工程机械液压传动系统维修及故障分析

工程机械液压传动系统维修及故障分析刘建斌（路桥集团二公局三公司）摘要介绍液压传动系统维修及故障分析关键词液压传动维修故障分析液压传动以液压油为工作介质。在相对运动表面间不可避免地要有泄露。尤其在密封装置，管路的接处存在质量问题时，往往会造成严重的泄漏。为了防止泄露，满足某些性能上的要求，液压元件的配合、制造精度要求较高。液压油的粘度受湿度影响，亦会影响液压系统的工作性能。液压系统在工作过程中表面现象和声响特征是不容易准确的判断出故障发生的部位和原因的。对液压传动系统在使用中发生的故障，能准确而迅速地查出部位和产生的原因，并能及时的排除，加强对故障机理的研究，是机械维修工程学的重要组成部分。1系统故障的检查方法根据各种机械的不同要求组成不同的液压系统。在多年的维修工作中，我们发现液压系统的故障多出现在执行元件和控制元件上。下面，根据我们的工作经验，将一般液压系统故障的检查方法作简要介绍。1．1观察判断法由液压系统的异常表现，如外部泄露，执行元件动作不正常，系统有异样杂音，操纵手感异常，仪表读数异常等，通过观察，试操纵，再辅以短路、断路等检查手段，综合分析判断出发生故障的部位和原因，采取技术措施予以排除。采用这种方法，维修人员需要掌握被检查机械液压系统的工作原理、元件设置、布置情况和丰富的工作经验。1．2仪表检查法是除了根据发生的故障特征和经验判断外，利用液压系统万能检测仪对故障的部位及性质进行判断。这种检测仪是一种可以同时监测液压系统的流量、压力、油温及液压元件转速的直通式检测仪，它能够安装在系统的任何部位，只要液流从进口“进入”并从出口“泄出”即可测定。但检测仪必须距离弯管、三通管、阀门等30cm以上，以保证流量的测量精度。1．3元件置换法以备用元件逐一的换下可能发生故障的元件，观察液压系统的故障是否清除，继而找出发生故障的部位和原因予以排除。对于施工现场置换体积较大不易拆装的元件和元件储备较少的单位，采用这种方法是不合格的。但对于如平衡阀、溢流阀、单向阀之类体积小易拆装的元件，采用置换法是比较方便的。1．4定期检查法根据各型机械检查内容时间的规定（尚未规定的机械一般可在两个月进行一次），按规定的时间和部位，通过专业检查人员的直感与应断仪来检查机械的技术状况，及时发现将出现的异常隐患，是使液压系统的故障消灭在发生之前的一种科学方法。当然，执行定期检查首先要培养一些专业检查人中，使他们精通工程机械液压元的构造和系统的工作原理，同时还要掌握和专研检测液压传动系统的各种诊断技术。在不断积累靠人的直感判断液压系统的故障的经验的同时，逐步发展诊断用的仪器及设备是十分重要的，这样专业检查人员会越来越熟悉该检查部位及检查方法，就能容易地发现潜在故障，成为有经验的检查专家。2液压系统故障的预防1、防止液压油浸入污物杂质：在液压系统中，液压油即是工作介质又是润滑剂。所以，油液的清洁度对液压系统的性能，对液压元件的工作可靠性，安全性，效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度较高。对于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映更为敏感。造成污物杂质侵入液压油的原因主要有：执行元件外部不清洁；检查油量时不注意；加油时不用120目的滤网过滤，使用的容器和用具不洁；磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；检查修理时，热弯管内和接头焊修产生的锈皮清理不净；液压油贮存不当等。在使用、检查、修理过程中应注意解决这些问题，就可防止污物杂质侵入油液中污染油质，减少和防止液压系统故障的发生。2．防止液压油混入空气：液压系统中所用的液压油是不可压缩的，但是空气的可压缩性很大，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是非常大的。溶解在油液中的空气在压力低时就会从油中逸出产生气泡，形成空穴现象，到了高压区在压力油的冲击下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统中产生噪音，同时在气体突然受到压缩时会放出大量的热量，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，有时引起振动。因此必须注意防止空气进入液压系统。使液压油混入空气的原因主要有：油液破裂，接头松动；密封存件损坏；加油时不适当地向下倾倒；回油管未插入油面以下；液压泵入口滤油器阻塞，致使吸油阻力增大，不能使溶解在油中的空气分离出来等。工程机械在使用中注意解决上述问题，即可有效地防止空气混入液压系统。3．防止液压油温度过高：液压系统中油液的工作温度一般在30~80℃范围内比较好。在使用上必须注意防止油温过高。液压工程机械在使用中由于油箱中的油面不够，液压油冷却器的散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速较高；选用油液粘度不正确，粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使渠漏增多，两者都会使油温升高，因此在使用中能注意检查这些问题就可预防油温过高。防止液压油污染上述的三种措施外，还应定期用滤油机对液压油进行过滤。实践证明，对于使用较频繁的工程机械，最好每使用一个季度将液压油过滤一次。同时对液压油进行物理性能检验。这样既能保证液压系统的工作性能又能减少元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。这对于我们是具有一定经济价值的。3液压元件故障的分析及排除工程机械的液压系统如果维护得好，一般来说故障是比较少的。由于密封件老化、变质或磨损而产生外漏是很容易观察至的，也可根据具休情况设法排除。但是如果液压元件内部发生了故障。是观察不到的，也往往不容易一下子就找出原因。有时虽然是同样的故障、现象，但产生的原因却不一定相同。要想准确而迅速的找出液压元件故障部位和产生的原因，首先要根据发生故障的元件的构造图，分析了解，研究元件的工作特性和原理，同时再使了解的构造原理与实物对上号，这样就可根据故障产生的具体情况来分析，检查，找出故障发生的部位和产生的原因，以便采取技术措施，排除故障。1．液压泵是液压系统的动力元件，液压泵的种类很多。泵的输出压力是由负载决定的，当负载增加时，泵的压力升高，当负载减少时，泵的压力降低，所以在液压系统工作过程中，泵的压力是随着负载的变化而变化的。如果负载无限制的增加，泵的压力也是无限制的升高，直至系统的某一部分被破坏，这是容积式液压泵的特点。下面根据容积式油泵的工作原理和特点来分析故障产生的原因和修理措施。齿轮油泵的主要故障是泄漏。由于泄露而达不到额定的压力和流量。引起泄露的原因主要是轴承、齿轮啮合面、齿顶与壳体、齿轮端面与泵盖间的磨损和密封件磨损、老化、损坏等。由齿顶与泵体磨损而产生的泄露由于路径长，阻力大，所以对油泵的影响并不大，而轴向磨损引起的泄漏则约占总泄漏的75~80%，是主要问题，我们抓住了主要问题，在采取有效的技术措施予以解决，就能使泵恢复其原有性能。在多年的维修工作中我们还发现，使用了一定时间的齿轮泵，由于啮合挤压在齿顶和端面会产生毛剌，使泵体和端盖的磨损加剧，尤其是铝合金泵壳更为严重。如能定期修理检查，用油石磨掉产生的毛剌，则可以延长油泵的使用寿命。叶片泵的主要故障是定子、叶片、转子，轴承和两侧配流盘的磨损。定子的内表面是由圆弧和过渡曲线组成的，过渡曲线如果采用“阿基米德”螺旋线，则叶片径向等速运动，即加速度为零，当叶片经过螺旋线和圆弧部分的连接点时，径向速度发生突变，叶片以很大的冲击力冲击定子，引起噪音和严重磨损。所以现在广泛采用等加速曲线，避免发生硬冲现象，但就是等加速曲线仍然存在软冲现象。实践证明，当我们将叶片泵解体修理时，定子内表面就在曲线与圆弧连接部分磨损最严重。换掉磨损严重的定子，可以使叶片泵恢复原有的性能。采用这种修理方法也是比较经济的。叶片泵转子、叶片的使用寿命约相当于定子使用寿命的两倍，这在备料时应予考虑。2、在液压系统中要求装配精度比较高的还有液压马达。如果注意日常维护，防止油液污染，一般时不会发生故障的。液压马达的实际使用转速最好高于马达的最小转速的0.5倍以上，这样可使马达的运转平稳可靠。更换油管和停车时要防止马达内的油液流出，以免空气的进入，引起振动和噪音。进入马达的液压油须仔细过滤，以减少杂质防止过快磨损。修理后的马达应注满干净的液压油，排尽马达和系统中的空气。应该注意的是，在没有确定马达是否有故障之前，最好不要将马达拆开，这样可减少污染的机会和保持配合的精密性。3、液压缸是液压系统中的执行元件。由于液压缸具有结构简单，工作可靠，传力大，运动惯性小，易于实现远控和自控等特点，因而在工程机械上获得了广泛的应用。液压缸的种类比较多，在工程机械上应用最广泛的是双作用单杆活塞缸，它是双向液压驱动，两个方向均可获得较大的牵引力。由于两腔有效作用面积不等，无杆腔进油时牵引力大而速度慢，有杆腔进油时牵引力小而速度快，这一特点正好符合工程机械的作业要求，即工作行程要求力大速度慢，回程则要求力小而速度快。液压缸常见的故障是漏油和运动不正常。由于缸头密封件损坏而外漏，很容易观察不到，更换密封件即可解决。液压缸运动不正常的原因较多，如油缸内漏；油路中有空气；活塞密封件老化、损坏、定心不良；液压油有杂质，平衡阀发生故障等。检查油缸运动不正常的原因的简单办法是：在油缸工作时，将油缸回油管接头拆开观察，如接头处无油液漏出，油缸仍在慢慢缩回，说明油缸内漏，应找出问题予以解决；若接头处有油液漏出，则说明平衡阀发生了故障。4、控制元件是用来实现系统和执行元件对压力、流量、方向的要求的。控制阀是控制元件中最重要的元件。由于阀的配合一般都比较精密，所以在修理时应特别注意。由于阀的密封装置损坏、漏油等故障，在修理时能不拆阀芯的尽量不要抽出阀芯，以免影响阀芯阀体配合的密封性。如果杂质使阀芯咬死，需要拆出阀芯清洗时，应注意不要使配合付和配合方位错乱。阀体在安装时，螺丝的扭紧力矩要均匀一致，并达到规定的力矩，否则将由于阀体的受力不均而影响阀芯动作的灵敏度，甚至使阀体或阀芯损坏。像这样的损坏其原因是不易查出的，锥形阀芯的接触线磨损，可采用研磨修正接触线的办法解决。如变幅油缸和伸臂油缸的平衡阀中的锥体阀即可采用此办法修理。此外，修理也应当注意检查更换。5、有的液压系统装有蓄能器，蓄能器是液压系统中调解能量，贮存能量，减少设备容积，降低功率消耗，减少系统发热，缓冲、吸收冲击和脉动压力的辅助元件。蓄能器的种类很多，比较常用的是胶囊式蓄能器，胶囊式蓄能器具有漏气损失小，反应灵敏，可以吸收急速的压力冲击和脉动、以及重量体积小等特点。蓄能器发生故障会影响液压系统的正常工作。QY16型汽车式起重机液压系统的压力不足时配合蓄能器工作的卸荷阀就频繁的工作，导致卸荷阀的磨损加剧和过早损坏。NK-400F型汽车式起重机的液压系统中蓄能器压力不足时，则升起离合器的接合压力显得不足，这时应检查蓄能器压力和气体中是否有油液，有油液说明气套损坏；无油液压力不足时应给予充气；蓄能器充气时应该观察测定压力充入惰性气体。6、液压系统中的油管接头和焊接处，由于振动频率较高，也常常发生破坏。在换用时，要根据压力和使用场合，选用强度足够，内壁光滑清洁，无砂、无伤、无腐蚀，无氧化皮的管子。截断时，油管的截断面与管子轴线的不垂直度不得大于1/2度，并清除铁屑和锐边倒钝。当油管需要弯曲时，其弯曲半径一般应大于管外径的3倍。当油管需要焊接时，最好采用加套管的办法，因为对接可能使管的内径局部缩小。较长的管路要用卡子固定，以防止油管由于振动而损坏。装换软管时，其弯曲半径最好大于管子直径的10倍，且不要在接头根部弯曲，更不能使管子受扭。安装时，接头处最好缠上两圈乳胶带，以防止泄漏。