液壓故障實例分析與探討

魏 東

（河北翼凌機械制造總廠，河北石家莊 050307）

0 引言

液壓設備便于實現遠程自動化控制，但液壓元件都是精密元件，加工制造精度要求高。1980至1990年我國數控機床和數控系統剛剛起步，硬件設施和軟件控制水平的局限制約著液壓設備的發展。隨著數控機床和數控系統的逐漸普及，各種液壓設備快速進入機械加工行業，在液壓設備的使用過程中，必然要對其進行保養、維護和修理，對維修人員液壓理論基礎，分析判斷和解決故障的能力提出了更高的要求。

1 液壓系統組成及故障特點

液壓故障往往看似問題不大，但處理時間較長。一般來講，液壓故障對維修人員是個難點、短板，因為故障不直觀表現，無從下手。因此首先要了解液壓傳動工作原理，檢查和排除故障的要點是要熟悉和掌握系統的工作原理。液壓系統的每一個元件都有它的作用，應該熟悉每一個元件的結構及工作特性。液壓系統包括：動力元件，執行元件，控制元件，介質，輔助元件幾部分，液壓故障與這幾方面都有著密切的聯系，要從這些方面入手來分析、判斷、解決，只有弄清楚它們之間的關系，才能更好地排除故障。

2 液壓系統故障分析方法

分析液壓系統故障元件遵循的步驟：先簡單后復雜，先外圍后內部，分成幾個部分，列出與故障相關的元件清單，進行逐個分析，不可遺漏對故障有重大影響的元件。總體上液壓系統故障原因一個是壓力問題，一個是流量問題，還有方向問題，其中壓力決定于負載，速度決定于流量。

3 案例1

3.1 故障現象

一臺德國數控折彎機橫梁兩側油缸下降不同步，左側油缸下降時發生抖動，數控系統報警，無法正常使用，上升過程正常。

3.2 折彎機液壓工作原理（圖1）

（1）油泵啟動。電磁鐵全部不得電，泵①輸出油液通過換向閥⑧回油箱。橫梁滑塊保持不動。

（2）快降。電磁鐵 YI，Y2，Y3，Y7，Y8 得電。進油路：泵①→比例換向閥⑤→油缸上腔上位油箱→充液閥?→油缸上腔。回油路：油缸下腔→插裝閥?→電磁換向閥⑧→比例換向閥⑤→油箱。

說明：橫梁滑塊在自重作用下迅速下降，泵的流量不能滿足其需要的流量，橫梁油缸上部形成真空負壓，上位油箱的油液經充液閥?流入油缸上腔，補充上腔油液。因電磁換向閥?的電磁鐵Y8得電，插裝閥?的控制油口打開導通，使錐閥上移，主油路導通，大流量回油箱，起到快速下降作用。

（3）加壓。電磁鐵 YI，Y2，Y3，Y6，Y7得電，Y8斷電。慢降接近工件過程，系統內部設定1個轉換點，在距離工件上方50 mm處（可以自由設定），系統自動控制電磁換向閥⑥和?的電磁鐵Y6得電，Y8斷電，此時由于插裝閥?的控制油口與進油口相通，錐閥關閉，橫梁油缸下腔油液經過?⑨⑧⑤回油箱。

加壓過程由于回油經過節流閥?、順序閥⑨，背壓會升高，隨著控制油路壓力增大，將充液閥14關閉，使油缸上腔的壓力升高達到工件折彎所需的壓力要求，完成折彎。折彎機設定的最高壓力15.5 MPa，由溢流閥③設定。回油路：油缸下腔→節流閥?→順序閥⑨→換向閥⑧→比例換向閥⑤→油箱。

（4）減壓。電磁鐵 Y3，Y4，Y5，Y6，Y7得電，Y1，Y2斷電。此時比例換向閥⑤⑦的Y4，Y5得電，油缸上腔的高壓油液經比例換向閥流回油箱泄壓，避免油缸換向時的沖擊。

（5）上升。電磁鐵 Y3 ，Y4，Y5，Y7得電，Y6斷電。進油路：泵①→比例換向閥⑤→換向閥⑧→插裝閥?→換向閥?→油缸下腔。回油路：油缸下腔→充液閥?→上位油箱。

3.3 故障分析

由于設備老化，德文界面代碼復雜，工作參數不能更改，無法滿足生產需要，對系統剛剛完成國產化改造，改造完畢后試車發現如上故障。該設備屬于進口的二手設備，隨機資料不齊全，只有液壓原理圖，只能結合現場實物根據液壓原理圖進行分析判斷。該系統閥組集成度較高，比例閥和插裝閥價格和精度較高，其他如充液快放閥、節流閥、單向閥數量多且都集成在閥座內部，逐個拆裝檢查費時費力，也沒必要。關鍵要先找出故障點，然后再進行重點檢查排除。

3.4 故障排查

（1）對設備外圍進行常規檢查，如油泵電機旋向是否正確，油箱中的油液是否清潔，油缸及管路接頭是否滲漏。

（2）針對故障點重點檢查左側橫梁油缸，因系統改造前機床停機了一段時間，懷疑油缸內部竄油，如拆卸油缸單獨打壓檢查，工作量大，決定先把左右兩側油缸進油管進行互換，試車左側橫梁抖動沒有消除，左右兩個油缸同時發生竄油的可能性不大，可以排除油缸問題。

圖1 數控折彎機液壓原理

（3）要確定抖動現象發生在哪個過程，是快降過程還是慢降加壓過程。仔細觀察發現，抖動現象發生在慢降加壓過程，快降過程左右兩缸下降速度正常，說明充液閥?已經打開；慢降加壓時，把比例換向閥⑤⑦的電磁鐵互換后，故障依然沒有消除，比例換向閥的開口大小，可以在顯示界面上直接觀察到，顯示相同，排除了比例換向閥的問題。檢查中發現左右兩缸的電磁換向閥?指示燈顯示不一致，左側不亮右側亮，它們的線圈在加壓過程中應該同時斷電，把右側電磁閥?的插頭拔下后，試車抖動故障消除，說明問題出在電磁閥的控制上，重新設置后故障消除。抖動原因：左右兩側油缸，由于右側電磁換向閥?誤得電而下降速度快，左側下降速度慢，兩側下降不同步，折彎過程屬于閉環檢測，可以自動調整使橫梁保持水平，因左右兩側油缸行程誤差較大，產生抖動現象，抖動過大時系統報警。

（4）用測壓裝置對橫梁油缸的上下腔進行壓力檢測，（因當時沒有測壓裝置，所以先對其他部分進行檢查，如果先檢測壓力，可以快速發現問題），發現上升時下腔壓力2 MPa，快降、慢降加壓時上腔壓力0 MPa，慢速接近工件過程正常，說明節流閥?、順序閥⑨動作正常，判斷故障應該出在壓力控制上。選3 mm厚度的工件進行折彎試驗，發現不能折彎，檢測油缸上腔壓力仍然為0 MPa，但把工件下面墊高，使工件高度超過由快降轉換到慢降加壓的轉換點之上后，油缸上腔壓力恢復正常，說明油缸上腔壓力沒有建立起來。懷疑電磁換向閥⑥的電磁鐵線圈（注：插頭不帶指示燈）控制順序不對，導致充液閥沒有關閉，把電磁鐵線圈通斷順序改正后，機床壓力恢復正常。

此次液壓故障排查修理總結出的經驗是，對關鍵液壓閥的電磁鐵線圈插頭，最好更換成帶指示燈的，方便直接判斷是否得電，得電順序是否正確。表面看只有1個問題，實際存在2個故障，通過檢測油缸壓力，使問題直接顯露出來。所以說壓力檢測非常重要，壓力表可以幫助直接發現問題。準確判斷出故障點，就可以快速解決故障。

4 案例2

旋轉工作臺液壓鎖緊系統，要求4個鎖緊油缸的壓力長時間保持在10 MPa，不能有泄漏，鎖緊壓力降低，會造成加工過程中工作臺鎖緊失效，影響工件的加工精度。

（1）故障現象。油泵頻繁啟動，工作臺鎖緊失效。

（2）故障分析及處理。經過現場檢查，鎖緊缸和管路接頭沒有滲漏。懷疑是換向閥和溢流閥失效內泄。拆下溢流閥后用手壓泵進行打壓試驗，溢流閥的溢流口無卸荷，保壓正常。兩位四通換向閥，手動試驗換向閥故障檢測按鈕，閥芯運動靈活，沒有卡滯現象，其長期使用后，內泄比較嚴重。更換新換向閥，新閥在正常使用一段時間后，發現保壓時間不斷縮短，油泵電機頻繁啟動，使得油泵電機線圈發熱燒損。通過檢查分析夏季廠房溫度高，油液黏度降低，油稀時內部泄漏明顯加大，不能保壓。用YN68#液壓油代替后，保壓時間明顯好轉，達到使用要求。

5 結語

液壓系統經常出現的故障中，有很多都是由于液壓油受污染引起的，雜質進入循環系統，導致泵磨損加速，閥芯卡死，內控口、阻尼孔堵塞，錐面磨損密封不嚴造成內泄失效，所以一定要保持油液的純凈，同時不應隨便拆卸精密元件。