第9章液压挖掘机液压系统故障诊断与排除

第九章液压挖掘机液压系统故障诊断与排除1故障类型、诊断顺序及注意事项1.1故障类型按液压传动系统的特点，可将液压挖掘机液压系统的故障分为以下几种类型：1)液压系统流量不足(液压泵采油不足)，各执行元件动作迟缓、无力。2)液压系统工作油压低，各执行元件工作无力或无动作。3)液压系统内泄漏(液压泵、控制阀及执行元件—液压缸和液压马达等内泄漏)，造成各执行元件工作不良或无动作。4)液压系统外泄漏，即液压元件、液压辅件及管路(特别是接头处)有明显外泄，造成液压系统油量不足、油压降低和环境污染。5)液压系统振动和噪声，挖掘机作业或运行时其液压元件或管路振动和噪声，造成工作不良或机件损坏。1.2诊断顺序’以上几种类型故障在诊断时应遵循由外到内、由易到难、由简单到复杂、由个别到一般的原则进行，建议诊断顺序如下：查阅资料(挖掘机使用说明书及运行、维修记录等)、了解故障发生前后挖掘机工作情况-外部检查-试车观察-内部系统油路布置检查(参照液压系统图)-仪器检查(压力、流量、转速和温度等)-分析、判断-拆检、修理-试车、调整-总结、记录。其中先导系统、溢流阀、过载阀、液压泵及滤油器等为故障率较高元件，应作重点检查。液压挖掘机液压系统故障初步诊断内容如下图所示。1.3故障诊断时注意事项对液压挖掘机液压系统故障进行诊断时应注意事项有：1)切忌盲目拆卸。在故障未确定前不能用随意拆卸的办法来检验。2)注意相关回路。动臂、斗杆、铲斗都有合流回路，要联系起来分析、判断。3)液压马达不转时除考虑油液压力、流量的因素外，对制动器、离合器等机械方面的因素也要综合考虑。4)调整液压系统(回路)工作压力时一定要按规定操作。在诊断试验时要空载进行，若油液压力已调到额定值的60％却仍无动作时应停止调压，待重新检查和分析，确认故障原因后再进行调整。5)在诊断故障、拆装和修理液压元件的过程中，应尽可能地保持工具和环境的清洁。2故障诊断方法2.1准备条件1)掌握理论知识。首先要掌握液压传动的基本知识，如液压元件的构造与工作特性、液压系统的工作原理等。因为诊断、分析液压元件和液压系统故障时必须从它们的基本工作原理出发，当分析其丧失工作能力或出现某种故障的原因时，是设计与制造缺陷带来的问题，还是安装与使用不当产生的问题，只有懂得其工作原理才能作出正确判断，否则排除故障会具有一定的盲目性。对于精密、昂贵的液压挖掘机来说，错误的故障诊断必将造成修理费用高、停工时间长和降低挖掘机生产效率等经济损失2)具备实践经验。液压挖掘机的液压元件和液压系统故障多属于突发性故障和磨损性故障，这些故障在液压元件工作和液压系统运行的不同时期表现形式与规律也是不一样的。因此诊断与排除这些故障，不仅要有专业理论知识，还要有丰富的安装、使用、保养、修理方面的实践经验。3)掌握液压系统的组成和工作原理。诊断和排除液压系统故障最重要的是熟悉和掌握其组成、布置及工作原理。液压系统中的每一个液压元件都有它的作用，应该熟悉每一个液压元件的结构及工作特性。(1)熟悉液压系统的容量。液压系统中的每一个液压元件都有其额定速度、额定转矩或额定压力，负载超过液压系统的额定值就会增加故障发生的可能性。(2)熟悉合理的工作压力。合理的工作压力是指挖掘机液压系统能充分发挥效能的最低压力，并且应低于液压元件或挖掘机的额定值，这就要用压力表检查和调定液压系统及相关部位的压力值。(3)了解挖掘机使用性能。在诊断、排除液压挖掘机液压系统及液压元件的故障过程中，要通过以下步骤了解挖掘机的使用性能：认真阅读挖掘机的使用说明书，对挖掘机的规格与性能、液压系统原理、液压元件的结构与特性等进行深入仔细的了解；查阅挖掘机运行记录和维修档案。了解挖掘机作业和运行历史和当前情况，阅读挖掘机故障排除及维修档案，对分析挖掘机当前的故障(产生的原因与消除对策)有一定的联系；调查询问；向操作者了解挖掘机出现故障前后的运行状况和异常现象等。例如，液压系统工作是否正常，液压泵有无异常情况，液压油更换时间，滤油器是否清洗或更换过，发生故障前调压阀、调速阀是否调整过或出现不正常现象，液压元件及密封件是否更换过，以往故障发生时的现象及排除方法等；现场观察，如果挖掘机还能启动、运行，应操纵有关控制部位，观察故障现象及有关工作情况。4)归纳分析。对上述情况进行综合分析，然后进行挖掘机液压系统或液压元件的故障诊断与排除。2.2故障简易诊断法故障简易诊断法又称主观诊断法，是依靠维修人员的视觉、嗅觉、听觉、触觉以及实践经验，辅以简单的仪器对挖掘机液压系统、液压元件出现的故障进行诊断，具体方法如下：1)看。观察挖掘机液压系统、液压元件的真实情况，一般有六看：一看速度。观察执行元件(液压缸、液压马达等)运行速度有无变化和异常现象；二看压力。观察液压系统中各测压点的压力值是否达到额定值及有无波动；三看油液。观察液压油是否清洁、变质；油量是否充足；油液粘度是否符合要求；油液表面是否有泡沫等；四看泄漏。看液压管道各接头处、阀块接合处、液压缸端盖处、液压泵和液压马达轴端处等是否有渗漏和出现油垢现象。五看振动。看液压缸活塞杆及运动机件有无跳动、振动等现象。六看产品。根据所用液压元件的品牌和加工质量，判断液压系统的工作状态。2)听。用听觉分辨液压系统的各种声响，一般有四听：一听冲击声。听液压缸换向时冲击声是否过大；液压缸活塞是否撞击缸底和缸盖；换向阀换向是否撞击端盖等。二听噪声。听液压泵和液压系统工作时的噪声是否过大；溢流阀等元件是否有啸叫声。三听泄漏声。听油路板内部是否有细微而连续的声音。四听敲击声。听液压泵和液压马达运转时是否有敲击声。3)摸。用手抚摸液压元件表面，一般有四摸：一摸温升。用手抚摸液压泵和液压马达的外壳、液压油箱外壁和阀体表面，若接触两秒钟时感到烫手，一般可认为其温度已超过65℃，应查找原因。二摸振动。用手抚摸内有运动零件的部件的外壳、管道或油箱，若有高频振动应检查原因。三摸爬行。当执行元件、特别是控制机构的机件低速运动时，用手抚摸内有运动零件的部件的外壳可感觉到是否有爬行现象。四摸松紧程度。用手抚摸开关、紧固或连接螺栓等可检查连接件的松紧可靠程度。4)闻。闻液压油是否发臭变质，导线及油液是否有烧焦的气味等。简易诊断法虽然有不依赖于液压系统的参数测试、简单易行的优点，但由于个人的感觉不同、判断能力的差异、实践经验的多寡和故障的认识不同，其判断结果会存在一定差异，因此在使用简易诊断法诊断故障有疑难问题时，通常通过拆检、测试某些液压元件以进一步确定故障。2.3故障精密诊断法精密诊断法，即客观诊断法。它是指采用检测仪器和电子计算机系统等对挖掘机液压元件、液压系统进行定量分析，从而找出故障部位和原因。精密诊断法包括仪器仪表检测法、油液分析法、振动声学法、超声波检测法、计算机诊断的专家系统等。1)仪器仪表检测法。这种诊断法是利用各种仪器仪表测定挖掘机液压系统、液压元件的各项性能参数(压力、流量、温度等)，将这些数据进行分析、处理以判断故障所在。该诊断方法可利用被监测的液压挖掘机已配置的各种仪表，投资少，并且已发展成在线多点自动监测，因此它在技术上是行之有效的。2)油液分析法。据资料介绍，挖掘机液压系统的故障约有70％是油液污染引起的，因而利用各种分析手段来鉴别油液中污染物的成分和含量，可以诊断挖掘机液压系统故障及液压油污染程度。目前常用的油液分析法包括光谱分析法、铁谱分析法、磁塞检测法和颗粒计数法等。油液分析诊断过程，大体上包括如下五个步骤：(1)采样。从液压油中采集能反映液压系统中各液压元件运行状态的油样。(2)检测。测定油样中磨损物质的数量和粒度分布。(3)识别。分析并判断液压油污染程度、液压元件磨损状态、液压系统故障类型及严重性。(4)预测。预测处于异常磨损状态的液压元件的寿命和今后损坏类型。(5)处理。对液压油的更换时间、液压元件的修理方法和液压系统的维护方式等作出决断。3)振动声学法。通过振动声学仪器对液压系统的振动和噪声进行检测，按照振动声学规律识别液压元件的磨损状况及其技术状态，在此基础上诊断故障的原因、部位、程度、性质和发展趋势等。此法适用于所有液压元件、特别是价值较高的液压泵和液压马达的故障诊断。4)超声波检测法。应用超声波技术在液压元件壳体外和管壁外进行探测，以测量其内部的流量值。常用的方法有回波脉冲法和穿透传输法。5)计算机诊断的专家系统。基于人工智能的计算机诊断系统能模拟故障诊断专家的思维方式，运用已有的故障诊断的理论知识和专家的实践经验，对收集到的液压元件或液压系统故障信息进行推理分析并作出判断。3挖掘机用液压元件常见故障的诊断与排除挖掘机液压系统故障诊断与排除是一项比较复杂的工作，但由于液压系统是由各种液压元件组成的，因此诊断、排除液压元件故障为迅速而准确地诊断和排除挖掘机液压系统故障奠定了良好的基础。3.1液压泵常见故障诊断与排除液压泵是挖掘机液压系统的动力源，它是将机械能转换成液压能的能量转换装置。在液压挖掘机中液压泵也是发生故障最多的元件，而液压泵一旦发生故障就会立即影响挖掘机液压系统的正常工作，甚至不能工作。3.1.1液压泵的故障规律1)齿轮泵常见故障中，大部分是由其内部摩擦副的磨损而引起的。其正常磨损使径向间隙和轴向间隙(即端面间隙)增大，使齿轮泵内泄漏现象加重，严重时泵体内孔或两侧板无法修复。此外，轴的密封也是经常损坏的部件。2)叶片泵与齿轮泵不同，其正常磨损量很小，零部件使用寿命较长。造成叶片泵故障的主要原因是油液污染，这是因为叶片泵的运动副配合较精密，当污染物进入摩擦副后，容易产生异常卡滞或磨损。另外，叶片泵的自吸性能不如齿轮泵，特别是小排量的叶片泵更是如此，所以油液是否清洁和吸油是否畅通，是叶片泵运行中需要特别注意的两个问题。3)柱塞泵中的径向柱塞泵在结构和运动性能上的弱点是径向力较大、自吸能力较差以及柱塞与柱塞孔的配合精度高；轴向柱塞泵的零件加工精度要求高。所以柱塞泵对油液的清洁度要求高，亦即柱塞泵对油液的过滤精度要求比齿轮泵的高。3.1.2液压泵的常见故障分析及排除方法1)液压泵的噪声过大。为了便于判别液压泵的噪声是否过大，现将各种液压泵初期的正常噪声值列于表9-1中。表9-1各种液压泵的初期噪声值类型压力／MPa噪声／dB单级叶片泵中、小型，714-2170-7580-90大型1780-85双级叶片泵大、小型1470-80大型14．75-85中压齿轮泵770-75柱塞泵2185-105现将液压泵噪声过大的主要原因及其排除方法分析如下：(1)吸油管堵塞。对于使用一定时间的液压挖掘机来说这种现象经常出现，其原因是吸油滤油器容量不足而引起过早堵塞或脏物进入油箱。排除方法是检查吸油滤清器，从油箱中出来的吸油管是否堵塞并予以疏通。(2)液压泵内有空气，产生气穴和气蚀后导致液压泵的噪声过大。排除方法是检查可能进入空气的部位并排除空气。(3)油液粘度过大，吸油阻力大，使液压泵吸油困难。排除方法是检查油液粘度并换以粘度较小的细胞。(4)液压油箱内的油面过低，液压泵吸油侧和吸油管，以及液压泵主轴油封等不良，有空气进入。排除方法是检查上述部位是否有泄漏，并加以严封；按油标度注油，保证有足够油液和吸油畅通。(5)轴承装配不当而过早磨损或损伤。排除方法是检查轴承损坏情况，必要时更换。(6)液压泵转速过高。排除方法是对照推荐的转速检查，并以低于额定转速运转。(7)液压泵的结构因素也会导致其噪声过大。例如：困油严重，产生较大的流量脉冲和压力脉冲。造成这类故障的主要原因是卸荷槽设计不合理、加工精度低。排除方法是改进设计，提高卸荷能力；由于间隙过小，加工精度低或油液污染物多等原因使变量泵变量机构工作不良，也会使液压泵的噪声过大。排除方法是拆卸、清洗、检查、修理，重新装配并达到性能要求。此外，过滤或更换液压油。(8)泵轴与电动机轴的同轴度差。排除方法是重新安装，使二者同轴度达到O.1mm以内的要求。(9)管路振动。排除方法是采用卡子固定或隔离消振措施。2)液压泵温升过高。液压泵的结构不同，其温升过高的原因及排除方法有所区别。外啮合齿轮泵温升过高的原因及排除方法