工程机械液压传动系统故障分析与排除方法

　　摘　要：本文阐述了工程机械液压传动系统的故障分类、常用检测方法，详细介绍了工程机械液压传动系统故障的预防措施，并以PC200-5型挖掘机为例，介绍了其液压传动系统常见故障及排除方法。
　　关键词：液压传动系统；故障；检测；排除
　　1　工程机械液压传动系统故障的特点
　　工程机械液压传动系统主要是由液压泵、控制阀、变矩器、变速器和动力换挡变速阀等组成、其故障通常表现为行走无力或液压离合器接合不良。工作装置液压系统主要由液压泵、控制阀、液压马达和液压缸组成，其故障主要表现为马达的行走或回转无力、液压缸活塞的伸出和缩回迟缓。这两种系统故障的共同特点为：系统压力不足。所以工程机械液压传动系统故障可大致分为以下三类：
　　1.1 压力异常
　　一般工程机械液压系统管路设计时预留很多压力测点，使用压力表测出读数，与正常值比较分析即可确定引起压力异常的液压元件。
　　1.2 速度异常
　　逐一调节工程机械上的节流阀、调速阀及变量泵变量机构，对应测试执行元件的速度范围值，与设计值比较分析即可确定。
　　1.3 动作异常
　　切换工程机械上每个换向阀，观察相关执行元件的动作状态是否正常，即可找出异常换向阀，再检查动作顺序和行程控制，找出异常处。
　　2　工程机械故障的常用检测方法
　　2.1 简易故障诊断法
　　是目前Z常用的方法，它是靠维修人员凭个人的经验，利用简单仪表根据液压系统出现的故障，客观的采用问、看、听、摸、闻等方法了解系统工作情况，进行分析、诊断、确定产生故障的原因和部位，具体做法如下：
　　①询问设备操作者了解设备运行状况。其中包括：液压系统工作是否正常；液压泵有无异常现象；液压油检测清洁度的时间及结果；滤芯清洗和更换情况；发生故障前是否对液压元件进行了调节；是否更换过密封元件；故障前后液压系统出现过哪些不正常现象；过去该系统出现过什么故障，是如何排除的等，需逐一进行了解。
　　②看液压系统工作的实际状况，观察系统压力、速度、油液、泄漏、振动等是否存在问题。
　　③听液压系统的声音，如：冲击声；泵的噪声及异常声；判断液压系统工作是否正常。
　　④摸温升、振动、爬行及联接处的松紧程度判定运动部件工作状态是否正常。
　　总之，简易诊断法只是一个简易的定性分析，对快速判断和排除故障，具有较广泛的实用性。
　　2.2 液压系统原理图分析法
　　根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障，找出故障产生的部位及原因，并提出排除故障的方法。液压系统图分析法是目前工程技术人员应用Z为普遍的方法，它要求人们对液压知识具有一定基础并能看懂液压系统图掌握各图形符号所代表元件的名称、功能、对元件的原理、结构及性能也应有一定的了解，有这样的基础，结合动作循环表对照分析、判断故障就很容易了。所以认真学习液压基础知识掌握液压原理图是故障诊断与排除Z有力的助手，也是其它故障分析法的基础。必须认真掌握。
　　2.3 其它分析法
　　液压系统发生故障时，往往不能立即找出故障发生的部位和根源，为了避免盲目性，人们必须根据液压系统原理进行逻辑分析或采用因果分析等方法逐一排除，Z后找出发生故障的部位，这就是用逻辑分析的方法查找出故障。为了便于应用，故障诊断专家设计了逻辑流程图或其它图表对故障进行逻辑判断，为故障诊断提供了方便。
　　3　工程机械故障的预防方法
　　（1）保证液压油的清洁度，正确使用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品（详参《工程机械油料手册》），防止液压油中侵人污物和杂质。因为在液压传动系统中，液压油既是工作介质，又是润滑剂，所以油液的清洁度对系统的性能，对元件的可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度极高，对油液中的污物杂质所造成的淤积、阻塞、擦伤和腐蚀等情况反应更为敏感。造成污物杂质侵入液压油的主要原因，一是执行元件外部不清洁；二是检查油量状况时不注意；三是加油时未用120目的滤网过滤；四是使用的容器和用具不洁净；五是磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；六是检查修理时，热弯管路和接头焊修产生的锈皮杂质清理不净；七是油液贮存不当等等。在使用检查修理过程中，应注意解决这些问题，以减少和防止液压系统故障的发生。
　　（2）防止液压油中混入空气，液压系统中液压油是不可压缩的，但空气可压缩性很大即使系统中含有少量空气，它的影响也是非常大的。溶解在油液中的空气，在压力较低时，就会从油中逸出产生气泡，形成空穴现象；到了高压区，在压力的冲击下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统产生噪音。同时，气体突然受到压缩时，就会放出大量的热能，因而引起局部受热，使液压元件和液压油受到损坏，工作不稳定，有时会引起冲击性振动。故必须防止空气进入液压系统。具体做法：一是避免油管破裂、接头松动、密封件损坏；二是加油时，避免不适当地向下倾倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液压泵入口滤油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空气分离出来。
　　（3）防止液压油温度过高，液压系统中的油液的工作温度一般在30℃-80℃范围内比较好，在使用时必须注意防止油温过高。如油箱中的油面不够，液压油冷却器散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速过高，选用油液粘度不正确，它们都会使油温升高过快。粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使泄漏增多，因此在使用中能注意并检查这些问题，就可以预防油温过高。此外对液压油定期过滤，定期进行物理性能检验，既能保证液压系统的工作性能，又能减少液压元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。
　　4　工程机械常见故障的排除方法（以PC200-5型挖掘机为例）
　　PC200-5型挖掘机，液压系统的调定压力为30MPa，小于该压力则为系统压力偏低。液压系统的故障主要表现在两个方面：大臂举升缓慢无力；回转缓慢无力。引起两个故障的主要原因是工作油压偏低，而造成压力偏低的主要原因是堵塞和泄漏。油路畅通、密封好是系统正常工作的保证，堵塞和泄漏是Z常见的液压传动故障，因此检查液压传动故障一般从液压油路方面开始检查。以下是对液压系统不同故障现象的诊断和排除方法。
　　4.1 大臂举升缓慢无力，而其它动作正常
　　4.1.1 故障诊断
　　在液压系统中，如只是动臂举升缓慢无力，而转斗翻转正常。从工作原理图不难看出：其它工作正常，这说明工作泵、总安全阀是正常工作的，他们所提供给整个系统的压力足够，同时也说明泵进油端的管路和滤油器以及油箱的油量、油质没问题。此时只需检查大臂滑阀、大臂油缸、大臂部分的油管、及其密封件了。
　　（1）检查油路堵塞情况
　　先作常规处理，拆下油管，拆下大臂滑阀阀体、阀杆及相关部件进行清洗，把油道清洗干净并用压缩空气吹通吹干。
　　（2）检查油路泄漏情况
　　液压系统的泄漏一般都是在使用一段时间后产生。从表面现象看，多为密封件失效、损坏、挤出或密封表面被拉伤等造成。主要原因有：油液污染、密封表面粗糙度不当、密封沟槽不合格，管接头松动、配合件间隙增大、油温过高、密封圈变质或装配不良等。泄漏分为内泄漏和外泄漏，通常故障主要由于内泄漏引起。
　　（3）内泄漏故障的处理
　　该部分内泄漏主要产生于动臂滑阀和油缸内泄漏。内泄漏主要发生于阀体和油缸内部，不易检查。但我们可以借助一些辅助方法来判断泄漏情况。
　　（4）对大臂油缸的检查
　　当大臂油缸活塞收到底后，拆下无杆腔油管，使大臂油缸有杆腔继续充油。若无杆腔油管口有大量工作油泄出，说明液压缸发生内漏; 也可以使铲斗装满载荷，举升到极限位置，大臂操纵杆置于中位，并使发动机熄火，观察大臂的下沉速度；然后，将大臂操纵杆置于上升位置，如果这时大臂下沉速度明显加快，也说明内漏发生在液压缸；如果下沉速度变化不明显，则内漏原因出在大臂滑阀。
　　（5）对大臂滑阀的检查
　　大臂滑阀的泄漏主要是因为阀杆与阀体的配合间隙太大、调压弹簧损坏、阀内密封件损坏等。检查阀杆和阀体的配合间隙，检查压力弹簧，看阀体内密封件是否有损坏。
　　4.1.2 排除方法
　　如油缸内泄漏测试结果超过规定值，应予以拆开作进一步检查，如密封圈损坏则更换，如缸壁拉伤严重则更换；如动臂阀磨损严重则更换。
　　4.2 大臂工作正常；小臂（铲斗）工作缓慢无力
　　4.2.1 故障诊断
　　在液压系统中，如大臂工作正常；小臂（铲斗）工作缓慢无力。从工作原理图不难看出：大臂举升正常，这说明工作泵、总安全阀是正常工作的，同时也说明泵进油端的管路和滤油器以及油箱的油量、油质没问题。此时只需注意检查小臂（铲斗）工作滑阀、安全阀、及其密封件。
　　4.2.2 排除方法
　　液压传动故障诊断与排除方法大同小异，同样小臂（铲斗）部分与大臂部分的故障处理方法也基本相同，因此对于处理小臂（铲斗）工作部分的故障可参照1故障现象的处理方法进行操作。
　　4.3 大臂举升缓慢无力；回转缓慢无力
　　4.3.1 故障诊断
　　在工作装置液压系统中，大臂和回转工作都不正常，引起这一原因比较多，它可能包含了前面故障现象外，还与总安全阀、液压泵、滤油器、液压油、分配阀进回油路故障有关。由于涉及点比较多，我们可从由易到难、从关键点开始检查起。我们先检查Z直观的点，检查油箱油量足不足，检查液压油的清洁度、颜色、粘度、稠度和气味。液压油从高压侧流向低压侧而没有作机械功时，液压系统内就会产生热。液压油温度过高，会使密封件变质和油液氧化至失效，会引起腐蚀和形成沉积物，以至堵塞阻尼孔和加速阀的磨损，过高的温度将使阀、泵卡死。有问题先排除，接着检查几个关键部位。从几率上来讲，大臂滑阀和回转滑阀同时损坏，大臂油缸和回转油缸同时发生内泄漏的可能性比较少。因此我们首先进行系统压力的检测。系统压力的检测：在测压点装上40MPa量程的压力表，发动机在额定转速下，将大臂提升到Z高位置，此时表显示Z高压力，此时读数应为27MPa-28MPa。
　　4.3.2 排除方法
　　如果系统压力偏低，应主要从以下几个方面分析和排除：
　　（1）分配阀有内漏：分配阀内泄漏主要原因有：总安全阀的主阀芯被卡死，阀杆与阀体的配合间隙太大，调压弹簧损坏，阀内密封件损坏或阀体有砂眼等。拆检总安全阀的锥阀是否被卡住；检查阀杆和阀体的配合间隙，正常的配合间隙应在0.005mm-0.025mm之间，修理极限为0.04mm；检查主阀芯于主阀套配合间隙，正常配合标准间隙为0.010mm-0.018mm ，修理极限为0.03mm 。检查压力弹簧及阀内密封件是否有损坏。
　　（2）工作泵内漏：泵内漏表现为：工作时噪声大、发动机转速越高，则噪声越大；在滤油器中可见到大量铜屑。应拆检泵，如有损坏，应修复或更换。
　　（3）在检查并处理好在系统总的压力问题后，如仍工作不正常则可按1、2条分别对动臂部分和转斗部分排除。
　　（4）若以上检查都正常时，则测量相应工作油路的压力，用压力表测得，当处于“回转”、“大臂提升”两种工作状态时，其工作油路的压力仅为10MPa，先导控制系统油压仅为0.5MPa（正常值为2.5MPa）。而处于其它工作状态的工作油压、先导控制系统油压符合正常值，后对液压的工作原理图进行仔细分析，发现回转控制优先的先导油路与大臂控制优先的先导油路与左行走控制阀、直线行走阀的油路可相通，因此初步判断可能由于“左行走控制阀”中有高压油作用于“直线行走梭阀”，至使“直线行走梭阀”的阀蕊不在中位，“回转”和“大臂提升、下降”的先导控制油路通过“梭阀”、“直线行走阀”后被旁通泄压，后轻微操作“左行走”操作手柄时，“回转”和“大臂提升”两者动作有所加快，因此判断“ 左行走控制阀”的端部“弹簧和油封”损坏，经拆卸“左行走控制阀”发现油封、弹簧已明显损坏，更换新弹簧及油封后，该故障排除。
　　总之，当工程机械液压系统出了故障，不要盲目处理，按照“先易后难、先外后内、先重点后一般”的顺序分析和解决问题，一般先检查外部泄漏情况，检查油量油质，检查堵塞情况，对于元器件内部磨损引起的故障，要先弄懂原理后作针对性的检查，通过对工程机械液压系统更加深入的了解和掌握，不断提高技术和工作能力，才能更好的解决好液压设备使用者面临的主要问题，管理好工程机械的液压系统。当系统出现问题时能找出引起系统故障真正的原因，更多的工作是从平时的日常点检开始，注重设备检查和维修工作的细节，在故障早期就将引起故障的各种因素消除，通过对工作循环不断的改进与提高，从而使预知维修工作能在不断变化的工作环境中更进一步，确保设备发挥更大的效益。