1.故障现象

装载机动臂举升至中间某位置，在发动机怠速时，铲斗翻斗后用于平地或扒料，铲斗自动收斗（热车比凉车要严重），转斗液压缸伸出量ΔL_max=220mm，铲斗基本放平，导致两项功能无法正常使用。

2.故障判断

以3t装载机液压系统（图2-45）为例进行简要分析。

图2-45 3t装载机液压系统原理图

1—转向泵 2—优先阀 3—转向器和组合阀块 4—转向液压缸 5—动臂液压缸 6—转斗液压缸 7—多路阀 8—液位计 9—呼吸器 10—回液压过滤器 11—冷却器 12—油箱 13—工作泵 14—吸油阀

Ⅰ—转斗液压缸小腔过载补油阀Ⅱ—转斗液压缸大腔过载补油阀

（1）装载机液压系统 包括转向液压系统和工作装置液压系统，工作装置液压系统包括工作泵13、动臂液压缸5、转斗液压缸6、多路阀7、转斗液压缸小腔过载补油阀Ⅰ、转斗液压缸大腔过载补油阀Ⅱ，故障发生在工作装置液压系统中的转斗液压缸6处。

（2）故障产生原因分析 装载机在平地、扒料工况下，铲斗遇阻力时常自动反转，判定转斗液压缸小腔液压油未充满或者液压油已经通过转斗液压缸小腔过载补油阀Ⅰ溢流。

1）试验验证。试验验证步骤如下：①检测转斗液压缸小腔压力：经检测过载补油阀Ⅰ与主压力阀压力设定正常；②拆解转斗液压缸小腔连接软管，当铲斗自动收斗时听到清晰的气流声。由此可以初步判断故障为转斗液压缸小腔液压油未充满所致。

2）理论计算验证。验证步骤如下：①装载机怠速时工作泵理论流量：发动机怠速时转速：n=750r/min；工作泵排量：q_工=50mL/r；齿轮泵容积效率：η_v=0.92；工作泵连接口速比：0.76。工作泵流量：Q_工=nq_工η_v0.76×0.001=26.2L/min。②满载时装载机怠速翻斗实际所需流量：转斗液压缸缸径D=160mm；转斗液压缸杆径d=90mm；转斗液压缸行程S=240mm；转斗液压缸翻斗实际时间t=1.36S；转斗液压缸翻斗实际所需流量：Q=0.25π（D²_-d2）S×10^-6×60/t=145.6L/min。③空载时装载机怠速翻斗实际所需流量：转斗液压缸缸径D=160mm；转斗液压缸杆径d=90mm；转斗液压缸行程S=240mm；转斗液压缸翻斗实际时间t=3.33S；转斗液压缸翻斗实际所需流量：

Q=0.25π（D²-d²）S×10^-6×60/t=59.5L/min

3）理论验证结论：①怠速时装载机工作泵提供的流量均小于装载机空载、满载翻斗实际所需流量；②怠速翻斗时缺少流量通过转斗液压缸小腔过载补油阀Ⅰ补充；③怠速翻斗时转斗液压缸小腔液压液压能否充满与过载补油阀的性能有关。

4）结构分析。过载补液压阀结构如图2-46所示，其工作原理：此压力阀属于先导式过载阀兼有补油功能，由先导级与功率级组成。当作为压力阀使用时，如图2-47所示，先导油首先通过细长孔L作用在先导锥阀13上，当工作压力大于调压弹簧14的设定压力时，先导锥阀13打开，先导油液通过锥阀泄至回油腔，此时在功率级主阀芯11上、下端面形成压差，在压差作用下主阀芯打开，绝大部分液压油通过主阀芯11泄至回油腔，起到限压的作用。当压力低于调压弹簧14设定压力时，先导锥阀13关闭，同时主阀芯11在复位弹簧12的作用下关闭。

图2-46 过载补油阀结构图

1—铅封 2—调压螺钉 3、4、8—O形密封圈 5、6—格莱圈 7—挡圈 9—主阀阀座 10—滑阀 11—主阀芯 12—复位弹簧 13—先导锥阀 14—调压弹簧 15—先导阀体 16—锁紧螺母 17—防护罩

图2-47 过载补油阀过载卸压

当作为补油阀使用时，如图2-48所示，若工作腔压力形成负压，主阀芯11在回油压力的作用下，打开主阀芯，起到补油的作用。(www.daowen.com)

图2-48 过载补油阀补油

当作为补油阀时，回油压力只需克服两个力：复位弹簧12；主阀芯11与先导阀体15间的摩擦力。

5）对两个力进行理论计算与摩擦力确认。主阀芯复位弹簧12弹簧力：F_max=18.8N；补油阀开启力计算，如图2-44所示。凉车（20℃）时，回油背压p_凉=0.22MPa；热车（70℃）时，回油背压p_热=1.1MPa；补油阀直径D=19mm；补油阀直径d=11mm。

补油阀承压面积S：

S=0.25π（D²-d²）=188.4mm²

凉车（20℃）时：

F_凉=p_凉×10^-5S×10^-6=41.4N

热车（70℃）时：

F_热=p_热×10^-5S×10^-6=20.7N

通过比较F_凉、F_热、F_max得出如下结论：F_凉＞;F_max，F热＞F_max；且当热车时油温的上升导致回油背压降低较大，对补油阀开启力有较大影响。

6）补油阀与先导阀体间的摩擦力确认。经检查发现故障车补油阀与先导阀体间摩擦力较大。导致摩擦力较大的原因：阀体中用于密封功能的格莱圈。此过载阀属于压力与补油集成式设计，具有结构紧凑，体积小等优点。为降低加工难度，采用两节同心设计，主阀芯与先导阀体采用格莱圈间隙补偿密封设计，因此这种结构无法避免两者间的摩擦力。

（3）解决措施

1）严格控制补油阀与先导阀体间的间隙，对解决自动收斗故障起着关键作用。

图2-49 新结构过载补油阀

2）最佳解决方案：将先导式过载补油阀设计为直动式过载阀与补油阀分体式结构，可以彻底消除摩擦力的影响，如图2-49所示。

3）从图2-49中不难分析出来动臂液压缸小腔在动臂下落时同样会出现充油不满现象，在动臂小腔增加了补油阀，防止气穴产生。

4）为保持恒定的回油压力，在回油口增加板式背压阀。

转斗液压缸过载补油阀对装载机在平地、扒料特殊工况下作业提供了保证，按照新的原理改进的机型作业状况良好，深得用户满意。