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1.故障現(xiàn)象

1臺(tái)高空作業(yè)車伸縮臂液壓缸（以下簡(jiǎn)稱伸縮缸）活塞桿縮回到位后，操縱手柄回到中位時(shí)其自動(dòng)伸出約35 mm，即使此時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，也不能阻止其自動(dòng)伸出。伸縮缸伸縮過(guò)程中，只要在任一位置停下來(lái)，其活塞桿都會(huì)伸出2～35 mm。

2.工作原理

圖1 該高空作業(yè)車伸縮臂液壓回路

該高空作業(yè)車伸縮臂液壓回路如圖1所示。該回路由液壓泵1、液壓油箱2、比例換向閥3、伸縮缸4、伸縮平衡閥5組成。液壓泵1工作時(shí)，壓力油通過(guò)比例換向閥3和伸縮平衡閥5進(jìn)入伸縮缸4，推動(dòng)伸縮缸4伸出或縮回。比例換向閥3回到中位后，伸縮平衡閥5將伸縮缸4鎖定，伸縮缸4的無(wú)桿腔和有桿腔便形成2個(gè)密閉的壓力腔。

正常情況下，伸縮缸無(wú)桿腔和有桿腔被活塞密封件隔離。伸縮缸停止動(dòng)作后，無(wú)桿腔壓力油產(chǎn)生的推力、有桿腔壓力油產(chǎn)生的推力、臂架自身質(zhì)量和負(fù)載產(chǎn)生的外力平衡。由于液壓油可壓縮量非常小，伸縮缸位移很小，可以忽略不計(jì)。

3.故障排除

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)伸縮缸存在比較嚴(yán)重的內(nèi)泄，其他方面未見異常。將伸縮缸返廠拆檢，更換損壞的密封件，再將其裝復(fù)試機(jī)，伸縮缸活塞桿自動(dòng)伸出現(xiàn)象消失。由此得出結(jié)論：伸縮缸活塞桿自動(dòng)伸出是其內(nèi)泄引起的。

4.計(jì)算解析

為了弄清伸縮缸內(nèi)泄引起其活塞桿自動(dòng)伸出這一問(wèn)題，特通過(guò)計(jì)算進(jìn)行深入解析。

(1) 伸縮缸受力分析

圖2 伸縮缸受力圖

伸縮缸受力情況如圖2所示，其受力平衡的關(guān)系式為：

   F1=F2＋F3           （1）

式中：F1——無(wú)桿腔壓力油產(chǎn)生的推力；

   F2——有桿腔壓力油產(chǎn)生的推力；

   F3——臂架自身質(zhì)量和負(fù)載產(chǎn)生的外力。

伸縮缸活塞桿伸出過(guò)程中，要克服臂架之間的動(dòng)摩擦力，這使得F3有所增大；在靜態(tài)時(shí)，臂架之間的靜摩擦力對(duì)受力有利，F(xiàn)3有所減小。伸縮缸活塞桿縮回過(guò)程中，動(dòng)摩擦力與靜摩擦力同向，但由于靜摩擦力大于動(dòng)摩擦力，所以伸縮缸伸縮動(dòng)作停止瞬間，F(xiàn)3會(huì)有所減小，此時(shí)F1＞F2＋F3，因而伸縮缸活塞桿產(chǎn)生伸出趨勢(shì)。

當(dāng)伸縮缸無(wú)內(nèi)泄時(shí)，在伸縮缸活塞桿伸出過(guò)程中，無(wú)桿腔壓力減小，有桿腔壓力增大，從而達(dá)到新平衡。由于液壓油可壓縮量很小，操縱比例換向閥停止活塞桿伸出動(dòng)作后，活塞桿繼續(xù)伸出的距離應(yīng)在0.5 mm以內(nèi)。

(2) 伸縮缸自動(dòng)伸出距離計(jì)算方法

在伸縮缸停止伸縮動(dòng)作后，其無(wú)桿腔和有桿腔推力的計(jì)算公式分別為：

   F1=πD2 P/ 4                    （2）

   F2=π(D2－ d 2) P/4            （3）

式中：D——伸縮缸內(nèi)徑

   d——活塞桿直徑

   P——伸縮缸有桿腔與無(wú)桿腔平衡時(shí)壓力值

若伸縮缸存在內(nèi)泄，在伸縮缸伸縮動(dòng)作停止的瞬間，由于無(wú)桿腔和有桿腔壓力不同，兩腔中壓力油會(huì)從壓力高的一腔流往壓力低的一腔，最終兩腔壓力趨于相同。

將公式（2）和（3）代入公式（1），則可得出：

P= 4F3/πd 2                   （4）

液壓缸容積增加值△V計(jì)算如下：

△V=( P1－P) ξV1＋( P2－P) ξP2        （5）

式中：P1——無(wú)桿腔壓力；

   P2——有桿腔壓力；

   V1——?jiǎng)幼魍Ｖ顾查g伸縮缸無(wú)桿腔容積；

   V2——?jiǎng)幼魍Ｖ顾查g伸縮缸有桿腔容積；

  ξ——液壓油壓縮膨脹系數(shù)，取0.076% /MPa。伸縮缸自動(dòng)伸出距離δ的計(jì)算公式如下：

  δ=4△V/πd 2                                   （6）

    =4[( P1－P) ξV1+( P2－P) ξV2]/ πd 2

文中出現(xiàn)的伸縮缸活塞桿自動(dòng)伸出現(xiàn)象，必須有以下2個(gè)前提條件：一是伸縮缸是雙作用液壓缸，且存在內(nèi)泄現(xiàn)象；二是伸縮缸有桿腔與無(wú)桿腔用雙向平衡閥或雙向液壓鎖鎖定，能形成兩個(gè)密閉的容腔。

若伸縮缸無(wú)桿腔鎖定而有桿腔無(wú)鎖定，在伸縮缸活塞桿伸、縮動(dòng)作停止的瞬間，在不平衡力的作用下，活塞桿的伸出趨勢(shì)會(huì)因無(wú)桿腔油液向有桿腔泄漏很快消失。此時(shí)伸縮缸活塞桿不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)伸出，而會(huì)因無(wú)桿腔液壓油泄漏而產(chǎn)生回縮。

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