液压挖掘机回转抖动故障的分析与解决

建筑机械液压挖掘机回转抖动故障的分析与解决
吴香君，尹超，吕超
（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏徐州 221005）
［摘要］液压挖掘机回转抖动故障时有发生，问题不大，影响不小。

引起抖动的原因很多，属于疑难杂症。

本文介绍处理这类故障的方向和思路，以及在处理这类故障时的一些技巧和方法，有助于快速高效地解决此类故障。

［关键词］液压挖掘机；回转抖动
［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2021）06-0084-03
Analysis and solution of rotary vibration fault of hydraulic excavator
WU Xiang-jun，YIN Chao，LYU Chao
挖掘机回转抖动是指挖掘机上车回转时出现
的抖动现象。

回转抖动多数由与回转相关的液压零
部件发生故障导致，少数由与回转相关的机械零部
件发生故障导致。

具体表现可能是连续的，也可能
是非连续的。

连续的抖动有相对频次较高的，也有
相对频次较低的。

非连续的抖动可分为：回转启停
时抖动，偶尔出现的随机抖动，仅在某一固定角度
时的抖动，回转一圈时有规律地发生数次抖动，还
有仅左或右单回转时抖动。

本文从介绍回转原理开
始，逐项分析解决。

1 回转工作原理
了解回转机构和回转液压系统的工作原理有助于提供解决问题的思路。

回转机构的工作原理为：回转减速机和回转支承外圈固定在上车平台上，回转支承内齿圈固定在下车上。

回转减速器输出轴上的小齿轮与回转支承的内齿圈形成齿轮副，小齿轮绕自身轴线自转时，将会绕回转支承内齿圈中心轴线公转。

这样，回转减速机就带动整个上车平台一起回转（如图1所示）。

以负流量液压系统为例，分析回转液压系统的工作原理（见图2）。

回转液压系统油路可分为回转主油路、回转先导油路、回转解锁油路。

回转主油路为主泵后泵输出的液压油经主阀流向回转马达，推动回转马达转动后，从主阀流回液压油箱。

回转先导油路为先导泵输出先导油，提供给先导油源块。

当操纵回转先导手柄时，先导油通过先导阀流向主阀回转阀芯的一侧，推动阀芯离开中位，为主油路打开通道。

回转解锁油路可分为解锁待命油路和解锁逻辑控制油路，解锁待命油路为从油源块引出液压油直接流到回转马达的PG口待命。

解锁逻辑控制油路为从油源块引出液压油通过滤网后进入主阀，经节流孔后分两路，一路流向回转马达的延迟阀SH口，一路流经主阀的动臂1阀芯、铲斗阀芯、斗杆2阀芯、备用阀芯、回转阀芯的中位后，回到液压油箱。

只要动臂、铲斗、斗杆、备用、回转中任何一个有动作，其阀芯就会离开中位，回液
DOI:10.14189/ki.cm1981.2021.06.015
［收稿日期］2021-03-11
［通讯地址］吴香君，江苏省徐州市经济开发区高新路39号
图1 回转机构原理图
回转马达
回转减速机回转支承内圈
回转支承外圈
黄油池
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2021/06总第544期
压油箱油路就会被切断，流向回转马达延迟阀SH 口的油压便建立起来推动换向阀换向，流到回转马达PG口的待命液压油进入回转马达解锁活塞的有杆腔，推动解锁活塞，回转马达解锁。

当动臂、铲斗、斗杆、备用、回转都不动作，流向回转马达延迟阀SH口的油压建立不起来，换向阀阀芯回位，解锁活塞有杆腔内的液压油经延迟阀进入回转马达
壳体，回到液压油箱，回转马达上锁。

1. 主泵
2. 主阀
3. 回转马达
4. 回转先导阀
5. 先导油源块
6. 滤网
图2 回转机构液压原理图
2 故障分析与解决
下面从故障现象入手，根据故障现象结合理论分析原因，通过现象之间的内在关系，使用简单有效的方法找出原因并解决故障。

2.1 连续的较高频次的抖动
较高频次的抖动频率只与产生抖动的零部件的运转速度有关，回转机构中运转速度较高的零部件只能是液压零部件，包括主泵、回转马达。

主泵后泵的输出流量波动大回转马达的排量变化大、回转马达运转速度出现瞬时波动从而导致上车回转时产生抖动现象。

主泵后泵输出流量波动大可能的原因：配流盘磨损或有柱塞、滑靴出现磨损或开裂现象均会导致主泵后泵输出的流量波动大。

此外，主泵后泵主轴定位轴承磨损会导致斜盘定位不稳，以及主泵后泵调节器柱塞对于压力的反应速度过快会导致主泵的斜盘角度变化速度过快，也会造成主泵流量波动。

如果主泵后泵排量不稳，就会造成与该泵相关的动作都产生抖动。

一般地，斗杆的动作都是由主泵前、后泵合流完成的，用盲板断开主阀上主泵前泵油路通过的阀芯上面的斗杆先导油路，则斗杆动作将全部由主泵后泵供油，这时操控斗杆应该也有抖动现象。

主泵后泵排量不稳超过一定值，还会表现为主泵后泵的出油管抖动厉害。

回转马达排量变化大的原因，一是泄露波动大，可能的原因和主泵类似，配流盘磨损或有柱塞、滑靴出现磨损或开裂现象，均会导致回转马达泄露波动大；二是回转马达主轴定位轴承磨损后，斜盘定位不稳，导致回转马达排量变化大。

回转马达泄露波动大，可通过回转时断开回转马达泄油管，观察泄油量和波动量。

回转马达主轴定位轴承磨损会同时发出异响和噪音，轴承附近温度会明显升高，必要时还可通过拆检回转马达确认。

2.2 连续的较低频次的抖动
较低频次的抖动必然由较低运转速度的零部件产生。

回转机构的机械零部件运转速度相对较低，其出现故障之后产生的抖动频次也较低，主要包括回转减速机、回转支承以及回转减速机输出的小齿轮和回转支承齿圈形成的齿轮副。

回转减速机润滑不好会导致齿轮啮合部分破损产生铁屑，这些铁屑夹杂在齿轮油中影响回转运动的平稳性。

回转减速机小齿轮和回转支承齿圈形成的齿轮副，在新车装配或者工地现场零部件更换后，由于加工误差或装配误差可能导致齿侧间隙不足产生切齿根现象；小齿轮的齿顶与齿圈的齿根产生弹性变形及恢复，就会造成上车抖动。

此外，回转减速机输出的小齿轮和回转支承齿圈啮合处点蚀、回转支承滚珠和滚道异常磨损也会造成回转时抖动。

机械抖动往往伴随异响，同时产生铁屑，可根据异响部位检查回转减速机里面的齿轮油、润滑脂、黄油池中的润滑脂或者回转支承中的润滑脂有无金属粉末、杂质，协助判断造成抖动的机械因素。

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2.3 启动和停止时抖动
启动和停止时抖动可细分为，仅在启动时抖动、仅在停止时抖动、在启动和停止时均抖动。

仅在启动时抖动，可基本确定为液压因素，应为回转马达解锁滞后于回转马达启动。

可分为两种情况，一种为回转马达的溢流阀压力超过正常值，回转扭矩过大，启动过快，导致回转马达解锁滞后于回转马达启动。

这种情形会同时表现为回转加速启动后，速度不稳又有明显减速现象。

测量回转憋车时的主泵压力，确认回转马达的溢流压力值偏高后，可通过调整溢流阀降低溢流压力解决故障。

另一种为解锁逻辑控制油路上的滤网堵塞，影响了流向回转马达延迟阀SH 口液压油的流速，导致回转马达解锁滞后。

松开安装滤网的接头清洁滤网则可解决。

如果杂质已经影响到后面的节流孔，也需要一并清洁。

仅在停止时抖动，也为液压因素。

如果回转马达的一侧或两侧的防摆阀卡滞在断开位，上车停止回转时，就会出现停止时间延长、来回反弹而抖动。

启动和停止时均抖动，既可能为机械因素，也可能为液压因素。

机械因素主要是回转马达小齿轮与回转支承齿圈的齿侧间隙偏大，回转启停时冲击大导致，由此产生的抖动持续时间短，且启停速度不受影响，仍比较干脆，启动后回转速度平稳。

将工作装置的动臂、斗杆平伸，铲斗距地1m ，左右推动铲斗，即可根据移动的距离判断齿侧间隙的大小。

液压因素主要为回转马达停车制动时活塞有杆腔发生泄露，当回转启动时，解除制动的油压建立时间变长，刹车解除滞后，回转启动时会抖；而当回转停止时，解除制动的油压下降快，延时阀几乎未起到作用，刹车提前，回转停止时会抖。

这种情形会同时表现为启动和停止时有延迟现象，启动后回转速度平稳，通过拆检停车制动活塞可检查泄露原因。

2.4 偶尔出现随机抖动
一般来说，偶尔出现随机抖动多为液压因素。

如果主泵电比例阀电流偶尔出现跳动，将会瞬间影响主泵的排量，造成回转的偶尔抖动。

电流跳动的原因可能为线束插接件插接不牢或者线束有磨损偶尔搭铁，用万用表测量主泵电比例阀电流，在出现随机抖动时，若指针大幅摆动，则可确认。

机
械因素产生的随机抖动相对较少，如果回转机构的黄油池中因清理不彻底，残存焊渣等杂质或者齿轮破损产生的铁屑，当回转马达小齿轮与回转支承齿圈啮合时，可能偶发性夹杂这些杂质造成抖动。

2.5 回转到某一固定角度时抖动
通常为机械因素产生。

如果回转支承安装面不平或者安装螺栓松动，导致平面度超差，在超差处，滚珠与滚道可能形成负间隙，出现滚珠运行卡滞现象。

这种卡滞造成回转抖动，往往同时伴随着轻微的摩擦声。

如果回转支承内齿圈在某处轮齿断裂也会产生抖动，并伴随着异响，这种声音相对清脆且较大。

放平挖掘机，将回转马达减速机从啮合处取出，直接推动工作装置回转。

若在该固定角度明显感受到阻力，则为回转支承平面度超差；若无阻力，可在该处检查内齿圈，看内齿圈是否断齿。

2.6 回转一周时有规律地发生数次抖动
一般为回转马达小齿轮轮齿断裂故障，回转马达小齿轮绕回转支承内齿圈的轴线公转一周，自身需转数圈，每圈都与回转支承内齿圈啮合一次。

所以，每次回转马达小齿轮的断齿和回转支承内齿圈啮合时，上车都要抖动一次，回转一周有数次抖动。

2.7 左或右单回转抖动
首先确定是左还是右回转抖动。

如果是左回转抖动，则将左右进油管对调后，再判断回转马达抖动的转动方向。

如果仍为左回转抖动，则问题在回转马达上。

如果变成右回转抖动，则问题在回转马达前面的左侧进油路，由图2可知，问题只能在主阀到回转马达的左侧进油管和主阀上。

进油管出现问题的可能性较低，问题多数在主阀上。

主阀阀芯的弹簧刚度如果太软，阀芯和弹簧可能会发生谐振现象，引起阀芯开口的波动，进而导致输入回转马达的流量波动造成回转抖动。

这种谐振只在阀芯处一定的位置产生，改变回转先导手柄的角度，或者反方向移动阀芯，抖动一般会自行消失。

3 结束语
回转抖动故障现象繁多，原因复杂。

本文介绍了挖掘机回转的工作原理，分析了故障现象产生
的原因，为故障的解决提供了思路和方向。