2)
排查換向閥
服務工程師按照常規方法排查換向閥，其步驟如下:清理裝載機換向閥周圍雜物，檢查調整換向閥軟軸操縱系統；檢查多路閥與機架之間安裝平順，不存在多路閥變形問題;拆下動臂換向閥閥芯，用細砂紙進行研磨。
(3)
排查液壓油和濾芯
檢查液壓油合格，更換液壓油濾芯。上述排查未發現任何異常，動臂換向閥閥芯卡滯故障依舊。
該型裝載機軟軸操縱系統如圖2所示。
(4)
排查動臂缸
通過以上排查未能找到故障部位，並且剷鬥閥閥芯始終沒有發生卡滯故障，可排除液壓油中存在較多鐵屑及其他顆粒汙染物造成動臂換向閥閥芯卡滯的可能性。
分析認為，若動臂缸內洩漏嚴重，其內、外腔均可形成很高油壓，會造成動臂換向閥殼體微量彈性變形，甚至會造成動臂換向閥閥芯微量彈性彎曲，導致動臂換向閥閥芯卡滯。
更換2個動臂缸的活塞密封圈之後試機，動臂換向閥閥芯卡滯故障消失。
三.故障原因分析
(1)
液動力分類
液壓系統的液動力分為穩態液動力和瞬態液動力。
穩態液動力是指閥芯移動完畢、閥口開度固定後，壓力油流經閥口時的動能作用在液壓閥及其閥芯上的穩態力。
瞬態液動力是指在閥芯運動過程中，壓力油流經閥口時的速度不斷髮生變化，導致壓力油流經閥口時的動能不斷變化，該不斷變化的動能作用在液壓閥及其閥芯上的瞬態力。
(2)
換向閥受力狀況
多路換向閥閥體內部油道形狀各異，閥芯與閥體的配合面並非均布，且閥芯節流槽相對於液體的流動方向也不是完全對稱分佈的，此外閥體、閥芯各部位強度及剛度不同，在油壓作用下，閥體、閥芯受到複雜的徑向力和軸向力，加上穩態液動力和瞬態液動力的大小與變化，閥芯節流槽、閥體油腔以及閥口開閉引起的油壓、流速變化使閥體、閥芯受力不平衡。
我們將複雜的穩態液動力和瞬態液動力進行簡單化處理，即將額定壓力與靜壓力進行比較。經計算，動臂缸額定壓力與內洩漏之後靜壓力對比如附表所示。
(3)
故障發生的根源
附表僅從液壓系統額定工作壓力、動臂缸活塞頂部面積和活塞桿面積等因素，將額定壓力與內洩漏後的靜壓力進行比對。
比對結果表明，1個動臂缸內洩漏後的靜壓力是額定壓力的1.5倍;2個動臂缸內洩後的靜壓力是額定壓力的3.2倍。
由此可知故障發生的根源是:當2個動臂缸產生嚴重的內洩漏之後，動臂換向閥在過高靜壓力作用下，造成動臂換向閥殼體微量彈性變形、閥芯微量彈性彎曲，從而導致動臂閥閥芯發生卡滯故障。
剷鬥閥閥芯沒有發生卡滯故障，則是因為剷鬥缸沒有發生內洩漏。
(4)
閥芯卡滯是綜合因素
此次換向閥閥芯卡滯故障的排查，需說明以下事項:
一是在裝載機維修過程中，在舉升狀態下檢測油壓時，如果動臂缸內洩漏不嚴重，通常系統油壓會保持正常。
二是裝載機液壓缸內洩漏不一定都造成換向閥閥芯沉重或卡滯，若換向閥與液壓缸同時存在內洩漏，且換向閥內洩程度超過液壓缸有杆腔內洩程度，便可有效釋放靜壓力，也就不會造成換向閥閥芯卡滯。
三是換向閥閥芯滑動是否沉重或卡滯，與閥體和閥芯之間的配合精度、閥體材料的強度及剛度、閥芯材料及熱處理工藝、閥芯卸荷槽相對於液體流動方向的對稱分佈性、額定壓力設計、液壓缸是否內洩漏、換向閥是否內洩漏、液壓油汙染度及溫度等因素等都有一定關係。因此，本文描述的動臂換向閥閥芯滑動沉重及卡滯故障，是上述相關因素綜合作用的結果。
本文選自《工程機械與維修雜誌》，2017年第7期
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