1.故障概况

某SD8型高驱动履带推土机在试制期间出现了松土器不能提升的故障。

SD8型高驱动履带推土机的工作装置液压系统控制了推土铲的升降、侧倾以及松土器的升降、转角动作。该系统由大小两个叶片泵向整个液压系统提供传动与控制所需的压力油。大液压泵主要给铲刀的提升及松土器的提升和转角提供工作油液，小液压泵除了向铲刀的侧倾液压系统提供工作油液外，还通过顺序阀给工作装置控制系统输送控制油液。

故障产生的过程：操作者将整机起动之后，将发动机转速调至低怠速状态，对铲刀提升和侧倾进行操作，动作均正常；对松土器进行操作，松土器无法正常提升和转角；将发动机转速调至高怠速状态，再对松土器进行操纵，松土器仍然无法正常动作。操作者此时用一只手将铲刀提升操纵阀向后拉或向前推，再对松土器进行操纵，松土器提升和转角动作均正常。

如图3-20所示是SD8型履带推土机工作装置液压系统原理图，工作装置双联泵与分动箱相连接。

2.故障分析

通过液压系统原理图3-20可看出：工作小液压泵2出油经顺序阀3分成两路。一路给作为先导控制阀使用的多路换向阀组供油，多路换向阀组由铲刀侧倾液控阀4、松土器升降液控阀5和松土器转角液控阀6组成，此阀组的功能主要是控制铲刀侧倾阀7、松土器升降阀8和松土器转角阀9，当上述先导控制阀4、5、6处于中位时，油液不工作。另一路流入铲刀侧倾阀7，如果未操纵侧倾阀，油液与工作大液压泵1排出的油液合流，合流后的油液又分为两路，一路到铲刀升降阀10，用于控制铲刀的提升和下降，另一路到松土器升降阀8和松土器转角阀9，用以控制松土器的各个动作。当上述各换向阀都处于关闭位置时，合流的油液返回液压油箱。

图3-20 SD8型履带推土机工作装置液压系统原理图

1—工作大液压泵 2—工作小液压泵 3—顺序阀 4—铲刀侧倾液控阀 5—松土器升降液控阀 6—松土器转角液控阀 7—铲刀侧倾阀 8—松土器升降阀 9—松土器转角阀 10—铲刀升降阀 11—梭阀 12—选择阀 13—低压泄荷阀 14—大液压泵溢流阀 15—小液压泵溢流阀 16—回油过滤器 17—铲刀提升液压缸 18—铲刀侧倾液压缸 19—松土转角液压缸 20—松土提升液压缸

初步检查松土器的操纵机构是否完好。松土器的控制阀由上述三位四通液控阀8、9组成，其中阀8控制松土器的升降，阀9控制松土器的转角，这两个阀又分别被三位五通松土器升降液控阀5、松土器转角液控阀6控制。检查松土器升降和转角液控阀5、6的机械操纵机构，均连接完好，阀杆的各操纵位置调整准确无误。由于松土器在非正常条件下可以动作，所以排除了松土器本身存在故障的可能，由此可以断定，松土器不能正常工作的故障出在液压回路上。

由于松土器提升和转角均不能正常工作，下面主要以松土器的提升动作分析产生故障的原因，松土器转角动作与提升动作相同。松土器提升时，操纵松土器升降液控阀5，小液压泵提供的先导控制油经阀5到松土器升降阀8左端，推动阀芯右移，此时工作大液压泵和小液压泵合流后的油液经松土器升降阀8到松土提升液压缸底腔，使得松土器提升。另外在松土器升降液控阀5被操纵时，小液压泵油液经阀5内换向阀杆的信号油道进入选择阀12上腔，一部分油液经节流泄零，另一部分油液作用于选择阀杆，在选择阀杆上产生一个向下的推力，压缩阀杆对面的复位弹簧，使得选择阀杆切换到图中所示选择阀12上面的位置。选择阀杆移动后泵油通过选择阀12进入低压泄荷阀13的弹簧腔，产生一推力，切断低压泄荷阀的泄荷油路，并作用于大液压泵溢流阀14的压力腔，当系统压力达到17.5MPa时，压缩溢流阀弹簧，大液压泵溢流阀开启，油液经溢流阀返回油箱。

将压力表接到工作大液压泵出油口处，各阀均处于中位时，测得压力为0.5MPa，系统处于低压泄荷状态。操纵松土器升降液控阀，松土器没有动作，压力表反映的压力是0.5MPa，说明此时系统仍处于低压泄荷状态，低压泄荷阀没有关闭。再操纵铲刀升降阀，铲刀正常提升，并且在提升过程中压力表反映的压力约为4MPa，说明此时低压泄荷阀已经正常关闭。而在操纵铲刀升降阀的同时再操纵松土器升降液控阀，松土器正常提起，提升到极限位置时，压力表显示压力为17.5MPa。由以上现象可以判断出只对松土器进行操纵时，低压泄荷阀13一直处于低压泄荷状态，这是导致松土器不能正常动作的问题所在。(www.daowen.com)

低压泄荷阀13没有正常关闭的原因有两个：一是阀芯卡死，但由于进行铲刀提升时动作正常，再联系压力表反映的读数，说明泄荷阀芯可以正常动作；二是低压泄荷阀13的关闭是靠负载产生的信号油控制的，如果信号油压力低或信号油没有到位，都可能使低压泄荷阀在工作装置被操纵时仍处于泄荷状态而导致这些装置不能动作。松土器提升时的信号油是经松土器升降液控阀5到选择阀12，推动选择阀12的阀杆切换位置，再到低压泄荷阀13，关闭该阀，使整个系统压力升高，松土器可以正常提升，由此可以判断，问题应该是出在选择阀12上。

如图3-21所示是选择阀的结构图。

图3-21 选择阀结构图

1—梭阀 2—节流油道 3—选择阀杆 4—阀体 5—复位弹簧

通过图3-21可以看出，当所有阀杆均处于中位时，选择阀杆3在复位弹簧5的作用下处于最右端位置，此时由于没有信号油，图3-20中低压泄荷阀13弹簧腔内的油液通过泄零油道泄零。当操纵松土器升降液控阀时，提升信号油进入图3-21中选择阀杆3的右腔，通过选择阀杆3右端的节流油道2与泄零油道接通。由于节流油道2的节流作用，通过此油道的信号油产生压差，右端压力升高，此压力作用于选择阀杆3的右端，向左产生推力，当产生的推力大于阀芯左端的弹簧力时，选择阀杆3向左移动，将泵出口油与至大泵溢流阀油道接通。这时泵出口压力油进入图3-20中低压泄荷阀13弹簧腔，关闭低压泄荷阀，并作用于大泵溢流阀14上，当压力达到17.5MPa时，大泵溢流阀14开启，系统溢流。

由此可见，这台SD8型推土机松土器不能正常动作的原因应该是图3-21中选择阀杆3在松土操纵时位置不正确。由于选择阀杆的移动靠压力油在节流油道2两端产生的压力差，此压力作用在阀杆的右端压缩左端弹簧推动阀杆移动，如果作用于阀杆右端的压力低，产生在阀杆右端的推力小于阀杆左端的弹簧力，阀杆移动过少或没有移动，泵出口油和低压泄荷阀弹簧腔未接通，低压泄荷阀处于泄零状态，此时系统压力低导致松土器不能正常工作。初步判断是节流孔大，节流作用不明显，使阀杆右端压力过低所致。

3.改进处理

将图3-21中选择阀杆3拆下后测量节流孔直径d=1.5mm，长度l约为1mm，此节流孔前加工有1个长17mm，直径3mm的孔，通过流量Q=1.5L/min=0.25×10⁵mm³/s。复位弹簧5外径D=11mm，钢丝直径d₁=14mm，弹簧有效圈数n=10圈，按照弹簧计算公式计算得其刚度k=4.29N/mm，式中弹性模量G=79000MPa。选择阀杆移动到工作所需位置时弹簧压缩s=11mm，此时弹簧力F_t=k·s=47.2N。节流孔为薄壁小孔，小孔直径d=1.5mm，取油液密度ρ=900kg/m³，由力学计量单位1N=1kg·m/s²，可推出1kg=1N·s²/m，代入油液密度公式可得出ρ=900N·s²/m⁴=0.9×10^-9N·s²/mm⁴。根据薄壁小孔流量、压力变化公式可计算出作用在选择阀杆右端的压力即薄壁小孔节流压差Δp=0.24MPa，其中节流小孔面积，流量系数C_d=0.62。选择阀杆3直径d_F=12.7mm，作用在选择阀杆右端的作用力30.4N，F_t＞F_F，由此可看出由于阀杆右端的节流孔偏大，节流作用不明显，导致阀杆右端作用力低于左端弹簧力，选择阀杆不能移动到正常位置，使得泵出口油和低压泄荷阀弹簧腔没有接通，低压泄荷阀处在泄漏状态，此时系统压力低，所以松土器不能正常工作。

根据以上分析采取如下解决办法：用一个加工成直径为3mm、长5mm的销子砸入选择阀杆右端直径3mm孔中，并在其上钻一个直径为1.2mm的小孔，修完后将选择阀杆安装好，再对松土器进行操纵，此时松土器的提升、下降以及前后转角均正常，故障被排除。

经过进一步分析计算，将选择阀杆上的节流孔改为直径1.1mm的小孔，增强该孔的节流效果。通过对选择阀杆的改进，解决了SD8型推土机松土器的选择阀杆反应灵敏问题，松土液压系统工作稳定可靠。