工程機械液壓系統故障現場的診斷

摘要：本文對工程機械液壓系統故障現場的診斷方法進行了簡要論述。

關鍵詞：工程機械液壓系統 故障診斷

0 引言

液壓傳動因其獨有的優點已廣泛用于各種工程機械。但工程機械的液壓系統因油液的易污染性和液壓元件對污染油液的敏感性而故障頻發。液壓系統故障現場診斷更加困難，且因現場條件的特殊而具有其自身的一些特點，其一是要求快速診斷，生產現場設備一旦發生故障，影響的不僅是此臺設備本身的生產，而往往是整個生產系統，由此而帶來巨大的經濟損失。如能在現場準確、快速的診斷出故障的所在部位和原因，并及時排除，將對加快工程進度、減少經濟損失有重要意義。現介紹幾種簡單實用的方法。

1 直觀檢查法

1.1 問 向駕駛員了解情況，對故障產生時機器的狀態，聲音等都要做詳盡了解，避免了小題大做，化易為難。主要了解機器有哪些異常現象；故障是突發的還是漸發的；使用中是否存在違規操作，維修保養情況；液壓油牌號是否正確及更換的情況；故障發生的時機，即是在工作開始時還是在作業一段時間后才出現的，等等。獲得這些信息后，即可基本確定該液壓系統所出現故障的特點。一般來說，突發性故障，大多是因液壓油過臟或彈簧折斷造成閥封閉不嚴引起的；漸發性故障，則多數是因元件磨損嚴重或橡膠密封、管件老化而出現的。如一臺952D裝載機，在給變速器換完油后發現機器行走無力。變矩器油溫過高。經詢問發現，所加傳動油號錯誤，在弄清了引發故障的原因后，故障得以迅速排除。

1.2 看 “看”就是通過眼睛查看液壓系統的工作情況。

1.2.1 油質、油量的檢查。此內容看似簡單，實施起來卻常被忽視。如一臺966D裝載機（其行走機構為液壓力傳動系統），駕駛員放假時已將變速器油放完。待工地搬遷后助手來開車時，發現機器不能行走，原以為是出了大故障，但維修人員在現場只作憑聽聲音、檢查油尺就解決了問題，避免了大事故的發生。又如，一臺日立EX220-2挖掘機，在修理完液壓缸后發現液壓油不足，而現場采購的液壓油為土法提煉的再生油，續加到油箱后造成了油質的污染。變質起泡，致使機器動作無力，更換液壓油后故障得以排除。因此，對油質，油量的檢查必須引起足夠的重視；否則將燒壞液壓泵，損壞傳動系統。

1.2.2 檢查各種濾芯。濾油器是液壓系統的清潔工具，在故障診斷時，檢查濾油器（臺濾油器的臟污程度、濾芯上各種雜質的性狀等）可為進一步分析故障提供依據。如一臺加騰HD820型挖掘機，在運轉了4000h左右后發現整機無力；拆檢其液壓系統濾油器時，發現濾芯損壞，堵住了回油口，更換濾芯后故障得以排除。

1.3 聽 “聽”就是用耳朵檢查液壓系統有無異常響聲。正常的機器運轉聲響有一定的節奏和音律，并保持穩定。因此，熟悉和掌握這些規律，并保持穩定。因此，熟悉和掌握這些規律，就能準確地診斷出液壓系統是否工作正常；同時，根據節奏和音律的變化情況，以及不正常聲音產生的部件，就可確定故障發生的部件，就可確定故障發生的部位和損傷程度。如高音刺耳的嘯叫聲，通常是吸進了空氣；液壓泵的“喳喳”或“咯咯”聲，往往是泵軸或軸承損壞；換向閥發出“哧哧”的聲音，是閥桿開度不足；粗沉的“嗒嗒”聲，可能是過載閥過載的聲音。若是氣蝕聲，則可能是濾油器被污物堵塞、液壓泵吸油管松動或油箱油面太低等。

1.4 摸 “摸”就是利用靈敏的手指觸覺，檢查壓系統的管路或元件是否發生振動、沖擊和油液溫升異常等故障。如用手觸摸泵殼或液壓件，跟據冷熱程度就可判斷出液壓系統是否有異常溫升，并判明溫升原因及部位。若泵殼過熱，則說明泵內泄嚴重或吸進了空氣。若感覺振動異常，可能是回轉部件安裝平衡不好、緊固螺釘松動或系統內有氣體等故障。

2 對換診斷法

現場維修中常采用不用儀器的對換診斷方法，這種方法常在不同型號機器進行整體測試時使用，即若現場無檢測儀器或被查元件比較精密而不宜拆開時，可換上其它同型號機器上元件再進行檢查，即能快速地診斷出有否故障。如一臺CAT320L挖掘機在工作不到500h時，工作裝置液壓系統無力，當時現場無檢測儀器，根據經驗初步判斷主安全閥有故障；可是現場解體主安全閥，發現先導針閥錐面并無明顯的磨損和傷痕，遂將同場另一臺同型號的320L挖掘機上的主安全閥與該安全閥進行了對換，試機后故障被排除。這種對換診斷法簡單易行，但須判斷準確。

3 儀表測量檢查法

儀表測量檢查法就是借助對液壓系統各部分液壓油的壓力、流量和油溫的測量來判斷該系統的故障點。在一般的現場檢測中，由于液壓系統的故障往往表現為壓力不足，容易查覺；而流量的檢測則比較困難，流量的大小只可通過執行元件動作的快慢作出錯誤的判斷。因此，在現場檢測中，更多地采用檢測系統壓力的方法。

如，一臺日立EX220-5型挖掘機，工作中發現行走向右跑偏，懷疑是行走系統左、右壓力不均勻。檢測行走系統壓力時發現，左邊為32MPa，右邊為26MPa，經調整右側行走安全閥的壓力后，排除了故障。

又如，一臺美國產RS-425型路拌機，故障現象為行走無力。檢測時發現，當液壓馬達壓力為10MPa時驅動輪不動，即馬達不轉動，這充分說明馬達內部泄漏比較嚴重。拆檢馬達發現，配流盤和柱塞副磨損均很嚴重，表明判斷正確。磨削配流盤、更換柱塞副，裝配后試機時一切恢復正常。

4 電腦診斷

隨著機電液一體化在工程機械上的廣泛應用，單一的壓力測試已不能滿足現場檢測的需要，現在越來越多的進口工程機械，其故障診斷要借助專門的檢測電腦來完成，檢測電腦所測數據豐富、體積小且攜帶方便。如一臺日立EX220-2挖掘機，工作裝置液壓系統無力，當操作挖掘機手柄時，伴隨發動機變聲并冒濃煙。利用檢測電腦檢測時發現，液壓泵流量無顯著變化，壓力升高時發動機變聲，經分析認為，液壓泵流量太大，斜盤無法調整流量。解體液壓泵伺服閥，發現伺服閥與液壓泵流量調整斜盤的連接銷軸斷裂，更換銷軸后故障被排除。

5 原理推理法

工程機械液壓系統的基本原理都是利用不同的液壓元件、按照液壓系統回路組合匹配而成的，當出現故障現象時可據此進行分析推理，初步判斷出故障的部位和原因，對癥下藥，迅速予以排除。例如，有一臺卡特E200B型挖掘機，在沒有工作載荷時啟動正常，運轉平穩和加速有力，但在正常工作載荷時發動機則冒黑煙、轉速下降。根據無工作載荷時的情況，可排除發動機動力不足的故障，同時只能在液壓系統中找原因。而根據正常工作載荷時的狀況，可初步判斷為發動機處于超負荷工作狀態，這時就需要根據液壓泵的工作原理進行分析。

該挖掘機的液壓系統采用了雙泵式恒功率變量系統。所謂“恒功率變量”是指液壓泵的輸出流量與壓力能自動調節，并與發動機地功率相匹配，從而使發動機能正常工作在最佳工作點，發揮最大效率。因此，可以認為發動機的功率等于定值，發動機的輸出功率N發等于液壓泵地輸入功率N入。

N入＝PQ/612η

式中 P——液壓泵的輸出壓力

Q——液壓泵的輸出流量

η——液壓泵的工作效率

從公式可知，當工作裝置正常工作時，即液壓泵輸出壓力達到額定值時，而輸出流量卻未調至匹配值，發動機則處于超負荷的工作狀態。經解體伺服液壓缸發現，彈簧已折斷，故造成了上述故障。更換彈簧后，工作恢復了正常。

對于現場液壓系統的故障，可根據液壓系統的工作原理，按照動力元件→控制元件→執行元件的順序在系統圖上正向推理分析故障原因。如果一挖掘機動臂工作無力，從原理上分析認為，工作無力一般是由于油壓下降或流量減小造成的。從系統圖上看，造成壓力下降或流量減小的可能因素有：一是油箱，比如缺油、吸油濾油器堵塞、通氣孔不暢通；二是液壓泵內漏，如液壓泵柱塞副的配合間隙增大；三是操縱閥上主安全閥壓力調節過低或內漏嚴重；四是動臂液壓缸過載閥調定壓力過低或內漏嚴重；五是回油路不暢等。考慮到這些因素后，再根據已有的檢查結果排除某些因素，縮小故障的范圍，直至找到故障點并予以排除。

現場液壓系統故障診斷中，根據系統工作原理，要掌握一些規律或常識；一是分析故障過程是漸變還是突變，如果是漸變，一般是由于磨損導致原始尺寸與配合的改變而喪失原始功能；如果是突變，往往是零部件突然損壞所致，如果彈簧折斷、密封件損壞、運動件卡死或污物堵塞等。二是要分清是易損件還是非易損件，或是處于高頻重載下的運動件，或者為易發生故障的液壓元件，如液壓泵的柱塞副、配流盤副、變量伺服和液壓缸等。而處于低頻、輕載或基本相對靜止的元件，則不易發生故障，如換向閥、順序閥、滑閥等就不易發生故障。掌握這些規律后，對于快速判斷故障部位可起到積極的作用。

6 結論

液壓系統的元件和介質都工作在密閉的油路中，其故障既不像機械設備那樣直觀易見，也不像電氣設備那樣方便易檢，較難檢查和診斷，并隨著機電液一體化技術和各種控制技術的不斷引入，而趨嚴重。這就要求在實際工作中不斷地累積、完善，以便在生產現場設備一旦出現故障要在很少拆裝的情況下就能快速準確診斷，迅速便捷排除。