小松PC200型挖掘机液压系统故障判断与维修

摘 要：本文通过对日本小松公司产PC200型挖掘机的液压系统的总体分析，结合几个故障实例的判断及分析，提出在维修过程中应该注意的几个问题。

关键词：小松PC200型挖掘机；液压系统；故障判断；维修

前言

随着科学技术的发展，各种筑路机械日新月异，都朝着功能齐全、先进，操作简单、方便发展。各种传动与控制由原先的单一机械式向机电液气一体化发展。液压技术虽有一百多年历史，但它是一门公认的技术，由于它具有输出功率大，重量轻，能较大范围内实现自动控制及远距离操纵等独特优点，愈来愈成为机械设备中传动与各种控制系统的主要传动方法之一。随着液压的广泛应用，其故障判断及维修同样重要地摆上议题。本文主要是对日本小松公司（KOMATSU）产PC200型挖掘机在工作过程中出现的液压系统的常见故障进行判断、分析及维修。

1 对PC200型挖掘机的液压系统的总体分析

要正确判断、排除液压系统的故障，首先必须对该系统的回路运转规律和各元件的工作原理有一个全面的认识了解。小松PC200型挖掘机的液压系统是一个开式多泵系统。主液压是双泵双回路。液压泵组由一个双联斜轴式轴向柱恒功率变量液压泵及一个齿轮泵构成，双联泵为工作主泵分前泵和后泵，齿轮泵为操纵用泵。前、后泵分别通过多路换向阀（前泵为五联通控制阀，后泵为四联通控制阀）后向各个工作回路供液压油。这两组换向阀皆由驾驶室内手控的左右两个PPC阀经PPC梭形滑阀操纵。操纵压力油一部分供给操纵换向阀外，另一部分进入泵组调节器（分别由前后伺服器阀、前后NC阀、前后CO阀及TVC阀组成）作为外控指令调节相应的主泵进行恒功率变量。双联泵中，前泵控制左行走马达、铲斗液压缸；后泵控制右行走马达、旋转马达；悬臂与杆臂回路为双泵合流系统。前、后泵实行分功率调节。工作回路除用恒功率变量泵与定量马达（液压油缸）组成容积调速外，尚有恒功率泵与改变换向阀开口大小组成的容积合流调速和有悬臂液压缸与杆臂液压缸进行双泵合流的有级调速。这样调速范围大，低速性好，功率利用合理，从而效率较高。该系统由分功率变量泵组调节回路、减压阀式先导操纵控制回路、回转回路、行走回路、悬臂回路、杆臂回路以及铲斗回路组成。

2 故障实例的判断分析及维修

液压系统的正确使用、保养、维修是延长机械使用寿命，保证工作稳定、灵敏、可靠的重要因素。由于挖掘机长期在野外施工，如果使用不当，没有按规定进行日常保养，诸如检查、更换液压油、滤清器等，将造成液压系统的早期磨损。实践证明，液压系统的故障通常以杂物、空气或水混入液压油引起的居多，大约占70%以上，其次是因操作失误和机械使用不当而发生的事故等等。现就故障判断及维修过程中的几个值得注意的问题进行探讨：

（1）首先要特别注意液压油的检查，包括油量、油温、油样

1）液压油油量比较容易检查，通过油量尺一目了然。用油时要特别注意液压油牌号选用符合机械使用要求。

2）液压系统发热是挖掘机较为普遍的一各种故障现象，也是分析处理较为复杂的一个软故障。小松PC200型挖掘机正常工况下，液压系统油温应在60℃以下（油泵温度较之高5～10℃），如果超出较多，则为液压系统发热。故障特征为：挖掘机冷机工作时各种动作正常，工作约一小时后，随着液压油温升高，便出现挖掘机各种动作无力滞缓，特别是挖掘力不够，行走转向困难等状况。液压系统发热如不及时处理，就会对系统产生极为不利的影响：，影响如下：

①液压油液粘度下降，泄漏增加，系统发热成恶性循环；

②加速液压油液氧化，形成胶状物质，使液压元件失灵或卡死；

③使橡胶密封件，软管老化失效；

④使油泵及液压阀件磨损加剧。

液压系统发热故障，内部原因主要是系统设计不合理造成的。如油路通道过细，弯头多，油道弯曲半径小，油箱容积不够等因素造成的。外部原因有：

a、故障实例：小松PC200-5型挖掘机减震箱内油位超过油平面观察孔（正常量约为1.5L），液压总泵是发动机通过减震箱内的减震阻尼器来连接的。

检查与判断：过多的油液在伴随减震阻尼器转动过程中，产生大量的热量并传递到液压泵，导致系统发热。造成的原因有一是操作者人员盲目加油；二是液压总泵轴端油封损坏泄漏。

维修：将减震箱液压油泄放至标准油位后，故障便可消除。总泵轴端油封损坏的必须更换油封。

b、故障实例：液压油散热器散热性能不良。

检查与判断：散热器外部散热翅片变形或堵塞，冷却作用差；冷却风扇风量不足；液压油散热器内部管道阻塞散热器散热性能不良引起油温过高。前两者除可直观判断外，也可从散热器上下管温差变化不大得知。后者通过在散热器进出口油道安装压力表，检查二者之间的油压差，油温为45℃左右压力差在0.12MPa以下为正常情况，如果高出则表明油管阻塞严重。

维修：前两者应清理散热片，紧固风扇皮带等。对散热器内部管道阻塞应拆卸散热器上下盖，疏通管道。

c、故障实例：液压回油滤芯单向阀失灵引起液压油过热。

检查与判断：液压系统回油滤芯单向阀与液压油散热器并联接在回油滤芯的出口上。其功用是当回油散热器压差在0.185MPa以上时自动开启，短接散热器构成回油通路。该阀卡死在常开位置上（或被擅自阀拆除），回油散热器不起散热作用，引起油温过高。

维修：检查及彻底清洗此阀，使其消除滞现象。

3）液压系统常见的种种故障，与液压油变质、污染及密封件的损坏相关，它们是相互影响的。液压系统中的各种泵、马达、各种阀、阀芯与阀座之间的相对运动，都有精密的配合间隙。如果液压油有污染物进入，则加剧各元件运动时的配合表面的磨损，或堵塞各元件油道、油孔及缝隙，有时会令阀的阀芯卡死，造成动作失灵，严重时会发生机械故障。

故障实例：PC200-3型挖掘机在作业过程中，杆臂自动收缩，发动机被迫熄火。此后，发动机再无法启动。

检查与判断：现场维修时，发现液压油泵进油处滤网堵塞，清通后仍无法启动，检查杆臂相应的操纵阀，可见阀内有污物进入，阀芯被卡死，无法工作，发动机因负载太大而无法启动。可确定为操纵阀故障。

维修：将操纵阀进行彻底清洗，故障排除。

（2）充分利用系统中的各个压力检测点的压力测定与故障现象的综合分析。这样可更有效有依据地对故障部位进行判断，更好地避免判断及维修的盲目性。

故障实例：挖掘机在工作过程中，出现铲斗工作无力，悬臂提升缓慢现象，加大发动机油门，在全负载状态下，发动机转速不见下降。

检查与判断：通过对液压泵组各个输出压力检测点的压力测定前泵为150Pa，后泵为330Pa，正常压力为350Pa，根据液压系统工作回路分析，可确定为前泵故障。

维修：把前泵进行解剖分析，发现其配油盘拉毛，斜盘磨损起槽。如果更新配件，则需要上万元，从勤俭出发，将配油盘与柱塞座相对进行研磨，使其配合恢复较好的密封性能。斜盘起槽，经机械加工后，斜盘厚度比标准件小了0.1mm，但依柱塞泵构造原理，这斜盘还是可利用。安装时，配油盘定位槽一定要对正定位销，才能确保油泵高低压腔的正常工作。切切注意不可将配油盘装反或错位，否则液压油泵不但不能工作，而且加速配油盘与柱塞座接触面的磨损。当然，如果修复后已超出装配极限值，就必须更换。另外，从液压泵构造分析，影响其配合间隙应注意以下几点：

1）轴承座或轴颈的磨损，造成轴承与座、轴的配合松动。这样轴的轴向串动量增大，造成配油盘与柱塞座间隙变大，使其泵内产生泄露而影响液压油泵的输出油量。

2）柱塞座回位弹簧老化，使泵在转动时产生机械冲击，加速泵内各元件的机械磨损，将直接影响柱塞与柱塞座、柱塞座与配油盘的配合间隙。如果两接触面有较轻的拉毛、起槽，可用相对研磨进行修复。如若磨损严重则应更新。

3）泵主轴的轴向定位。装配时，若轴承太靠近轴的端部，则造成柱塞座、配油盘间的配合间隙变大，这就加大泵的内泄露；若轴承太靠近轴颈，则使得柱塞座与配油盘间隙太小，工作时，配合面容易发热，加速配合面磨损。所以轴承安装时，注意保证安装在轴原设定标准位置上。

（3）注意伺服机构的检查

从挖掘机液压系统回路分析可知，其伺服系统由三种不同的操纵控制指令进行调节。由减压阀式先导阀来的操纵油压为外控指令，由泵自身输出的工作油压为内控指令，由此两种指令组成的复合指令进行调节。无论哪种指令都是不同程度地使控制主泵斜盘的伺服活塞产生相应动作，从而使斜盘转角改变，以达到泵流量调节的作用。

故障实例：同上例，泵组的各配合间隙正常，但前泵仍不能正常工作。

检查与判断：把伺服阀解体，可发现阀的三个进出油口出滤网有轻微堵塞，这造成了控制油量减少，伺服活塞无法克服弹簧阻力，行程变小，主泵斜盘倾角减小，使得主泵输出油量不足，才出现了上述故障现象。因这几个滤网在阀体内部，外部观察不到，所以有时易被忽略。

维修：清洗滤网，故障也随着排除。

（4）注意主减压阀是否工作正常

这其实便是溢流阀，设于泵与控制阀之间的回路上，它使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现减压，稳定后限压。它不仅在液压系统中起过压保护作用，而且是液压系统密封油路中的重要元件。人们在坚持液压系统时往往只注意从外表上来调整液压系统压力增减，而忽视阀体内部的弹簧，阀座与阀芯接触面的磨损程度，如若它们当中有的配合已磨损失效，则尽管表面已将压力调高，由于系统内部泄露的存在，也将使得整个液压系统的工作压力达不到该机所需压力350Pa，使得各回路压力不足，影响工作进度。

故障实例：挖掘机右履带行驶缓慢、无力，出现跑偏现象。

检查与判断：通过压力检测点检测可得前泵为340Pa，后泵为180Pa，把后泵压力调高到210Pa，故障仍很明显。检查其主减压阀，发现阀芯接触面出现一约0.05mm的磨损凹槽，使得阀芯与阀座配合不紧密，不密封，形成系统压力油内泄露。

维修：把阀芯进行研磨加工，恢复其与阀座的密封性。再测压力时，后泵已达350Pa，该机可正常运作。

3 结 语

液压系统的故障是多种多样的，这里就不再一一例举了。总的来说，诊断时必须了解整机性能，熟悉其液压系统，弄清液压系统结构原理，油路的传递顺序以及各液压元件的功能，这是至关重要的。在对各种有电磁阀单元的检修时要特别注意电路方面引起的故障。判断维修时应注意减少盲目拆检，尽可能运用各种检测仪器，做到先易后难，尽量不拆检或少拆检，保持系统的清洁机密封性。

参考文献

［1］ 颜荣庆. 液压与液力传动［M］.北京：人民交通出版社，1988.

［2］ KOMATSU.PC200—3 PC220—3 装修手册［M］.日本：KOMATSU.

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