挖掘机油耗高与动作缓慢的排查

1.故障现象

1台小型挖掘机在使用时，用户反映以下2点问题：一是油耗明显高于同型号其他挖掘机。二是当单独操作该挖掘机动臂、铲斗、斗杆及行走时动作速度较慢，而当操作回转或推土与动臂、斗杆、铲斗、行走进行复合动作时，动臂、斗杆、铲斗及行走时动作明显加快。

2.工作原理

（1）主泵控制系统原理

该挖掘机主泵液压系统主要由变量泵1、变量泵2、定量泵3、变量活塞1、变量活塞2、变量活塞3、先导泵、先导溢流阀及安全锁定电磁阀等组成，如图1所示。

当变量泵1、2负载增大时，其输出的油液P1、P2压力升高。此时通过变量活塞1、2控制变量泵1、2的流量，可使变量泵1、2流量减小。当定量泵3由于负载增大而造成压力升高时，定量泵3输出的油液P3通过变量活塞3控制变量泵1、2的流量，也可使变量泵1、2的流量减小。

先导溢流阀的作用是将先导泵输出的压力油调定在3.9MPa以下。先导泵出口接安全锁定电磁阀，安全锁定电磁阀由驾驶员座椅旁边的安全锁定杆控制。放下安全锁定杆后，安全锁定电磁阀的电磁铁通电，安全锁定电磁阀右位工作，先导泵输出的压力油，通过安全锁定电磁阀进入先导阀。此时扳动操作手柄，先导油路的压力油即可进入主控制阀，实现对挖掘机各项动作控制。

（2）主控制阀原理

主控制阀工作原理如图2所示。变量泵1输出的油液通过P1口进入主控制阀，由溢流阀1将压力限定在23MPa以下，同时供给左行走阀、动臂阀2及斗杆阀1。变量泵2输出的油液通过P2口进入主控制阀，由溢流阀2将压力限定在23MPa以下，同时供给右行走阀、动臂阀1、铲斗阀及斗杆阀2。当单独操纵动臂动作时，动臂阀2与动臂阀1可实现合流，以加快动臂运动速度。当单独操纵斗杆动作时，斗杆阀1与斗杆阀2也可实现合流，以加快斗杆运动速度。

定量泵3输出的油液通过P3口进入主控制阀，由溢流阀3将压力限定在21MPa以下，同时供给回转阀及推土铲阀。当挖掘机回转阀和推土铲阀不动作时，定量泵3输出的压力油，通过回转阀和推土铲阀的中位中通油路，再经过直线行走阀，为斗杆阀1及动臂阀2供油，与变量泵1合流后，以进一步加快斗杆和动臂的作业速度。

3.故障排查

通常判断液压系统故障应先测定系统压力，然后根据测得的压力值进行分析。

（1）排查速度慢和油耗高故障

在变量泵1、变量泵2、定量泵3的出口P1、P2及P3处安装测压接头，接上压力表。放下安全锁定杆，不作任何动作，P1、P2处压力均为0.4MPa，而P3处压力为21MPa，该压力值相当于溢流阀3的溢流压力。

由此断定：该挖掘机不作任何动作时，定量泵3处于溢流状态，一直在作无用功，导致挖掘机油耗增高。而定量泵3输出的压力过高，也会造成定量活塞3将变量泵1、变量泵2的流量调小，导致挖掘机动作速度慢。

当该挖掘机做回转或推土铲动作时，定量泵3通过回转阀或推土铲阀的阀芯回油后，定量泵3压力有所降低。变量活塞3对变量泵1、变量泵2的降流量控制作用减小，使变量泵1、变量泵2输出的流量有所增加，此时再操作动臂、斗杆、铲斗等的动作时，速度就会变快。

分析认为，造成定量泵3压力始终为溢流压力的原因是不作任何动作时定量泵3没有回油。查看主控制阀工作原理图（图2）得知，挖掘机不做任何动作时，定量泵3回油是通过回转阀、推土铲阀的中位中通油路进入直线行走阀，再通过斗杆阀1及动臂阀2中位中通油路回油。

检查该挖掘机工作时回转、推土铲、斗杆及动臂无故障，由此确定以上动作相关的控制阀无故障，只能断定直线行走阀有故障。

拆解直线行走阀发现，该阀芯回位弹簧过软，由此进一步断定：直线行走阀回位弹簧过软是该故障的原因。更换弹性系数大的直线行走阀复位弹簧，放下安全锁定杆，不做任何动作时，测试定量泵3压力为0.4MPa，定量泵3可以正常回油。

再测试挖掘机动作速度，无论是否做回转或推土铲动作，动臂、斗杆及铲斗等各项动作速度均有所加快。

（2）排查斗杆动作缓慢

进一步测试动臂、斗杆和铲斗等动作速度时发现，经过以上检修，动臂、斗杆和铲斗动作速度虽然有所加快，但斗杆单独动作时速度依然缓慢，约为正常速度的1/2～2/3。

在斗杆回收和外翻溢流状态下测试P1、P2口压力，P1口压力为23MPa，P2口压力为0.4MPa。推断斗杆动作时，斗杆阀2阀芯处于中位，变量泵2没有实现合流，其输出的油液经中通油道直接流回油箱。斗杆阀2无法打开可能有以下4种原因：一是先导溢流压力设定过低，二是斗杆阀2阀芯复位弹簧力过大，三是斗杆阀2先导油路堵塞，四是先导油液未进入斗杆阀2阀芯端面。

首先，检测先导溢流压力为3.9MPa，符合标准。由该挖掘机其他动作均正常，排除了先导溢流压力过低的可能。

其次，将斗杆阀2阀芯两端的复位弹簧与动臂阀1复位弹簧对调试机，动臂动作正常，斗杆动作无变化，由此排除斗杆阀2复位弹簧力弹过大的可能。

再次，将斗杆阀2的先导油路分别连接压力表，操纵斗杆先导阀，压力均能达到3.5MPa，由此排除斗杆阀2先导管路堵塞的可能。

最后，将斗杆阀2两端的过渡接头拆下，发现其中1个过渡接头未加工出直径6mm油道。更换正常接头后试机，斗杆动作正常。

经过以上维修后，斗杆动作明显加快，各动作速度正常，试机工作4h，油耗明显下降，动作协调性也明显改善。

责任编辑：Quasimodo