1.故障现象

某公司的TQ200型推土机在进行样机试制时出现铲刀提升时有振动的现象，具体表现为：将铲刀快速放到地面后快速提升，铲刀上升到一定高度后突然抖动一下然后平稳运动；将铲刀慢速下放再提升铲刀，现象仍然存在但抖动稍轻。该机工作装置液压系统如图3-25所示。

在该系统中，为提高工作效率，在铲刀升降液压缸上装有快降阀6，其工作原理如下：铲刀快速下降时有杆腔油流量增大，经快降阀节流孔时在b、a两侧产生压差，当作用在阀芯右侧的液压力大于弹簧力时，阀芯推至左端，有杆腔的一部分液压油流向无杆腔，加速铲刀下落。

2.故障检测及分析

经过仔细分析，认为造成铲刀抖动的原因在于铲刀升降液压缸有异常。为查清此问题，使用PARKER SCM-300手持测量仪和计算机对系统进行检测。SCM-300手持测量仪可以用来测量压力、流量等参数，计算机用于数据的转移存储及处理分析。

由于故障现象与铲刀下降速度和发动机油门大小有关，故在不同的情况下对系统进行检测。

（1）测试方法一 发动机转速设定为1500r/min，将铲刀快速放到地面，然后快速提铲，反复试验3次，测量铲刀升降液压缸无杆腔的流量和压力，记录曲线如图3-26所示。

由图3-26可知，铲刀提升时，铲刀升降液压缸活塞上移，无杆腔流量开始上升，但无杆腔回油压力（背压）为零。从提升起始点0.5s后，流量上升到70L/min时，瞬时掉至30L/min，此时压力（背压）仍为零；此后流量瞬间上升至116L/min，压力也快速上升至1.6MPa，接下来流量和压力均平稳。重复试验3次，每次的数据几乎一致。

图3-25 TQ200型推土机工作装置液压系统原理图

1—工作液压泵 2—安全阀 3—液控换向阀 4—补油单向阀 5—浮动阀 6—快降阀 7—铲刀升降液压缸

图3-26 第一次测试曲线

当液控换向阀阀芯全开时，由于铲刀在重力作用下，下降速度过快，仍会造成提升液压缸无杆腔缺油以致形成负压，油中空气析出。铲刀提升时，进入无杆腔的油包括三部分：一部分为工作液压泵来油；一部分为有杆腔通过快降阀进入无杆腔的油；一部分为补油单向阀来油。如图3-26所示，提铲初期，流量从零到70L/min时，无杆腔回油压力（背压）为零，这种情况属异常现象，因为活塞运动速度恒定（工作泵至有杆腔流量恒定），在正常情况下，无杆腔回油流量（背压）也应恒定，同时管路必定存在压力损失，决不可能是零。一个合理的解释为：流量计测出来的不是无杆腔的真实流量，而是一种空气和油的混合物流量，实际液压流量为零。

铲刀提升时，由于活塞上移，无杆腔与多路阀之间的管路体积不断减小，油液渐渐充满油道，空气受压缩。当压力大于空气分离压时（0.5s后），无杆腔内的空气瞬时被压入液压油中，产生汽蚀，液压缸即表现为振动现象，之后液压缸即进入正常运动状态。

（2）测试方法二 发动机转速为2300r/min时，将铲刀快速放到地面上，然后快速提铲，反复试验3次。测量铲刀升降液压缸无杆腔的流量和压力，记录曲线如图3-27所示。(www.daowen.com)

图3-27的流量和压力图形与图3-26相似。发动机转速增高，液压泵流量增大，液压缸活塞杆运动速度提高，无杆腔的回油流量和回油背压随之增加。液压缸提升起始点与冲击点之间的间隔由原来的0.5s缩短为0.25s。这是由于液压泵转速增加后，一方面落铲时进入无杆腔的油液增加（铲刀下落时间相等），无杆腔真空度减小；另一方面提铲速度加快，弥补真空的时间就要缩短。

图3-27 第二次测试曲线

（3）测试方法三 发动机转速设为2300r/min，将铲刀快速放到地面后继续动作，直到液压缸将机头支承起来，然后快速提铲，重复试验2次。测量铲刀升降液压缸无杆腔的流量和压力，记录曲线如图3-28所示。由图3-28可见，从提铲起始点开始，无杆腔回油流量和背压均上升，中间无突变点，整个提铲过程中也没有冲击。这是因为铲刀快速落地后，接着就把机头支撑起来，液压油充满无杆腔，没有真空现象，所以在提铲过程中没有冲击。

图3-28 第三次测试曲线

至此，试验曲线证实了推断：提铲冲击是由于升降液压缸无杆腔汽蚀引起的，同时缺油量的多少决定冲击的大小和发生的时间。

3.解决办法

解决铲刀升降液压缸汽蚀问题的关键在于解决无杆腔的真空度问题，途径有两个。

1）增大铲刀下降时无杆腔的流量。增大补油单向阀通径，尽量减小其开启压力，加大铲刀下降时向无杆腔补油的流量。

2）在保证快降阀工作（阀芯开启）的前提下，适当减慢铲刀下降速度，延长无杆腔补油时间。如可在有杆腔增加一单向节流阀，提铲时，液压油从泵经单向阀至有杆腔；落铲时，从有杆腔回油箱的油必须经节流孔才能回油箱，这就增大了有杆腔的回油阻力以减小铲刀自重的重力影响，达到降低液压缸运动速度的目的。降低活塞运动速度还有利于提高密封件的使用寿命。

同时采用了这两种方法对多路阀进行改进：一方面增大提升阀组的补油单向阀通径，减小其开启压力（减小至15MPa）；另一方面将提升阀组做成不对称结构，减小有杆腔回油节流通径，原理如图3-29所示。

图3-29 改进后的多路阀原理

改进后的多路阀经装机试验，提铲冲击问题得以解决。