工程機械液壓傳動系統的故障診斷

陳志

（廣元廣播電視大學，四川 廣元 628017）

近年來，隨著社會經濟的不斷發展，基礎設施建設的力度不斷加大，各類工程機械也開始越來越多的應用于生產實踐中。液壓傳動系統，在裝卸機、挖掘機、推土機等各類工程機械中，均有廣泛的應用。由于液壓系統是以液體作為工程介質，來傳遞動力以及動作信號的，同時具有體積相對較小、凈質量較小、工作穩定、輸出力較大、傳動系統比較簡單、維護便利、自動化程度高等特點，對于提高工程機械的生產效率，起到了非常重要的作用。

因此，提高液壓系統工作的可靠性，及時消除液壓系統的故障，是確保工程機械穩定工作的必要前提。從這個角度來看，本文的研究具有非常重要的現實意義。

1 故障的特點

（1）較強的隱蔽性。在工程機械中，液壓傳動系統一般都是在密閉環境之中運行，尤其是液壓傳動系統的工作介質，用肉眼根本無法一眼就知道其究竟發生了什么問題。因此，故障具有較強的隱蔽性。

（2）多樣性。液壓系統故障，可能是由于各種原因導致的，包括介質泄露、執行元件不正常等，可能導致壓力不穩、噪聲較大等問題，同時液壓故障還可能與工程機械的其他機械或者電器故障相結合，形成綜合性的故障。

（3）復雜性。誠如上述，引發工程機械液壓傳動系統故障的原因，可能是多方面的，但是表現可能是同樣的。比如，液壓系統的壓力過低，有可能是泄漏導致的，有可能是電泵或者閥門故障導致的，還有可能是油粘度不符合要求導致的。因此，液壓系統的故障具有一定的復雜性。

2 故障的診斷方法

2.1 傳統診斷方法

是與智能診斷方法相對而言的，即在傳統的系統維護手段之下，能夠采用的故障診斷方法。具體包括了如下數種：

（1）直觀檢查法。是指對于一些比較簡單的能夠通過眼看、手摸、耳聽以及嗅聞等方法，對液壓系統的故障進行檢查，比如通過直觀檢查法，能夠判定是否存在泄漏問題。

（2）對換診斷法。是指在維修或者故障排除現場，缺乏相應的精密儀器的情況下，對懷疑出現問題的零件，通過更換同型號的新零件，看能否排除故障，進而診斷是否該零件或者單元出現了故障。

（3）儀表測量法。通過對液壓傳動系統的液壓油的壓力、流量以及油溫等相關參數的測量，從而尋找系統的故障點。

（4）原理推斷法。工程機械液壓系統的基本原理，都是利用不同的液壓元件、按照液壓系統回路組合匹配而成的。當出現故障現象時，可據此進行分析推理，初步判斷出故障的部位和原因，對癥下藥，迅速予以排除。

2.2 智能診斷方法

是指運用現代診斷技術以及算法，對液壓傳動系統的故障進行分析，從而判別故障點的診斷方法，具體包括如下數種：

（1）模糊邏輯診斷方法。是指通過模糊邏輯函數，對液壓傳動系統產生的故障原因，以及故障現象之間的模糊關系，然后通過模糊邏輯函數方程的求解，來對導致故障的原因與狀態進行識別。

（2）事故樹分析法。是指根據統計資料對工程機械液壓傳動系統各種故障的原因進行分析和處理，然后對使用過程中可能出現的各種故障現象作為頂事件，畫出相應的事故葉，然后利用布爾代數進行求解，得到可能引發事故的原因。

（3）灰色關聯度診斷法。灰色系統理論是研究如何利用系統的已知信息，去認識這個含有不可知信息系統的特性、狀態和發展趨勢的一門新理論。該法通過對灰色因素間的關聯程度的分析，研究系統當前運行狀態與“故障”及“正常”這兩種參考狀態特征間的相關性，從而確診系統的運行工況。

（4）信息系統診斷法。首先將關于工程機械液壓傳動系統故障的相關專家知識庫作為基本的數據，建立起信息診斷系統的數據庫，然后當液壓傳動系統發生故障之時，將故障現象輸入到系統之中，由計算機根據專家數據庫的知識，推理出故障原因。

3 故障診斷步驟

工程機械液壓傳動系統故障的診斷步驟如圖1所示。

圖1 工程機械液壓傳動系統故障診斷步驟示意圖

如圖1所示，在對工程機械液壓傳動系統故障進行診斷時，需要遵循如下步驟：

（1）對工程機械液壓傳動系統的運轉是否正常進行觀察，不管何種問題，最終都可以歸結為液壓系統的流量、壓力以及方向這3個方面的問題，觀察也主要是從這3個方面開展的；

（2）對液壓圖進行審校，對每個液壓元件進行檢查，確認其作用的發揮并對其品質狀況進行評定；

（3）對于故障有關的元件進行列舉，依次進行排查分析；

（4）對清單之中的重點元件進行初次檢查，然后判斷該元件的使用以及裝配是否符合系統的要求，對于元件的測量是否科學合理，以及元件的外部信號是否合適。在這個過程中，尤其要注意溫度、噪聲過高或者振動和泄漏的問題；

（5）如果在初檢之中沒有發現故障，則需要用相關儀器進行復檢；

（6）對發生故障的元件進行識別，然后對其進行修理或者更換；

（7）重啟之前，對故障發生的前因后果進行再次考慮，如果考慮之后，認為相應的處理措施還無法完全消除故障，則要繼續檢查，并且采取相應的解決措施。

4 故障診斷實例分析

4.1 WA250裝載機故障診斷

一臺正在施工的WA250裝載機，突然出現鏟斗舉升無力，同時機身有較大的震動，噪聲異常增大。

發現問題之后，首先對其系統的運轉是否正常進行觀察，用手觸摸油箱，感覺油溫比較高，在對油質進行檢查時發現，油液的顏色明顯變深，拆開液壓系統的濾油器，發現已經出現了非常嚴重的堵塞現象。

初步考慮是由于工作介質油長時間未進行更換，而且濾油器沒有及時進行清理造成的故障。對濾油器進行清洗之后，該裝載機工作運轉正常。

這就提示我們，平時的保養，對于液壓傳動系統的正常運轉是非常重要的。

4.2 東方紅-60推土鏟故障診斷

一臺正在執行推土作業的東方紅-60推土鏟，突然無法升起鏟斗。發生故障之后，首先對其系統的運轉是否正常進行觀察，發現油溫正常、油泵出油量不小，但是液壓系統的油缸高壓油管內的油卻非常少。因此，初步診斷故障可能出現在介質分配器上。

啟動發動機之后，發現分配器有異響，這提示我們，問題可能出現在分配器的回油閥以及安全閥處。

將分配器卸下拆開檢查后發現，在回油閥處有一根長達6 mm的草屑。由于草屑的存在，導致了回油閥無法密封，進而使得高壓油管內油量過少。在將回油閥進行清洗之后，該推土鏟恢復正常工作。

這提示我們，在工作環境較差的前提下，要注意加強對液壓傳動系統的維護和保養。

4.3 PC200挖掘機故障診斷

一臺正在進行挖掘作業的PC200挖掘機，突然出現行走時自動跑偏、糾正無效的問題。發現問題之后，找出了PC200挖掘機的說明書，對其液壓性能進行檢測。首先將其左右的履帶部分分別支起，對其兩邊的履帶運轉5圈的時間進行測試，發現左邊履帶僅耗時41 s，而右邊履帶則耗時55 s，超出了標準值38～42 s。

由于PC200挖掘機的行走系統，也是由液壓傳動系統負責，但是該挖掘機的大臂、抓斗以及回轉動作均正常，因此判斷故障應該是出在右邊的液壓馬達。

通過對兩邊的液壓馬達的流量監測發現，右邊液壓馬達的流量值偏低。然后將中心回轉接頭拆開發現，右邊的液壓馬達的高壓進油管同低壓回油管之間，原有的隔離密封圈已經完全失效，導致高壓進油不停地向低壓回油泄漏，造成了右邊的液壓馬達供油量，遠遠小于左邊的液壓馬達供油量。

由此導致了上文檢測出現的結果，使得右邊履帶的行走速度小于左邊履帶的行走速度，進而出現行走時跑偏的問題。

4.4 進口混凝土輸送泵故障診斷

一臺進口的混凝土輸送泵，投入使用3年時間，攪拌器液壓系統齒輪泵，連續4次發生齒輪軸斷裂故障。

出現問題之后，對其液壓傳動系統進行檢測，發現該混凝土攪拌器液壓系統由齒輪泵輸出的高壓油，一路經換向閥，驅動攪拌器的液壓馬達，帶動攪拌器工作；另一路經換向閥及減壓閥驅動水泵馬達。兩路回油均通過低壓馬達帶動風扇，再流回油箱。

齒輪泵的額定工作壓力是21 MPa，系統壓力由溢流閥調定，調定壓力為19 MPa。

根據故障現象和液壓系統工作原理初步分析：可能是該系統工作壓力過高所致。同時結合損壞齒輪軸斷紋進一步分析出故障原因是：齒輪泵進、出口壓力之差所產生的不平衡徑向力，高于齒輪軸彎曲強度，過高的交變應力，使高速運轉的齒輪軸彎曲疲勞折斷。

調節齒輪泵進、出口壓力并且更換相應零件之后，使用5個月未發生齒輪斷裂故障。

5 結束語

液壓傳動系統故障本身具有隱蔽性、多樣性和復雜性等特點，這使得工程機械液壓傳動系統故障的診斷難度加大。但是，只要按照一定的步驟，遵循一定的邏輯順序，對工程機械的液壓傳動系統進行細致的檢查，就能夠及時發現導致故障的原因，并且及時的進行解決，確保工程機械的穩定運行。

同時，隨著現代科學技術的不斷發展，工程機械液壓傳動系統故障的診斷措施，也在日益更新，我們有理由相信，隨著技術的更新，工程機械液壓傳動系統故障的診斷，也將越來越便捷。

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