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小松挖掘機相關(guān)部件原理與故障解析
當PPC閥處于中位時，至小臂主閥芯兩端的PPC油壓均為0，小臂主閥芯在彈簧的作用下，處于中位，從主泵排出的液壓油被主閥芯封住，小臂油缸靜止不動。
當移動操作桿至小臂挖掘位置時，PPC閥輸出相應(yīng)的PPC油壓至小臂主閥芯的左端，該PPC油壓克服彈簧力，將主閥芯推向右側(cè)，油道與油道接通，從主泵輸出的高壓油頂開壓力補償閥的下閥，進入油缸底端，推動活塞桿外伸，油缸上端的低壓油，通過主控制閥，流回油箱。操作桿行程加大，至主閥芯左端的PPC油壓升高，主閥芯向右移動行程加大，油道與油道之間的開口面積增加。從主泵至油缸的油流量增加，油缸工作速度加快。若操作桿行程減小，則油缸工作速度下降。
當移動操作桿至斗桿卸載位置時，PPC閥輸出相應(yīng)的PPC油壓至斗桿主閥芯的右側(cè)。該PPC壓力克服彈簧力，將主閥芯推向左側(cè)，從主泵來的高壓油頂開壓力補償閥的下閥進入油缸上端，推動活塞桿收回，油缸下端的低壓油，通過主控制閥，流回油箱。
從前后主泵來的壓力油匯集到主控制閥。在這里，被分配至相應(yīng)的油缸或馬達，推動它們工作，還要經(jīng)過該主控制閥流回油箱。
小松挖掘機主閥故障類型多樣，以下是一些常見故障及解決方法。
系統(tǒng)壓力異常包含壓力波動、壓力完全加不上去、壓力升不高等情況。壓力波動的原因可能是調(diào)節(jié)壓力的螺釘松動、液壓油不清潔導(dǎo)致主閥芯滑動不靈活、主閥芯阻尼孔時堵時通等。解決方法包括定時清理油箱和管路，過濾液壓油，增加或更換過濾元件，拆卸清洗閥類元件，修配或更換不合格零件，適當縮小阻尼孔徑。壓力完全加不上去是因為主閥芯阻尼孔被堵死、裝配質(zhì)量差導(dǎo)致主閥芯卡住、主閥芯復(fù)位彈簧折斷或彎曲等，另外，先導(dǎo)閥調(diào)正彈簧折斷或未裝入、錐閥或鋼球未裝、錐閥碎裂，遠控口電磁閥未通電或滑閥卡死，液壓泵故障，進出油口裝反等也會造成此問題。對應(yīng)的解決方法是拆開主閥清洗阻尼孔并重新裝配，過濾或更換油液，擰緊閥蓋緊固螺釘，更換折斷的彈簧，更換破損件或補裝零件使先導(dǎo)閥恢復(fù)正常，檢查電源線路，檢修或更換失效零件，更換或重新調(diào)正聯(lián)接鍵，修配滑動表面間隙，拆卸清洗葉片泵，糾正裝錯方向，更換折斷彈簧，調(diào)正進出油口。壓力升不高的原因是主閥芯錐面或閥座錐面磨損、不圓，錐面處有臟物粘住，主閥芯與閥座配合不好，主閥壓蓋處有泄漏，先導(dǎo)閥調(diào)正彈簧彎曲或太短、太軟，遠控口電磁常閉位置時內(nèi)漏嚴重，閥口處閥體與滑閥嚴重磨損等。解決方法為更換或修配溢流閥體或主閥芯及閥座，清洗溢流閥，拆卸主閥調(diào)正閥芯，更換破損密封墊，更換不合格件或檢修先導(dǎo)閥，檢修更換失效件，檢查管路消除泄漏。
主閥閥芯卡滯的常見原因是液壓油臟污?？上葯z查液壓油的質(zhì)量，若油質(zhì)差則需要更換液壓油和濾芯。然后拆卸主閥，對閥芯、閥孔等部件進行清洗，去除污垢、雜質(zhì)和鐵銹等。如果閥芯或閥孔有磨損、劃傷等損壞，需要根據(jù)磨損程度進行修復(fù)或更換。主閥泄漏是因為密封件老化、損壞或裝配不當。需要檢查主閥各密封部位，如閥蓋、閥芯與閥孔配合處等的密封件，若發(fā)現(xiàn)密封件老化、破損或變形，應(yīng)及時更換。同時，在裝配主閥時，要確保密封件安裝正確，無扭曲、變形或漏裝等情況。工作裝置動作異常包含動作緩慢或無力、行走跑偏或乏力等情況。動作緩慢或無力可能是PC閥、LS閥、主溢流閥等液壓元件調(diào)整不當或損壞，也可能是柱塞泵及其伺服活塞磨損。解決方法是對調(diào)整不良的元件進行調(diào)整或更換，對損壞的元件進行檢修或更換。行走跑偏或乏力需要檢查減壓閥、主操作閥閥芯、行走馬達及相關(guān)閥體的工作狀態(tài)，以及行走壓力補償閥及伺服機構(gòu)內(nèi)節(jié)流孔是否堵塞。對故障的部件進行檢修，清理或疏通堵塞的節(jié)流孔。
總結(jié)需要維修的核心判定標準，滿足以下任一條件，即可確定增壓機需要維修：直觀檢查發(fā)現(xiàn)葉片損傷、嚴重漏油、葉輪卡滯或竄動量大；作業(yè)中動力明顯下降、機油消耗異常、排氣持續(xù)藍煙、黑煙，且排除其他系統(tǒng)故障，如液壓、燃油系統(tǒng)；增壓機出現(xiàn)金屬摩擦聲、異常嘯叫等異響，或檢測發(fā)現(xiàn)增壓壓力、機油壓力低于原廠標準。若故障較輕，如輕微漏油、積碳，可通過更換密封件、清洗渦輪修復(fù)；若核心部件，葉片、軸承嚴重損壞，建議更換增壓機總成，避免拆解維修后精度不足，導(dǎo)致故障復(fù)發(fā)。
增壓機損壞會對小松挖掘機產(chǎn)生多方面的影響，具體如下：動力性能下降，增壓機的主要作用是提高發(fā)動機進氣量，從而提升發(fā)動機的功率和扭矩。當增壓機損壞時，進氣量不足，燃燒室壓力低，柴油燃燒不完全，發(fā)動機的動力輸出就會減少，導(dǎo)致挖掘機在工作時速度變慢，挖掘力不足，無法達到預(yù)期的工作強度。
排氣異常，增壓機密封損壞會使機油進入燃燒室或排氣管，導(dǎo)致排氣管冒藍煙或白煙。同時，由于柴油燃燒不充分，還會出現(xiàn)冒黑煙的現(xiàn)象，這不僅會污染環(huán)境，還說明發(fā)動機的工作狀態(tài)不佳。
機油消耗增加，如果增壓機的壓氣機側(cè)密封損壞，機油會從增壓器壓氣機側(cè)和柴油機進氣管進入燃燒室燃燒，導(dǎo)致機油消耗量迅速增加。
產(chǎn)生異常噪音，當增壓機的葉輪損壞或出現(xiàn)其他故障時，進氣系統(tǒng)中的氣流會受到干擾，從而產(chǎn)生異常的噪音。這種噪音在挖掘機加速和工作時可能會更加明顯。
發(fā)動機部件磨損加劇，由于進氣量不足，柴油燃燒不完全，會在氣缸內(nèi)和噴油嘴上產(chǎn)生大量積炭，這會進一步造成活塞、活塞環(huán)、缸體、氣門、氣門座磨損，噴油嘴堵塞等一系列故障，縮短發(fā)動機的使用壽命。
燃油經(jīng)濟性變差，因為發(fā)動機進氣量不足，柴油不能充分燃燒，使得燃油的利用率降低，挖掘機的燃油消耗會增加，運營成本上升。
設(shè)備可靠性降低，增壓機損壞可能會引發(fā)其他相關(guān)部件的故障，如渦輪軸斷裂、廢氣旁通閥連管斷裂等，這會使挖掘機的整體可靠性下降，增加維修次數(shù)和維修成本，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備停機，影響工程進度。
在小松挖掘機或絕大多數(shù)內(nèi)燃機驅(qū)動的設(shè)備中，水泵是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的核心部件。
水泵的典型位置，水泵通常安裝在發(fā)動機前端，具體位置與發(fā)動機結(jié)構(gòu)，如直列缸、V型缸相關(guān)，但核心布局遵循“靠近熱源、便于傳動”的原則，常見位置特征如下：傳動關(guān)聯(lián)方面，水泵通過皮帶或齒輪與發(fā)動機曲軸連接，曲軸旋轉(zhuǎn)時，通過皮帶帶動水泵的葉輪同步轉(zhuǎn)動，無需額外動力源。因此，水泵常靠近曲軸皮帶輪、發(fā)電機皮帶輪等部件，形成“皮帶傳動組”。
冷卻系統(tǒng)銜接方面，水泵的進水口直接連接發(fā)動機機體水套，發(fā)動機缸體、缸蓋內(nèi)的冷卻液通道，出水口連接散熱器或水箱或節(jié)溫器。簡單來說，它位于“發(fā)動機水套”與“散熱器”之間，是冷卻液循環(huán)的“起點動力源”。
小松挖掘機的具體場景，以小松常見的PC系列挖掘機，如PC200、PC360為例，其發(fā)動機，多為小松自研SAA系列柴油發(fā)動機的水泵通常在發(fā)動機前端左側(cè)或右側(cè)，從駕駛室向發(fā)動機方向看，被發(fā)動機罩覆蓋，需拆卸部分護板后才能直觀看到，外觀呈“圓形金屬殼體”，頂部或側(cè)面有冷卻液進出水管接口，底部可能有放水螺栓。
水泵的核心用途，功能，水泵的本質(zhì)是“冷卻液循環(huán)動力泵”，通過強制推動冷卻液在發(fā)動機冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，實現(xiàn)“給發(fā)動機降溫、維持工作溫度穩(wěn)定”的核心目標，具體功能可拆解為：強制循環(huán)冷卻液，帶走發(fā)動機熱量，發(fā)動機工作時，缸內(nèi)燃燒溫度可達1500℃以上，缸體、缸蓋等部件會吸收大量熱量。水泵啟動后，其內(nèi)部的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生負壓將發(fā)動機水套內(nèi)的高溫冷卻液吸入，再通過壓力將冷卻液壓入散熱器；冷卻液在散熱器中與外界冷空氣換熱降溫后，再流回發(fā)動機水套，形成“吸熱、降溫、循環(huán)”的閉環(huán)，避免發(fā)動機因過熱燒毀。
維持發(fā)動機工作溫度在“最佳區(qū)間”，柴油發(fā)動機的最佳工作溫度通常為80-95℃，過低或過高都會影響性能：冷機啟動時，節(jié)溫器關(guān)閉“散熱器通道”，水泵推動冷卻液在“發(fā)動機水套、暖風(fēng)小水箱”之間小循環(huán)，快速提升發(fā)動機溫度，減少冷機磨損；溫度達標后，節(jié)溫器打開，冷卻液進入“大循環(huán)”，經(jīng)散熱器降溫，水泵通過穩(wěn)定的流量控制，使發(fā)動機溫度維持在最佳區(qū)間，保證燃油燃燒效率和動力輸出。
輔助其他系統(tǒng)散熱，部分場景，除了給發(fā)動機本體降溫，部分挖掘機的水泵還會通過分支管路，為其他發(fā)熱部件提供冷卻液，例如：渦輪增壓器的冷卻，部分機型的增壓器設(shè)有冷卻液通道，由水泵提供循環(huán)動力；液壓油散熱器的輔助冷卻，部分機型采用“水-油換熱”結(jié)構(gòu)，水泵推動冷卻液為液壓油降溫。
補充水泵故障的連鎖影響，與挖掘機性能關(guān)聯(lián)，若水泵損壞，如葉輪磨損、軸承卡死、密封漏水，會直接導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)失效，進而對小松挖掘機產(chǎn)生嚴重影響：發(fā)動機過熱，冷卻液無法循環(huán)，發(fā)動機溫度驟升，觸發(fā)“過熱報警”，嚴重時會導(dǎo)致缸墊沖毀、缸體變形，直接停機；動力下降，發(fā)動機過熱會使進氣溫度升高、燃燒效率降低，挖掘機出現(xiàn)挖掘力不足、動作緩慢的問題；冷卻液泄漏，水泵密封墊老化或殼體開裂會導(dǎo)致冷卻液滲漏，若未及時補充，會加劇過熱風(fēng)險，同時可能污染機油，冷卻液混入機油會導(dǎo)致機油乳化，失去潤滑作用。因此，日常保養(yǎng)中需定期檢查水泵的皮帶松緊度、冷卻液液位，以及是否存在漏水、異響，軸承磨損會產(chǎn)生“嗡嗡聲”，避免因水泵故障引發(fā)更大故障。
小松挖掘機水泵損壞的常見原因主要有以下幾類：皮帶問題，水泵通常通過皮帶與發(fā)動機曲軸相連。如果皮帶使用時間過長，會出現(xiàn)磨損、老化、松弛或斷裂的情況，從而無法正常帶動水泵葉輪轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致水泵無法工作或工作效率降低。
葉輪故障，葉輪是水泵的核心部件，在長期使用過程中，可能會受到冷卻液中雜質(zhì)的沖刷磨損，或者因發(fā)動機過熱等原因?qū)е氯~輪變形、裂紋甚至斷裂，影響水泵的抽水能力，使冷卻液循環(huán)不暢。
軸承磨損，水泵軸承需要承受葉輪轉(zhuǎn)動時的徑向和軸向力，長時間運行后容易出現(xiàn)磨損。軸承磨損后，會導(dǎo)致水泵運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生異常噪音，且水泵的工作效率也會降低，嚴重時可能導(dǎo)致水泵卡死。
密封件損壞，水泵的密封件包括水封、密封圈等，其作用是防止冷卻液泄漏。隨著使用時間的增加，密封件會逐漸老化、磨損，失去密封性能，導(dǎo)致冷卻液從水泵軸、泵體與泵蓋的連接處等部位泄漏。此外，安裝水泵時，如果水封座圈總成未安裝到位，也會造成水泵漏水。
泵體損壞，挖掘機工作環(huán)境惡劣，水泵泵體可能會受到外力撞擊而損壞，或者在冬季如果忘記放水或放水不凈，冷卻系內(nèi)水蒸氣凝結(jié)后結(jié)冰，可能會造成水泵泵體被凍裂，導(dǎo)致漏水和水泵無法正常工作。
冷卻系統(tǒng)問題，如果發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中的節(jié)溫器故障，導(dǎo)致冷卻液無法正常大循環(huán)，會使發(fā)動機水溫過高，進而使水泵的橡膠件老化，影響水泵的性能，甚至燒毀水泵。另外，散熱器堵塞也會導(dǎo)致冷卻液循環(huán)阻力增大，對水泵造成額外的負荷，加速水泵的損壞。
油液問題，這里的油液主要指冷卻液。如果冷卻液質(zhì)量不佳，含有雜質(zhì)、酸堿物質(zhì)等，會對水泵的葉輪、泵體等部件造成腐蝕和磨損。同時，如果冷卻液不足，水泵可能會出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，產(chǎn)生過熱和磨損，影響其使用壽命。
油缸，液壓油缸是小松挖掘機等液壓設(shè)備實現(xiàn)往復(fù)直線運動的核心執(zhí)行元件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)精密且分工明確，工作原理基于“帕斯卡定律”，通過液壓油的壓力轉(zhuǎn)化為機械力，驅(qū)動鏟斗、動臂、斗桿等部件動作。
油缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以單桿雙作用油缸為例，挖掘機主流類型，單桿雙作用油缸可實現(xiàn)“伸出”和“縮回”兩個方向的主動動作，結(jié)構(gòu)上分為缸筒組件、活塞桿組件、密封組件、導(dǎo)向組件、緩沖組件五大核心部分。缸筒組件包含缸筒、缸底，后端蓋、缸蓋，前端蓋，作用是形成封閉的液壓腔，承受液壓油的高壓；缸底與設(shè)備固定，如動臂油缸缸底連車架，缸蓋為活塞桿提供支撐?；钊麠U組件包含活塞桿、活塞、防塵圈，作用是傳遞液壓動力，活塞將缸筒內(nèi)部分為兩個獨立腔，無桿腔、有桿腔，活塞桿一端連活塞、一端伸出缸外連執(zhí)行部件，如動臂，直接推動部件運動；防塵圈防止外部灰塵進入缸內(nèi)。密封組件包含活塞密封圈、缸蓋密封圈、活塞桿密封圈，作用是保證液壓腔的密封性，活塞密封圈分隔無桿腔和有桿腔，防止兩腔液壓油串漏；缸蓋、活塞桿密封圈防止液壓油從缸蓋與活塞桿的間隙泄漏，或外部雜質(zhì)進入。導(dǎo)向組件包含導(dǎo)向套、耐磨環(huán)，作用是為活塞桿提供運動導(dǎo)向，避免活塞桿偏心磨損；耐磨環(huán)減少活塞桿與缸蓋的直接摩擦，延長部件壽命。緩沖組件包含緩沖套、緩沖閥，部分大型油缸，作用是減少油缸“伸出、縮回至極限位置”時的沖擊，當活塞接近缸底、缸蓋時，緩沖套擠壓腔體內(nèi)的液壓油，通過節(jié)流孔緩慢排出，實現(xiàn)“軟停止”，避免機械碰撞損壞。
油缸的工作原理，基于帕斯卡定律，壓力=力/面積，壓力傳遞等值性，單桿雙作用油缸的核心是“通過控制液壓油進入不同腔室，利用兩腔受力面積差產(chǎn)生推力、拉力”，具體分為伸出動作和縮回動作兩個過程，以小松挖掘機的動臂油缸為例，驅(qū)動動臂舉升、下放。
關(guān)鍵前提是油缸的“腔室差異”，油缸被活塞分為兩個獨立腔，面積不同是動力差異的核心：無桿腔是活塞一側(cè)沒有活塞桿的腔室，靠近缸底，受力面積=活塞的橫截面積，面積較大；有桿腔是活塞一側(cè)有活塞桿的腔室，靠近缸蓋，受力面積=活塞橫截面積-活塞桿橫截面積，面積較小。
動作1為油缸伸出，如動臂舉升，需要大推力，當挖掘機操作手柄扳至“動臂舉升”檔位時，液壓系統(tǒng)通過換向閥將高壓液壓油輸送至油缸的無桿腔，同時讓有桿腔與回油管路連通，低壓回油，過程如下：高壓油進入無桿腔，推動活塞向“缸蓋方向”移動，帶動活塞桿伸出；活塞移動時，有桿腔內(nèi)的低壓油被擠壓，通過回油管路流回液壓油箱；由于無桿腔受力面積大，根據(jù)“力=壓力×面積”，相同液壓壓力下，無桿腔產(chǎn)生的推力更大，可驅(qū)動動臂克服鏟斗、物料的重量實現(xiàn)舉升。
動作2為油缸縮回，如動臂下放，需要拉力，當操作手柄扳至“動臂下放”檔位時，換向閥切換油路，高壓液壓油進入油缸的有桿腔，無桿腔連通回油管路，過程如下：高壓油進入有桿腔，推動活塞向“缸底方向”移動，帶動活塞桿縮回；活塞移動時，無桿腔內(nèi)的低壓油被擠壓，通過回油管路流回油箱；有桿腔受力面積小，產(chǎn)生的拉力小于無桿腔的推力，但足以驅(qū)動動臂在重力輔助下實現(xiàn)下放，部分場景下，液壓系統(tǒng)會通過“背壓閥”控制回油速度，避免下放過快導(dǎo)致沖擊。
株式會社小松制作所（即小松集團）是全球最大的工程機械及礦山機械制造企業(yè)之一，成立于1921年，迄今已有102年歷史，公司總部位于日本東京。小松集團在中國、美國、歐洲、亞洲和日本設(shè)有5個地區(qū)總部，集團子公司143家，員工3萬多人，2009財年集團銷售額達到1兆零4315億日元。 小松產(chǎn)品以品類齊全、質(zhì)量可靠、服務(wù)超群享譽全球市場，主要產(chǎn)品有挖掘機、推土機、裝載機、自卸卡車等工程機械，各種大型壓力機、切割機等產(chǎn)業(yè)機械，叉車等物流機械，TBM、盾構(gòu)機等地下工程機械，以及發(fā)電設(shè)備等。
小松挖掘機以其高效節(jié)能、環(huán)保特性、人性化設(shè)計、良好的保養(yǎng)性和耐久性以及標準配置的康查士系統(tǒng)等優(yōu)點，在市場上享有盛譽。以下是小松挖掘機的幾個顯著優(yōu)點： 高效、節(jié)能、環(huán)保： 配備小松大功率SAA4D95LE渦輪增壓發(fā)動機，提供強勁動力的同時，注重燃油效率。 環(huán)保型發(fā)動機設(shè)計，符合排放標準，減少對環(huán)境的影響。 提供多種作業(yè)模式選擇，可根據(jù)實際工況調(diào)整，以優(yōu)化性能和燃油消耗。 標準配置自動降速功能，有效控制燃油消耗。 配備經(jīng)濟操作指示計，幫助操作人員實現(xiàn)節(jié)能運轉(zhuǎn)。 怠速警告功能控制不必要的燃油消耗，進一步提升節(jié)能效果。 人性化設(shè)計，寬敞舒適的駕駛室： 駕駛室設(shè)計注重操作員的舒適性和工作效率，提供安靜
