我公司從國外購進了兩臺200t液壓履帶式起重機，使用十幾年一直無故障發(fā)生。1996年11月在某電廠施工時，其中一臺突然發(fā)生帶載自由落鉤現(xiàn)象，經(jīng)及時分析處理，避免了人身和機械事故的發(fā)生。

起升系統(tǒng)的工作原理
　　該200t履帶起重機的驅(qū)動系統(tǒng)為全液壓開式工作油路，液壓先導(dǎo)控制操作系統(tǒng)裝有主副起升及主、副變幅4臺卷揚機。卷揚機為液壓馬達驅(qū)動內(nèi)置式行星齒輪減速傳動，剎車為彈簧制動液壓解除式多片盤式制動器。起升機構(gòu)主要靠一個斜盤式軸向柱塞變量泵供油，其最高工作壓力為32MPa，先導(dǎo)控制系統(tǒng)的工作壓力為3MPa。工作原理如圖1，工作過程如下。

圖1　起升機構(gòu)液壓原理圖

　　主鉤起升動作：通過操作，使操作系統(tǒng)向C3a、b1-Ⅱ油路供操作壓力油，則主副鉤切換閥和主副鉤卷揚機制動切換閥均處于直通位置，工作油路換向閥接通交叉通路，工作油進入主起升馬達H側(cè)。在b1-Ⅱ油路的油壓達到0.7MPa時，連接在該油路上的壓力觸點開關(guān)動作，使一電磁閥向C2油路供操作壓力油，松開主卷揚機剎車，主卷揚機隨即做起升動作。起升時的最高工作壓力設(shè)定為32MPa。
　　主鉤降落動作：通過操作，使操作系統(tǒng)向C3a、a1-Ⅱ油路供操作壓力油，工作油進入主起升馬達S側(cè)，同時工作油的另一路經(jīng)過梭閥解除主卷揚機剎車，使主卷揚機得以實現(xiàn)降落動作，降落時的最高工作壓力設(shè)定為7MPa。副鉤起落動作：使C3油路供油，將主副鉤切換閥和主副卷揚機制動切換閥均接通交叉通路，其它原理與主鉤相同。當(dāng)變幅機構(gòu)和行走機構(gòu)不工作時，另一臺主工作油泵（原理圖中未畫出）可以同時給起升機構(gòu)供油，以實現(xiàn)起升機構(gòu)的快速動作。

故障現(xiàn)象
　　故障發(fā)生在降落作業(yè)時，當(dāng)負(fù)載降落需要停止時，在操作手柄回位過程中，當(dāng)即將回到中位的瞬間，突然發(fā)生負(fù)載以自由落體的形式快速下降，下降時間很短，負(fù)載并非一直落到地面為止，在足夠的離地高度時總會再次停在空中，期間并無劇烈的剎車聲。發(fā)生此種故障的時間都在較寒冷的冬季早晨，尤其是在剛剛開始工作時的前幾次操作中，而在工作一段時間后 即再無此現(xiàn)象發(fā)生。

故障產(chǎn)生的原因及處理方法
　　經(jīng)分析，初步斷定產(chǎn)生該故障可能有以下兩種原因：
　　(1)泵送出的壓力油中含有空氣泡。
　　經(jīng)過對吊車運轉(zhuǎn)期間油箱內(nèi)的液壓油狀態(tài)的觀察和對油質(zhì)的化驗，發(fā)現(xiàn)其與以前未發(fā)生故障時的液壓油狀態(tài)并沒有什么不同，油箱內(nèi)的零部件無任何問題，而在更換了新的優(yōu)質(zhì)液壓油后故障仍然發(fā)生，因此，可以斷定問題并非出在液壓油上。
　　(2)在降落動作結(jié)束時，馬達回油路上的閥未能及時關(guān)閉。
　　分析液壓原理圖便知，在降落動作完成且操作手柄已回到中位時，如果馬達回油路未能及時關(guān)閉，則馬達進、回油路連通且都與油箱接通，即馬達處于浮動狀態(tài)，因而重物會自行下降。馬達排量固定，回油路油管內(nèi)也是充滿液壓油，為什么會出現(xiàn)重物自由降落現(xiàn)象呢？問題關(guān)鍵在于此時馬達的進油路一側(cè)。如果此時馬達吸進的油量足夠，則重物會以正常的最大工作降落速度下降，而實際上此時馬達是從油箱和回油路中吸油，由于馬達遠(yuǎn)離油箱和油管內(nèi)徑所限，油箱中的濾清器對吸油造成的阻力等，根本不能滿足馬達正常運轉(zhuǎn)所需的流量，因而在進油側(cè)就會形成負(fù)壓而產(chǎn)生真空，馬達因此而失速，導(dǎo)致了重物的自由降落現(xiàn)象（正常的降落動作中，由于有平衡閥的作用，馬達進油一直保持7MPa的壓力）。
　　現(xiàn)在分析一下為什么會產(chǎn)生回油路不能及時關(guān)閉的現(xiàn)象。工作油路上的三位六通換向閥的閥芯為整體的剛性結(jié)構(gòu)，進回油口不會出現(xiàn)不同步啟閉的可能，因此問題只能出在兩位兩通換向節(jié)流閥和單向閥組塊上。由于在出現(xiàn)負(fù)載自由降落時并非都一直降落到地面為止，而是在瞬間的降落后又能停在空中且又無剎車的聲音，因此可以斷定并非是單向閥和節(jié)流閥閥芯被卡住，否則，負(fù)載會一直降落到地面為止，或能聽到劇烈的剎車聲。
　　因而，問題就出在兩位兩通節(jié)流換向閥和雙向阻尼閥組塊（即平衡閥組，圖2）中。下面分析一下該閥組的作用導(dǎo)致故障的原因。

圖2　節(jié)流平衡閥結(jié)構(gòu)圖

　　在進行降落動作時，壓力油中的一路進入馬達進油側(cè)；另一路連通雙向阻尼閥，經(jīng)單向閥和阻尼閥Z對閥芯施壓，使節(jié)流口逐漸開啟，即接通馬達的回油路，由于阻尼閥Z的作用，負(fù)載開始平穩(wěn)地下降。下降過程中當(dāng)進油壓力小于7MPa時，在彈簧的作用下會關(guān)小節(jié)流口以保證進油壓力恢復(fù)到7MPa。在下降動作停止時，進油壓力消失，在彈簧的作用下將節(jié)流口關(guān)閉，由于有阻尼閥R的作用，負(fù)載平穩(wěn)地停止降落。由此可知問題的關(guān)鍵就在阻尼閥R，在負(fù)載停止降落時，壓縮彈簧的壓力油經(jīng)一單向閥和阻尼閥R泄壓。R的開口太大，起不到阻尼作用，負(fù)載驟然停止會對吊車產(chǎn)生沖擊；R開口太小，泄壓時間過長，即回油路關(guān)閉遲緩，就會產(chǎn)生本文所談及的自由落鉤現(xiàn)象，如果液壓油的粘度過大，R的阻尼作用就越大，發(fā)生此種現(xiàn)象的可能性就更大，這就是為什么在寒冷的冬季早晨發(fā)生故障的幾率大的原因。
　　R的開口在出廠時已調(diào)定好，使用中不能隨意調(diào)整。但可能由于十幾年的使用或者某種偶然的因素致使R的開口變小，從而導(dǎo)致了故障的發(fā)生，在將R開口調(diào)大后，該故障即消失，但R的開口太大時會導(dǎo)致落鉤時產(chǎn)生沖擊，在隨車使用說明書和維修手冊中也未提及該阻尼閥的調(diào)整數(shù)據(jù)，因而，只能憑以往使用積累的經(jīng)驗用空鉤做試驗進行調(diào)整或請廠方的專家進行調(diào)整。