谈液压系统的故障诊断与排除

　　摘 要：一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣、系统的污染防护和处理、故障的诊断与排除。而最后一点正逐渐变的越来越重要。
　　关键词：液压系统 故障 诊断与排除
　　一个完整的液压系统由以下四部分组成 ：
　　(1)动力装置——最常见的形式就是液压泵，是将电动机输出的机械能转换成油液液压能的装置。其作用是向液压系统提供压力油。
　　(2)执行装置——包括液压缸和液压马达，是将油液的液压能转换成驱动负载运动的机械能的装置。
　　(3)控制调节装置——包括压力、流量、方向等控制阀，是对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。
　　(4)辅助装置——包括上述三部分以外的其他装置，例如油箱、过滤器、油管等。它们对保证液压系统正常工作起着重要的作用。
　　一、 液压故障的诊断
　　(一)液压故障的分类
　　液压工程机械的故障最终主要表现在液压系统或其回路中的元件损坏,伴随漏油、发热、振动、噪声等现象，导致系统不能发挥正常功能。
　　故障按性质，可以分为突发性(急性)及缓发性(慢性)两种。突发性的特点是偶然性。它与使用时间无关，如管路破裂、液压元件卡死、油泵压力失调、速度突然下降、液压震动、噪声、油温集聚上升等，故障难以预测与预防;缓发性的特点是与使用时间有关，尤其是在使用寿命的后期表现明显，主要是与磨损、腐蚀、疲劳、老化、污染等裂化因素有关，故障通常可以预防。
　　按故障发生的原因，可以分为人为和自然的两种。由于设计、制造、安装、使用、及维护不当造成的故障称为认为故障;由于不可抗拒的自然因素(如磨损、腐蚀、老化、以及环境等因素)产生的故障属于自然故障范围。
　　(二) 液压系统的故障诊断步骤
　　1、排除前的准备工作 阅读设备的使用说明书，掌握以下情况：系统的结构、工作原理、性能及设备对液压系统的要求;液压系统中所采用的各种元件的结构，工作原理和性能;阅读设备使用有关的档案资料。由于一故障可能是由多种不同的原因引起的，而这种不同的原因所引起的同一故障有一定的区别，因此在处理故障时首先要察清故障现象，认真仔细的观察，充分的掌握其特点，了解故障产生的前后设备的运转状况，察清故障是在什么条件下产生的，弄清与故障有关的其他因素。
　　2、分析判断：在现场检查的基础上，对可能引起故障的原因做初步的分析判断，初步列出可能引起故障的原因。
　　3、调整实验：调整试验就是对仍然运转的设备经过上诉分析判断后所列出的故障原因进行压力、流量、和动作的循环试验，进一步的证实并找出哪些更可能是引起故障的原因。调整试验可以按照已经列出的故障原因，依照先易后难的顺序一一进行;如果把握不大，也可以首先对怀疑叫大的部位直接进行试验。
　　4、拆卸检查：拆卸检查就是对经过调整试验后，进一步认定的故障部位进行打开检查。拆卸时，要注意保持该部位的原始状态，仔细检查有关部位，不可用脏手乱摸有关部位，以防手上的污物粘到该部位上。
　　5、处理：对检查出的故障部位修复或更换，勿草率处理。
　　6、重试与效果测试：按照技术规程的要求，仔细认真的处理。在故障处理完毕后，，重新进行试验与测试。注意观察其效果，并与原来的故障现象对比。如果故障已经消除，就证实了故障的分析与处理是正确的;如果故障还未消除，就要继续处理，直到消除故障。
　　(一)液压泵的故障与排除
　　液压泵分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。齿轮泵的工作压力低，叶片泵与柱塞泵的工作压力较大，柱塞泵一般用在工程机械上压力高的场合。
　　1、齿轮泵故障与排除
　　(1)齿轮泵密封性差产生漏气
　　1)减小内漏气方法：适当调整泵的运动间隙，如泵体的运动间隙，如泵体与前后端盖因装配时有毛刺或平面度不良造成时，用油时修整毛刺;在平板上用金刚砂石研磨或在平面磨床上修磨，使平面度不大于0.0005mm。
　　2)现有泵盖有采用塑料压盖的，但是因塑料冷缩，造成密封不良。这时的解决办法：可用丙酮或无水酒精将前后端孔和压盖清洗干净，再用环氧树脂涂敷密封，待胶干后才能启动泵。
　　(2)噪声大、压力波动大
　　1)首先，从外部检查。检查油管、安装架、机架是否松动。若有松动，要紧固，否则将产生共振。
　　2)齿行精度不高或接触不良
　　调换齿轮精度高的齿轮。也可以采用对研修整。
　　3)泵进入空气
　　从进油口泵轴密封处进或从泵体泵盖渗入空气。
　　4)齿轮与端盖之间的轴向间隙过小。
　　将齿轮拆下放在平面磨床上磨去少许，使齿厚比泵体薄0.02-0.04mm。
　　5)泵与电动机连接的连轴器碰察。
　　泵与电动机应采用柔性连接，并适当调整其位置，使其不在发生磨察。若连轴器中的圆柱、橡胶圈损坏，应进行更换，且安装时应保证两者同轴度在0.1mm范围内。
　　(3)容积效率低，流量不足，压力提不高。
　　1)齿轮磨损或齿面较毛，齿轮啮合间隙太大，产生内泄，更换新泵。
　　2)轴向、径向间隙过大，内泄严重。
　　重新选择泵体，保证轴向间隙在0.02-0.04mm之间，径向间隙在0.03-0.1mm之间。
　　3)各管道连接处产生泄漏，紧固各连接处螺母。若发现管路破裂，界面套损坏等情况，更换新的。
　　4)因溢流阀故障使压力有些如油池。
　　检查溢流阀：滑阀内阻尼孔堵塞或滑阀有毛刺被卡死需清洗。并用金相砂纸将滑阀修光。弹簧断裂或品质不好，更换弹簧。滑阀与阀体孔磨损严重，更换溢流阀。
　　(4).机械效率
　　1)轴向径向间隙较小，啮合齿轮旋转时，与泵体孔或前后端盖碰察，重新配合间隙使之在规定的范围之内，
　　2)装配时前后端盖孔与轴的同轴度欠佳，滚针轴承质量较差或损坏，影响轴的旋转，两轴上的弹性挡圈因挡圈脚太长，轴旋转时碰察端盖。
　　重新装配调整。手动旋转主动轴感觉无碰察感觉。滚针轴承有问题应更换。
　　3)泵与原动件的联轴器同轴度未调整好，要求同轴度不大于0.1mm。
　　(5)密封圈被冲出
　　1)密封圈与泵前盖配合太松，应稍有过盈的配合。
　　2)泵体方向反装，使出油口接通卸荷槽而产生压力，将密封圈冲出，应纠正配合方向。
　　3)泄露通道被污物堵塞，清除污物。
　　(6)压盖在运转时活塞被冲出
　　1)压盖堵塞了前后盖板上的回油管路，造成回油不畅而产生很大压力。将压盖重出。
　　将压盖倾角增大一些，使压盖压入端盖后不回堵塞回油通道。
　　2)泄露通道被污物阻塞，产生了压力，疏通污物。
　　(7)泵的压力低或者完全没有压力
　　泵空载时无压力是自然现象，但有载荷时，无压力就应该检查。
　　1)进油管是否漏气，堵塞。
　　2)泵内漏是否过大。
　　3)溢流阀压力调的是否过低，工作是否正常。
　　4)泵中齿轮，轴承是否损坏，零件是否松动。
　　2、叶片泵和叶片马达的故障
　　叶片泵和叶片马达具有运动平稳、噪声小、容积效率高等优点;缺点是对油液的污染较敏感、结构较齿轮泵齿轮马达复杂，中高压叶片泵适用于工程机械。液压马达适用于磨床、自动线以及随动装置系统中。
　　3、柱塞泵和柱塞马达常见故障
　　柱塞泵和柱塞马达分为轴向柱塞泵和柱塞马达和径向柱塞泵和柱塞马达，柱塞泵和柱塞马达具有结构紧凑、单位功率体积小、重量轻、容积效率高、工作压力大、易变量等优点;缺点是结构复杂、造价高、对油的污染敏感、使用和维修要求严格。径向柱塞泵和柱塞马达输出转矩低、驱动转矩大，多称为低速大转矩马达适用于大功率场合，常用的有曲轴连杆式、静力平衡式、和内曲线式。
　　(二)液压缸的故障排除
　　液压缸是液压系统的执行元件之一，它与液压马达统称为液动机。液压缸用来执行直线往复运动，其特点是结构简单、维修方便、质量小、传力大、运动惯性小、可以频繁换向，易实现远控和自控。为了满足各种机械的不同用途的需要，按压力的方式分为单作用液压缸和双作用液压缸;按其结构特点可分为柱塞式液压缸和活塞式液压缸 伸缩式液压缸和摆动式液压缸。
　　(三)液压控制阀故障诊断
　　液压控制阀的故障是引起液压系统的故障的主要原因之一，因而对液压控制故障的诊断，就能极大的提高液压系统的工作稳定性、可靠性、控制精度及寿命。液压控制阀分方向控制阀(换向阀、多路换向阀、单向阀等)、压力控制阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等)、流量控制阀(节流阀、调速阀)3类
　　1、单向阀及控制单向阀液压故障诊断
　　单向阀的主要作用就是控制油液的单方向流动。单向阀包括单向阀和液控单向阀。单向阀常见的故障有：单向阀控制失灵;液控单向阀的液控不灵;泄露和噪声等。
　　2、溢流阀常见故障与排除
　　溢流阀的作用有两个：一是在系统中起安全保护作用，在液压系统正常工作时溢流阀处于关闭状态，只有在系统压力超过规定的值时溢流阀才打开溢流，使系统压力不在增加，防止系统过载;二是维持系统压力基本恒定，溢流阀用来保持液压泵出口压力恒定，并将多余的油液流回油箱，即溢流稳定。
　　溢流阀主要性能要求是：调压范围大，条压偏差小、压力摆动小、动作灵敏，压力损失小，噪声小、泄露量小。按结构类型及工作原理，溢流阀分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。溢流阀名牌上所标注的额定压力、额定流量，是阀允许的使用的最高的的工作压力和允许通过的最大流量。美一种型号的溢流阀有一定压力调节范围，调节调压弹簧的欲紧度即可选择溢流阀的调压能力。此外，还可以用更换调压弹簧的方法来扩大其调压范围。
　　3、顺序阀常见故障与排除
　　顺序阀是以压力为控制信号，在一定的控制压力作用下能自动的接通或切断某一油路的压力控制阀。起基本的功用是控制多个执行元件的顺序动作。按其结构原理可分为直动式和先导式两类。
　　顺序阀的常见故障有：
　　(1)出油腔始终出油不能关闭
　　1)由于制造精度差或配合间隙过小，使滑阀在打开位置卡死。
　　研磨滑阀与阀体孔，使配合间隙符合要求。
　　2)油液太脏，滑阀在打开位置被卡死
　　检查油质，过滤或更换，清洗滑阀与阀体，使滑阀能够灵活移动。
　　3)锥阀与锥阀座孔接触不良或磨损严重。
　　修磨锥阀并研磨座孔，使密封良好。
　　4)调压弹簧断裂。
　　更换弹簧。
　　5)滑阀弹簧太软，使滑阀不能复位。
　　更换软硬合适的弹簧，使滑阀在弹簧力下能复位。
　　(2)出油腔不出油始终关闭
　　1)滑阀与阀体孔配合间隙太大，使滑阀两端窜油，滑阀在关闭位置上卡死。
　　重配滑阀，保证配合间隙在规定的范围内。
　　2)滑阀与阀体孔制造精度差或配合间隙过小，使滑阀在关闭位置卡死。
　　修磨滑阀并研磨阀体孔，使配合间隙符合要求。
　　3)油液太脏，阻尼孔被堵塞或使滑阀在关闭位置上卡死。
　　检查油液质量，若不符和要求，应进行过滤或更换。清洗滑阀与阀体，使阻尼孔畅通无阻。
　　4)控制管路被压扁或堵塞
　　更换或清洗疏通液控管道。
　　5)液控油压力不足或液控管路接头螺母未拧紧，使液控油泄漏
　　提高液控压力，拧紧液控管路螺母。
　　6)调节弹簧太硬或压力调的太高
　　更换软硬适当的弹簧，适当的调整压力。
　　(3)调定压力不符和要求
　　1)滑阀拉毛或弯曲变形，使滑阀在阀体内不能灵活移动。
　　用金相砂纸抛光滑阀外圆，若弯曲变形严重校正困难时，需要调换滑阀。
　　2)调压弹簧调整不当
　　重新调整所需要的压力。
　　3)调压弹簧变形，最高压力调不上去
　　更换调压弹簧。
　　(4)、泄漏严重
　　1)滑阀磨损后与阀体孔配合间隙太大。
　　重换滑阀，与阀体孔配合间隙使达到规定值。
　　2)锥阀与阀座接触不良
　　修磨锥阀，研磨锥阀孔，使其结合。
　　3)密封件老化或损坏
　　更换密封件。
　　4)个连接螺钉松动或拧紧力不均
　　紧固个连接螺钉。
　　4、减压阀常见的故障与排除方法
　　减压阀是利用液流通过缝产生压降的原理，使出油口压力低于进油口压力的压力控制的阀。减压阀的作用是降低液压系统中某一油路的压力。按其工作性质不同分为定压减压阀、定差减压阀和定比减压阀。其中定压减压阀应用广泛。它可以控制阀的出口压力为定植。减压阀分为直动式和先导式两中类型。减压阀常见的故障有：不起减压作用，压力波动，减出压力较低，升不高，震动与噪声。
　　5、节流阀常见的故障与排除方法
　　在液压系统中，用来控制流量的阀称为流量控制阀。流量控制阀都是靠改变节流口的面积大小来改变通过的流量。包括节流阀、调速阀和溢流节流阀和分流节流阀等。节流阀的结构形式很多，节流阀口采用轴向三角槽式结构，转动调节手轮使阀芯轴向移动，便可以调节节流口的通流面积，从而实现对流量的控制。
　　6、调速阀常见故障与排除
　　调速阀是由定差减压阀与节流阀串联组合成的。调速阀的特点是通过阀的流量不受外载变化影响而基本不变，能够保证执行元件工作速度稳定。
　　7、压力继电器的故障与排除方法
　　压力继电器是利用液体的压力来启闭电器触电的液电信号转换器。他的作用是当液压系统达到某一调定的值时压力继电器发出电信号使电器元件(如电磁阀的电磁铁、继电器、电机等)动作，实现自动程序控制和安全保护。
　　柱塞式压力继电器工作可靠，寿命长，成本低，由于容积变化较大，不易受压力波冲击，它的缺点是液压力直接与弹簧平衡，使弹簧刚度交大，因此重复精度和灵敏度较低。
　　表2-9 压力继电器的故障与排除方法

故障现象	产生原因	排除方法
灵敏度差	微动开关行程太大	调整或更换行程开关
	杠杆柱销处摩擦力太大	拆出杠杆清洗，保证转动自如
	柱塞与杠杆间顶杆不正	使杠杆衔入顶座窝，减少摩擦力
	安装不当（如水平或倾斜）	该为垂直安置，减少杠杆与壳体的摩擦力
不发信号	指示灯坏	更换
	线路不通	检修线路
	微动开关坏	修理或更换

　　8、换向阀的常见故障与排除方法
　　换向阀的主要作用是控制油液的流动方向和通断油路。根据阀芯的运动方式可分为滑阀式和转阀式两种。转阀是靠转动阀芯改变阀芯与阀体的相对位置来改变液流的方向的，转阀径向力不平衡，密封性较差，一般用于低压小流量场合。滑阀是依靠阀芯的轴向位置改变阀体与阀芯的位置来控制油液的流动方向。换向阀主要有，阀体，阀芯以及控制机构组成。根据阀芯控制方式的不同分为手动、机动、气动、液动、电液动等几种形式。
表2-10 换向阀的常见故障与排除方法

故障现象	产生原因		排除方法
不换向	滑阀卡住	滑阀（阀芯）与阀体配合间隙过小，阀芯在孔中容易被卡住不能动作或动作不灵	检修滑阀	检查间隙情况，研修或更换阀芯
		阀芯或阀体碰伤，油液被污染，颗粒污物卡住产生轴向液压卡紧现象		检查、修磨或重配阀芯。必要时更换新油
		阀芯几何形状超差阀芯与阀孔装配不同心，产生轴向液压卡紧现象		检查、修复几何偏心差以及几何同心度
		阀体安装变形及阀芯弯曲变形，使阀芯卡住不动		重新安装紧固，检修阀体以及阀芯，
	电磁铁故障	电源电压太低造成电磁铁推力不足，推不动阀芯	检查并修复	检测电源电压，使符合要求
		交流电磁铁，因滑阀卡住，铁芯吸不到底而烧毁		排除滑阀卡住故障后，更换电磁铁
		漏磁、吸力不足，推不动阀芯		检查漏磁原因，更换电磁铁
	液动电磁阀控制油路	液动控制油压太小，推不动滑阀	排除控制油路故障	提高控制压力，检查弹簧是否过硬，更换
		液动换向阀上的节流阀关闭或堵塞		检查调节、清洗节流口
		液动滑阀两端泻油口没有接回油箱或泄油管路堵塞		检查并接通回油箱清洗使回油箱畅通
		弹簧折断、漏装、太软都不能使滑阀换向回位		检查、更换或补装。
		电磁换向阀专用油口没回油箱或泄油管路背压太高造成阀芯“闷死”不能正常		检查，并接通回油箱，清洗回油管
执行机构慢	换向阀推杆长期撞击而磨损变短，或衔铁接触点磨损，阀芯形成不足，开口以及流量变小		更换推杆或电磁铁

续表 2-10

故障现象	产生原因	排除方法
干式电磁换向阀推杆处漏油	推杆出密封圈磨损过大而漏油	更换密封圈
	电磁滑阀两端油腔背压过大而推杆处漏油	检查  若背压过高则分别单独回油箱
板式连接的结合面漏油	安装螺钉拧的太松	更换密封圈
	安装底版表面加工精度差	安装底反表面应该磨削加工，保证其精度
	底面密封圈老化或不起作用	更换密封圈
	螺钉材料不符，拉伸变形	按要求更换紧固螺钉
电磁铁过热或烧毁	电源电压比规定的电压高使线圈烧毁	检查电源电压使符合要求
	电磁线圈绝缘不良	更换电磁铁
	换向频繁造成线圈过热	改用湿式直流电磁铁
	电磁铁芯与滑阀轴线不同心	拆卸并重新焊接
	电线焊接不好接触不良	检查并重新焊接
	推杆过长与电磁铁行程不配合，电磁铁铁芯不能吸和使电流过大烧毁	修整推杆
	干式电磁铁进油液而烧毁线圈	检查排除推杆处漏油故障或更换密封圈
换向不灵	油液混入污物，卡住滑阀	清洗滑阀，换油
	弹簧力太小或太大	更换合适的弹簧
	滑阀与阀体间隙太大或太小	配研滑阀或更换滑阀
	电磁换向阀的推杆磨损后长度不够或行程不对	检查并修复必要时更换
	电磁铁铁芯接触部位有污物	清除污物

续表 2-10

故障	产生原因	排除方法
换向有冲击和噪声	液动换向阀移动速度太快，产生冲击	调小液动阀上的单向节流阀节流口，减慢阀
	液动换向阀上的单向节流阀芯与孔配合间隙过大单向阀弹簧漏装，阻力失效，产生冲击声	检查、休整到合理的间隙，补偿弹簧
	电磁铁的铁心接触面不平或接触不良	清楚异物并修整电磁铁铁心
	液压冲击声使配管以及其他元件震动而形成的噪声	控制两回路的压力差，严重时可用湿式交流或带缓冲的换向阀
	滑阀时卡时动或局部摩擦力过大	研修或更换滑阀
	固定电磁铁的螺栓动而产生震动	紧固螺栓，并加防松垫圈
	电磁铁换向阀推杆过长或过短	修整或更换推杆
	电磁铁吸力过大或不能吸和	检修或更换

　　9、多路换向阀的故障诊断　　　　　　　　

        多路换向阀是一种以换向阀位主体，包括有溢流阀、单向阀、补流阀、过载阀、缓冲阀等组合在一起的组合阀。
　　表2-11 多路换向阀的故障诊断

故障现象	产生原因	排除方法
压力 波动与噪声	溢流阀弹簧弯曲或太软	更换弹簧
	溢流阀阻尼孔堵塞	清洗使通道畅通
	单向阀关闭不严	休整或更换
	锥阀与阀座处接触不良	修正或更换
阀杆动作不灵活	复位弹簧损坏	更换弹簧
	轴向弹簧挡圈损坏	更换弹簧挡圈
	防尘密封圈过紧	更换防尘密封圈
手动操作费力	通过多路换向阀的流量过大，压力较高	调小流量和压力
	阀体紧固弯曲变形	修正或更换
阀杆脱离中间位置	复位弹簧损坏或卡住	更换或修正弹簧

　　参考文献
　　[1]雷天觉.新编液压工程手册. 北京：北京理工大学出版社，1998
　　[2]刘杰 . 现代柴油机使用与检测 . 北京：人民交通出版社，1999
　　[3]黄志坚,袁周. 液压设备故障诊断与监测实用技术. 北京：机械工业出版社, 2005
　　[4]焦福全，刘红兵，工程机械故障剖析与处理. 北京：人民交通出版社，2001.

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文章名称： 谈液压系统的故障诊断与排除

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