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1、架桥机主支承油缸故障及分析
1.1故障现象
某架桥机的主支承油缸部分液压原理图见图1。
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该系统由8个主支承油缸分两组控制，同时工作，完成架桥机主体的顶升和放落。在设计时考虑各油缸在工作时的闭锁能力，加装了固定在油缸上的双向液压锁，同时考虑为了在工作时消除不同步，在各油缸的无杆腔油路均加装了截止阀，以便人工调节油缸使之同步。该系统在实际工作中重载顶升的同步性及油缸的闭锁性能均可满足使用要求，但在重载回放时发生如下问题：
（1）油缸无杆腔油口组合密封垫和双向液压锁通油缸无杆腔油口的组合密封垫被冲坏。
（2）双向液压锁闭锁油缸无杆腔端的油堵密封被冲坏，造成双向液压锁漏油。
（3）每组4个油缸不能同时回收，具体表现为油缸所配双向液压锁不能同时打开，且最后回收油缸的液压锁的开启压力达到10MPa以上。
在同组4个油缸的无杆腔分别加装压力表，在重载回收时进行观察和测试，情况如下：
（1）4个油缸不能同时回收，且未回收的油缸无杆腔压力瞬间冲至35MPa，后快速上升至46MPa以上，此时急速停机，不再继续回收油缸。
（2）各油缸在回收的前期有抖动现象，回收快的油缸卸载运行正常。
（3）回收初期系统主压力表摆动严重，幅度达0-10MPa，其摆动规律与双向液压锁的启闭规律极为近似。
1.2问题分析
（1）油缸失速。
通过上述测试可以得出结论为该油缸“失速”，即当负载的运动方向与油缸的运动方向一致时，由于油缸采用的是双向液压锁，且在设计时为了减小回油背压，油口通径设计得比较大，无法提供油缸无杆腔的平衡背压，使油缸活塞杆加速运动，造成油缸人杆腔油路压力快速下降。当油缸有杆腔油路的压力低于液压锁的开启压力时，油缸无杆腔液压锁迅速关闭，油液无法排出，油缸停止回收。而液压泵继续向油缸人杆腔供油，使人杆腔油路升压，直到油路压力升至液压锁开启压力后，打开无杆腔液控单向阀，使油缸再次回收。这样油缸无杆腔液控单向阀时开时闭，造成油缸活塞杆的回收运动时断时续，产生抖动现象，同时造成巨大的冲击压力。且活塞杆的每一次冲击都会使油缸无杆腔至双向液压锁产生一次比一次高的压力，用来开启双向液压锁的压力也就越来越大。
（2）负载不均匀。
由于负载不均衡、管路沿程压力损失不一和双向液压锁的开启压力有差别等原因，使油缸不可能同时运动，对有冲击的油缸，由于其无杆腔压力和液压锁的开启压力比别的油缸大（液压锁的开启比为1：4），油路只能先打开开启力低的液压锁，使该油缸运动，这样负载就更多地分配在未动的油缸上，随着分配负载的增加，失速产生的冲击会越来越大，油缸无杆腔的压力也将持续增高。最终造成别的油缸回收，而该油缸回收不动。
通过上述分析，现场发生的油缸不同步回收、双向液压锁开启压力增高、油缸无杆腔至双向液压锁之间的密封损坏等现象均可以得到解释。
1.3现场处理方案
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从图2的受力分析可以得知，当油泵向油缸无杆腔供油，油缸活塞杆回收，活塞杆的运动方向与重力方向一致，要使油缸活塞杆匀速运动，必须满足：A2P2=G+A1P1，式中A1、A2分别为油缸有杆腔面积和油缸无杆腔面积，P1、P2分别为油缸有杆腔和无杆腔的压力。即必须有足够的P2，油缸才能匀速下降，不致失速。
将油缸的有杆腔油口和无杆腔油口（必须在双向液压锁的后面）根据流量和油缸的速比相应改小。改小油缸无杆腔油口是为了使回油时产生背压，提供活塞杆重匀速下降的平衡力，防止油缸失速；改小油缸有杆腔油口是为了使油路产生一定的进油压力，保证各油缸的液压锁同时开启，油缸同时回收。
根据上述方案改制后的系统工作一切正常。
2、几种液压系统设计方案比较
上述改制方案虽然使该系统能够正常工作，但由于没有准确的数据支持，在对油缸各油口改动时，采取的措施是在满足通流能力的前提下尽量缩小孔径，以便建立起足够的双向液压锁开启压力，虽然解决了问题但压力损失大、系统能耗高、发热量大，所以在进行系统设计时不宜采用该方案。下面提出一些方案进行探讨。
2.1双向平衡弹簧锁紧平衡油路
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如图3所示，该油路在油缸上加装可调节开启压力的锥密封结构双向平衡阀，起到对油缸的锁紧作用和提供油缸活塞杆带载回收时的平衡压力。其工作原理是：当油缸顶升时，泵输出的油液经单向阀进入油缸的无杆腔，将负载顶起，同时该油路建立起来的压力通过液控油路将另一平衡阀的锥阀打开，油缸有杆腔回油。油缸带载下降时，泵输出的油液经油缸有杆腔油路的单向阀进入油缸的无杆腔，油缸无杆腔排除的油液进入该油路的平衡阀，由于此时该平衡阀的平衡锥阀和单向阀都是关闭的，油液无法流出，故油缸有杆腔油
