工程機械液壓傳動原理、故障診斷與排除 Principle, Fault Diagnosis and Troubleshooting of Hydraulic Transmission of Construction Machinery

劉玉峰 LIU Yu-feng

摘要： 液壓系統是目前工程機械設備中常見的系統。液壓系統可以為機械設備提供動力，控制設備的運行，從而降低工作人員的工作強度，提高工作效率。隨著我國機械化水平的不斷提高，機械液壓系統的應用范圍越來越廣。本文分析了機械液壓系統的故障診斷技術及故障排除策略，以期提高設備運行系統的可靠性，減少設備故障損失，改善機械設備的故障狀態。

Abstract： Hydraulic system is a common system in construction machinery and equipment. The hydraulic system can provide power for mechanical equipment and control the operation of the equipment， thereby reducing the work intensity of the staff and improving work efficiency. With the continuous improvement of my country's mechanization level， the application range of mechanical hydraulic systems is becoming wider and wider. This article analyzes the fault diagnosis technology and troubleshooting strategy of the mechanical hydraulic system， in order to improve the reliability of the equipment operation system， reduce the loss of equipment failure， and improve the failure state of the mechanical equipment.

關鍵詞： 工程機械;液壓系統;故障診斷;排除策略

Key words： construction machinery;hydraulic system;fault diagnosis;troubleshooting strategy

中圖分類號：TH137.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）22-0165-02

0? 引言

目前，我國的科學技術取得了突出的成就，液壓技術也得到了發展。液壓技術在工業中起著重要的作用。配備液壓系統的機械設備的故障診斷與維修，直接關系到工業的發展水平和運行安全。做好這一工作，不僅可以提高機械的性能，還可以提高機械工作的效率，為我國工業的可持續發展提供堅實的動力。

1? 液壓傳動系統的基本故障特征

1.1 多樣化

通過對液壓傳動系統相關故障的深入研究，可以發現引起故障的因素具有多樣化的特點。同一故障可能有很多原因，這些原因相互交叉、相互影響，很難準確判斷。例如，如果傳動系統的壓力達不到，液壓油可能會泄漏，液壓泵的功率可能會不足，閥門可能會堵塞，油的黏度可能會降低，這也可能來自機電方面。另一方面，在液壓傳動系統中，不同的部件具有不同的功能和結構，從而產生各種故障現象。

1.2 復雜性

液壓傳動系統的失效比較復雜，會影響到整個機體。有些故障可能導致整個液壓系統甚至機器癱瘓。例如液壓執行器功率不足，壓力不穩定。作為維修人員，很難判斷是液壓泵的功率不足還是油、閥門或機械部件有問題，故障排除的難度可想而知。液壓傳動系統的故障具有多樣性的特點，這也使得液壓傳動系統的故障表現形式多樣化，增加了液壓傳動故障的復雜性，提高了故障診斷和故障排除的難度，并且不能在第一時間判斷液壓傳動系統的故障原因和故障位置，這也使得液壓傳動系統的故障評價更加復雜。液壓傳動系統內部各部件緊密相連，會影響到整個機體。通常，一個部件的損壞會影響到所有連接的部件。這增加了維護的難度。維修人員需要考慮各個部件的裝配方法，掌握不同部件的維修技能，完成各個部件從一次到二次的故障排除和維修。如果盲目修復，可能會適得其反。

1.3 判斷復雜

根據液壓傳動系統的特點，故障發生后很難快速判斷故障位置和原因。必須仔細檢查、判斷、分析和測試，找出故障原因和部位。但是一旦發現，后處理就非常簡單，有些可能稍微調試、清洗或更換濾芯就可以解決問題了。

1.4 隱形

首先，液壓傳動系統的大部分故障都是發生在裝置內部，而往往在外部沒有問題，這可能會誤導維修人員。其次，由于其結構比較精細，部分零件極小，在長期高負荷運行中即使發生老化和損壞也不易被發現，使其繼續留在液壓系統中，導致最終失效的發生。及時發現了小零件的故障，拆卸液壓傳動系統也是一個繁瑣的過程，對維修人員來說也是一個麻煩和挑戰。一般來說，在液壓傳動系統的運行中，其運行環境是一個封閉的環境。

1.5 綜合

對液壓傳動系統的故障進行探討和分析，發現故障具有綜合特征。以系統噪聲過大、壓力不穩定為例，可能在介質泄漏時同時發生相關的機械和電氣故障，導致綜合故障。

2? 工程機械液壓傳動系統故障診斷模式

2.1 常規診斷

根據工程機械術語檢定標準體系的各種條件，檢驗員需要根據實際情況，憑直覺對機械的運行情況進行檢定。高效的診斷方法可以幫助檢驗員在短時間內發現問題，及時采取治療措施。

2.2 智能診斷

智能診斷的重點是利用現代診斷形式和技術對液壓系統的故障進行深入分析，為高效的故障診斷提供依據。最常見的有2種模式：①模糊邏輯診斷模式。利用模糊邏輯函數，通過模糊連接分析液壓系統故障的原因和表現。通過對模糊邏輯函數的運算，識別出故障的原因和現狀。②故障樹分析形式。通過對可能造成產品故障的硬件、軟件、環境、人為因素進行分析，畫出故障樹，從而確定故障產生原因的各種可能組合方式和（或）其發生概率。

3? 工程機械液壓傳動系統故障原因分析

3.1 設計的原因

液壓傳動系統故障的數量與產品設計有很大關系。在設計中，通過優化產品形狀或增加一些保護部件，可以有效保護重要部件的磨損或腐蝕，減少設備維護次數。設計師不僅要有豐富的專業知識儲備，還要參與設備的維護，聽取維修技術人員的意見。

3.2 維修原因

一般來說，機械工程裝配調試后，可以提高機械工程各領域的性能。然而，由于液壓元件的更新和變化，機械工程的維修和維護可能會導致系統出現新的故障。因此，在維修機械設備時，技術人員必須嚴格遵守其部件的質量控制。

3.3 液壓傳動系統自身原因

液壓傳動系在電壓穩定時，有時會出現功率不足，無法承受外部負載的現象。這樣系統會逐漸降低運行速度和旋轉功率，大大降低了工作效率。出現這種情況的主要原因可能出現泄漏問題，或者相關離心泵出現異常，導致無法儲存足夠的動力進行傳輸和運行。

4? 工程液壓傳動系統常見故障及排除

4.1 系統工作裝置故障

當系統工作裝置出現故障時，可能是因為：第一，系統有嚴重的泄漏。這可能是因為運動部件損壞，不能正常工作，所以需要及時更換。其次，系統本身的散熱性能較差。這可能是儲油太少的問題造成的，需要及時檢查補充。另外，一些外部因素也可能影響系統的散熱，如散熱面積不足、環境溫度過高等。在日常操作中，有必要及時檢查和清理散熱器進風口處的雜質。

4.2 系統流程不足

在液壓系統運行中，液壓泵本身流量不足可能會導致系統流量不足的問題。但由于工作介質為液壓油，傳動系統在運行過程中會出現密封松動、泄漏等問題，影響工作效率。因此，在出現故障時，需要準確診斷問題的原因，有針對性地尋找解決方案，保持系統的穩定、正常運行。

4.3 液壓缸運動時出現爬行現象

爬行現象是液壓缸在運動時的跳躍運動狀態。這種故障在液壓系統中比較常見。液壓缸內氣體的混合是造成爬行現象的主要原因。

5? 工程機械液壓傳動系統故障排除

5.1 觀察排除法

觀察和排除方法適用于有經驗的維修人員，對工程機械液壓傳動系統的結構了如指掌。通過五感（視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺）、個人經驗和簡單的工具，可以觀察和診斷液壓系統的故障，進行小規模的操作，然后結合平時的維修經驗找到一些簡單的故障，識別出故障的位置和原因。觀察消除方法時，應注意：首先考慮外部因素對液壓傳動系統的影響，然后從系統內部部件中找出問題所在。在觀察和故障排除時，一定不能只考慮液壓系統，而要結合機械、電氣、液壓等方面進行綜合故障排除。在故障處理過程中，要區分長期故障和突發性故障，分析和排除長期故障的原因，發現故障并進行相應處理。觀察排除法適用于有經驗的維修人員。

5.2 儀器檢測方法

儀器檢測方法是以目視觀測法為基礎的。對于可疑的異常部件，采用現代儀器設備和計算機按照由易到難的順序進行檢測，找出故障的原因和位置，進行故障排除。這些方法包括儀器檢測、油分析檢測和計算機檢測。在實際故障診斷中，既要采用傳統的觀測消除法，又要借助現代精密儀器進行儀器檢測。這兩種方法是不能相互替代和結合的。在液壓傳動系統故障診斷中，可選用壓力表、流量計等儀表，檢查液壓傳動系統各部件的壓力值、流量、轉速、溫度等參數值，比較技術文件的標準范圍，及時發現故障的位置和原因。具體包括以下檢測儀器：①壓力表。在液壓傳動系統的運行中，壓力值是一個重要的參數。一旦液壓傳動系統出現故障，壓力值就會降低。通過壓力表檢測液壓傳動系統的壓力值，判斷液壓傳動系統是否故障。②流量計。流量是衡量液壓傳動系統是否處于良好狀態的重要參數。通過流量計，可以測量液壓傳動系統的容積效率、部件進出口流量和液壓回路，及時發現流量異常，有利于液壓傳動系統的故障診斷和故障排除。③轉速表。維修人員可以選擇轉速表來觀察執行機構的運動速度和速度值，這是反映液壓傳動系統各執行機構運行狀態的關鍵參數。

5.3 邏輯推理方法

一些機械液壓系統比較復雜，很難診斷。因此，可以通過邏輯分析來檢驗。采用這種方法，一定要做好以下兩方面的工作：一是從主機上找原因，觀察液壓系統的執行機構是否工作正常;其次，從系統本身的性能出發，對系統故障的原因進行邏輯推理。邏輯推理方法主要取決于維修人員的專業技能和綜合素質。通過自身對液壓傳動的技術知識和基本技能，邏輯推理方法可以邏輯推斷出液壓系統運行中出現的電路、機械結構、液壓元件等故障問題，由于液壓傳動系統故障的故障癥狀一般為壓力異常、動作異?；蛩俣犬惓?，維修人員應仔細觀察和閱讀液壓系統的結構框圖，判斷液壓傳動系統故障的根本原因，并對輔助方法進行細致的故障排除，從而最終確定液壓傳動系統的故障問題，有利于故障排除和解決。

5.4 參數測量方法

該方法主要通過測量液壓系統回路中的參數進行診斷。通過將獲得的數據與機器正常工作時的數據進行比較，可以判斷機器是否有故障。

6? 小結

工程機械在施工和生產中起著非常重要的作用。要及時診斷和排除工程機械液壓系統的故障，保證工程機械的正常運行，保證工程質量。工程機械液壓系統故障具有多樣化的特點，故障診斷技術比較豐富。在未來的發展中，應重視信息集成與信息融合技術的研究，將數據采集、混合智能故障診斷技術和遠程協同診斷技術相結合，更加準確、快速地診斷液壓系統故障。

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