淺談液壓系統故障診斷方法

郭海軍,程顯敏

(1.黑龍江省龍建路橋第六工程有限公司;2.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

液壓傳動系統由于其獨特的優點,即具有廣泛的工藝適應性、優良的控制性能和較低廉的成本,在各個領域中獲得愈來愈廣泛的應用。但由于客觀上元、輔件質量不穩定和主觀上使用、維護不當,且系統中各元件和工作液體都是在封閉油路內工作,不象機械設備那樣直觀,也不象電氣設備那樣可利用各種檢測儀器方便地測量各種參數,液壓設備中,僅靠有限幾個壓力表、流量計等來指示系統某些部位的工作參數,其他參數難以測量,而且一般故障根源有許多種可能,這給液壓系統故障診斷帶來一定困難。液壓系統的故障其實是液壓的動力元件、執行元件、調節控制元件、輔助元件、工作介質以及沖擊和氣穴等引起的系列性、不可避免性問題,正確分析故障是排除故障的前提,系統故障大部分并非突然發生,發生前總有預兆,當預兆發展到一定程度即產生故障。引起故障的原因是多種多樣的,并無固定規律可尋。統計表明,液壓系統發生的故障約 90%是由于使用管理不善所致。為了快速、準確、方便地診斷故障,必須充分認識液壓故障的特征和規律,這是故障診斷的基礎。

1 故障診斷應遵循的原則

(1)首先判明液壓系統的工作條件和外圍環境是否正常需首先搞清是設備機械部分或電器控制部分故障,還是液壓系統本身的故障,同時查清液壓系統的各種條件是否符合正常運行的要求。

(2)區域判斷。根據故障現象和特征確定與該故障有關的區域,逐步縮小發生故障的范圍,檢測此區域內的元件情況,分析發生原因,最終找出故障的具體所在。

(3)掌握故障種類進行綜合分析。根據故障最終的現象,逐步深入找出多種直接的或間接的可能原因,為避免盲目性,必須根據系統基本原理,進行綜合分析、邏輯判斷,減少懷疑對象逐步逼近,最終找出故障部位。

(4)故障診斷是建立在運行記錄及某些系統參數基礎之上的。建立系統運行記錄,這是預防、發現和處理故障的科學依據;建立設備運行故障分析表,它是使用經驗的高度概括總結,有助于對故障現象迅速做出判斷;具備一定檢測手段,可對故障做出準確的定量分析。

(5)驗證可能故障原因時,一般從最可能的故障原因或最易檢驗的地方開始,這樣可減少裝拆工作量,提高診斷速度。

2 故障診斷方法

2.1 經驗診斷法

現場診斷要求維修人員有一定的液壓傳動知識和實踐經驗。在對一種新機型作故障診斷前,要認真閱讀隨機的使用維護說明書,以對該機液壓系統有一個基本的認識。通過閱讀技術資料,掌握其系統的主要參數;熟悉系統的原理圖,掌握系統中各元件符號的職能和相互關系,分析每個支回路的功用;對每個液壓元件的結構和工作原理也應有所了解;分析導致某一故障的可能原因;對照機器了解每個液壓元件所在的部位,以及它們之間的連接方式。具體診斷故障時,應遵循“由外到內,先易后難”的順序,對導致某一故障的可能原因逐一進行排查。在具體的檢查過程中按照以下步驟進行。

(1)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。如一臺966D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。經檢查發現,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。

(2)進行必要的具體操作。有時,駕駛員對機器故障的因果關系陳述不清,致使故障診斷困難,這時進行必要的現場操作將獲益匪淺。

(3)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。

(4)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(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。

如果通過以上的初步檢查后仍不能排除故障,則應借助儀器做更為詳細的檢測。

2.2 參數測量法

參數測量法診斷故障的思路是這樣的,任何液壓系統工作正常時,系統參數都工作在設計和設定值附近,工作中如果這些參數偏離了預定值,則系統就會出現故障或有可能出現故障。即液壓系統產生故障的實質就是系統工作參數的異常變化。因此當液壓系統發生故障時,必然是系統中某個元件或某些元件有故障,進一步可斷定回路中某一點或某幾點的參數已偏離了預定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數不正常,則系統已發生了故障或可能發生了故障,需維修人員馬上進行處理。這樣在參數測量的基礎上,再結合邏輯分析法,即可快速、準確地找出故障所在。參數測量法不僅可以診斷系統故障,而且還能預報可能發生的故障,并且這種預報和診斷都是定量的,大大提高了診斷的速度和準確性。這種檢測為直接測量,檢測速度快,誤差小,檢測設備簡單,便于在生產現場推廣使用。適合于任何液壓系統的檢測。測量時,既不需停機,又不損壞液壓系統,幾乎可以對系統中任何部位進行檢測,不但可診斷已有故障,而且可進行在線監測、預報潛在故障。

2.3 液壓系統的儀器診斷法

在一般的現場檢測中,由于流量的檢測比較困難,加之液壓系統的故障往往又都表現為壓力不足,因此在現場檢測中,更多地是采用檢測系統壓力的方法。如一臺 966D裝載機,在運轉 6000h后發現其行走無力,檢測變矩器進、出口的壓力值,結果都很正常;操作動力換擋變速閥,測量方向離合器壓力時,該壓力僅為 0.5MPa,即建立不起正常壓力。卸全變速器后發現,方向離合器油道中油封損壞,造成液壓油滲漏,更換油封后故障被排除。又如,一臺 EX220-5挖掘機,運轉 3000h后發現行走跑偏,檢測行走系統壓力發現,左邊為 32MPa,右邊只有 26MPa,后調整右行走安全閥壓力,故障得以排除。

2.4 電腦診斷法

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。

2.5 其他診斷方法

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秘而不宜拆開時,可換上其他同型號機器上元件進行檢查,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。這種對換診斷方法簡單易行,但須判斷準確。