汽车起重机平衡阀工作原理及故障排除

汽车起重机平衡阀工作原理及故障排除

摘要：变幅液压系统是起重机中的一个重要部分。变幅液压系统由于具有体积小、重量轻、易安装、功率密度大、响应快、可控制性强、工作平稳等优点，应用日趋广泛。变幅液压系统是目前液压起重机中使用较为广泛的一种变幅系统，其变幅动作都是通过发动机把机械能转化为液压油的压力能来驱动液压油缸工作而实现的。在起重机维护与修理的过程中，正确使用、拆装、安装调试、维护保养、排除故障及修理，对充分发挥其效能，延长它们的使用寿命是非常重要的。因此，对起重机液压系统的分析及故障诊断尤其重要。以QY20型汽车起重机变幅机构背压平衡阀为例，分析其工作原理，讨论总结了与平衡阀有关的常见故障的诊断及排除方法，以及其故障诊断实例分析。

关键词：起重机；变幅液压系统；平衡阀；故障诊断；排除方法

汽车起重机液压系统中的平衡阀主要是对吊物的下降、落臂与缩臂起到限速作用，防止下放重物时的失控，同时使重物和吊臂保持在空间某一位置，其中平衡阀结构图如图1。以QY20型汽车起重机变幅机构背压平衡阀为例，分析其工作原理，其原理图如图2，常见故障的诊断及排除方法，以及其故障诊断实例分析。

图1 平衡阀结构图

1变幅液压系统平衡阀工作原理

（1）当换向阀3处于图示中位时，变幅油缸1下腔的液压油被平衡阀2所封闭，油缸1保持静止。

（2）当换向阀3处于图示油缸1上升位置时，压力油经换向滑阀3和平衡阀2中的单向阀2b进入油缸1的下腔，油缸1上腔的油经换向阀3回油箱，油缸活塞杆伸出，支起吊臂，起臂速度由油门和换向阀的开启度在一定范围内调节。

（3）当换向阀3处于图示油缸1下降位置时，油缸1下腔的回油经平衡阀被平衡阀中的顺序阀2a和单向阀2b所封闭，建立背压。此时，一部分压力油经换向阀向滑阀3进入变幅油缸1的上腔，同时另一部分

压力油经控制油路至平衡阀中2a处。当压力升值一定值时，2a处阀芯移动，打开回油道，变幅油缸1下腔回油经平衡阀中2a、换向滑阀3

回油箱，于是活塞杆回缩吊臂下降。当变幅油缸1下降速度达到一定时，控制油路压力下降，致使2a处阀芯移动，回油通道变小，回油量变小，变幅油缸下降，速度减慢；此时变幅油缸上腔油压增高，控制油路压力也增高，致使2a处阀芯移动，回油通道变大，回油量增多，直到进油量和回油量达到一种平衡状态为止，使变幅机构下降速度维持在稳定状态下，这种流量调节是经过平衡阀的阀芯多次动作完成的。平衡阀中2a的开启度仅取决于控制压力大小，与吊臂负荷大小无关，因而可提供合适的回油背压控制吊臂下降速度。卷扬机构、伸缩臂机构的平衡阀的工作原理基本相似。

1-变幅油缸 2-平衡阀 3-换向滑阀 4-溢流阀 5-液压泵

6-平衡阀、

图2 变幅液压系统原理图

2常见故障诊断及排除方法

2.1 换向滑阀处于中位时，变幅油缸下沉

首先检查变幅液压系统中油缸、平衡阀等元件及管接头处是否有油外漏。若有，应及时排除；若无，则拧松变幅油缸上腔的油管接头，看是否有连续的流油现象。若拧松螺栓没有连续流油现象，而吊臂依然下降，说明平衡阀内有故障。如平衡阀中阀芯与阀体接触面有异物或沟痕，或平衡阀中弹簧断裂或卡死，或平衡阀内密封件等损坏等，则需要解体、清洗、修理、研磨阀芯与阀体接触面，检查，更换弹簧，更换密封件等。

2.1变幅油缸不上升

先检查压力表的指示值，若压力表的指示值较低，且液压泵的出油管无振动油流感，加大油门压力表指示值升高，可基本确定故障在液压泵，应拆检液压泵。若压力表的指示值较低，液压泵出油管有振动油流感，加大油门压力指示表指示值没有变化，则故障在溢流阀，应检修溢流阀，调整溢流阀压力。若压力表的指示值正常，说明液压泵、溢流阀工作正常，应拧开变幅油缸上腔油管接头，插入干净的容器内，重新操作，若有大量油快速流出，说明变幅油缸严重内漏，应更换油缸密封件。若没有大量油快速流出，说明平衡阀有故障，如阀芯、阀杆被卡死，阀芯与阀体接触面有异物或严重沟痕，密封件有损坏等，则需要解体、修理、研磨阀芯与阀体接触面，更换密封件。

2.2变幅油缸上升正常，但不能下降

首先检查液压系统中是否缺油，若缺油，应及时补充；若不缺油，主要故障原因在平衡阀。如平衡阀中开启控制压力值过高，或平衡阀控制油路进油小孔阻塞，或平衡阀中阀芯、阀杆发卡等。排除方法是先缓慢拧松从平衡阀至油缸下腔管道上的螺栓接头，让油从间隙中慢慢流出，便可使油缸受自重而慢慢缩回，然后拆下平衡阀（切记不可盲目直接拆下平衡阀，以免油缸直接快速回缩造成危险）。调整平衡阀开启控制压力值，检查、清洗控制阀油路进油小孔，解体检修平衡阀等。

2.3变幅油缸上升正常，但下降抖动

首先应该排除是否是由于臂架本身的饶性变形及内部橡胶滑块变形，使得臂架本身在外部激励源作用下产生自由振荡，并在短时间内自消振效果不明显。排除前一原因后，检查液压系统中是否有空气，若有空气，应及时排除液压系统中空气；若液压系统中没有空气，则主要故障原因在平衡阀，如平衡阀开启控制压力值调整不当平衡阀中阀芯、阀杆不灵活，平衡阀中弹簧疲劳或断裂，平衡阀中密封件损坏等。排除方法是调整平衡阀开启控制压力值，解体、清洗、检修平衡阀更换弹簧、密封件等。

3 QY20型汽车起重机变幅液压系统工作异常故障分析与排除

（1）故障现象。在一次起重施工做准备工作中发现，将操纵杆反复置于变幅增大和减小的位置，起升速度缓慢。而伸缩臂，卷扬机构空载情况下可以正常工作。同时，当加大油门提高液压泵供油，可以明显在多路操作阀处听到有较大液压油流动声音。

（2）故障诊断。根据图2 变幅液压系统原理图，利用车上原有压力表对故障作初步诊断。首先测得变幅系统压力为5.9MPa，而正常工作压力应为24 MPa左右，所以系统不能正常工作的原因是压力不足。系统压力不足的原因可能是：○1油箱油面过低；○2液压泵发生故障；○3溢流阀4处于泄露状态；○4变幅液压缸内泄漏严重；○5操作法内部窜油。根据先易后难的原则，先检查油箱和伸缩油缸。其中伸缩油缸在大臂缓慢升起后可以一直保持不不回缩，这两项可以一目了然排除。然后检查变幅机构液压泵，为了确认是否是由液压泵造成的，采取排除法进行判别，因为伸缩吊臂是正常的，把伸缩系统的泵接到变幅上来试验，结果变幅仍不能能够起升，这就排除了液压泵有问题而造成的变幅故障。接着再检查溢流阀，先调节弹簧的预紧力，提高其开启压力，结果系统压力还是没有提高。进一步对溢流阀4实行剖析，卸下先导阀和主阀的连接部分，检查先导阀的锥阀与阀座接合面的接触情况，没有发现磨损和不密合的情况。将溢流阀继续解体，取出主阀的柱塞及柱塞弹簧，未发现弹簧缩短，弹力不足，均为正常。以上检查调整检查都已基本做到位了，但压力还是没有变化，则重点落在操作阀主阀阀芯上。分解拆卸其操作阀后发现阀座有一条“O形”密封圈明显已经损坏，则就此可确定是该处造成了变幅故障。

（3）故障排除。根据该型操作阀选配合适的密封圈进行更换，并将拆卸解体元件清洗后按要求正确装配，恢复液压回路系统，检查各项技术性能都很好，然后装复进行试车，一切正常，恢复了原来的工作状态。

4 结语

当液压系统出现故障时，不要盲目处理，按照“先易后难、先外后内、先重点后一般”的顺序分析和解决问题，一般先检查外部泄漏情况，检查油量油质，检查堵塞情况，对于元器件内部磨损引起的故障，要先弄懂原理后作针对性的检查，通过对液压系统更加深入地了解和掌握，不断提高技术和工作能力，才能更好地解决液压设备使用者面临的主要问题，管理好液压系统。当系统出现问题时能找出引起系统故障真正的原因，更多的工作是从平时的日常点检开始，注重设备检查和维修工作的细节，在故障早期就将引起故障的各种因素消除，通过对工作循环不断地改进与提高，从而使预知维修工作能在不断变化的工作环境中进一步完善，确保设备发挥更大的效益，实现设备事故为零的目标。

参考文献

1 李云壮.液压元件与系统［M］.机械工业出版社，2005.

2 赵明编．轮胎式、履带式起重机维修图解手册［M］．南京：江苏

科学技术出版社，2006.

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4 马玉贵．液压件使用与维修技术大全［M］．北京：中国建材工业出版社，1995.

5 张凤山，静永臣主编.工程机械液压、液力系统故障诊断与维修.北京：化学工业出版社，2009.