液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

穆海平

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

穆海平

介紹了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其優(yōu)缺點(diǎn)，從4個(gè)方面對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析。

液壓系統(tǒng)；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；故障分析

液壓傳動(dòng)是利用封閉系統(tǒng)（如封閉的管路、元件、容器等）中的壓力液體實(shí)現(xiàn)能量傳遞和轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)。其中的液體（一般情況下為礦物油）稱(chēng)為工作液體或工作介質(zhì)，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類(lèi)似。

1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)均包括以下5個(gè)基本組成部分。

1.1 液壓動(dòng)力元件

它是將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)等）所提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的液壓能的換能裝置，通常稱(chēng)為液壓泵。

1.2 液壓執(zhí)行元件

將液壓泵所提供的工作液體的液壓能，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的換能裝置，稱(chēng)為液壓執(zhí)行元件或稱(chēng)為液動(dòng)機(jī)。作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)機(jī)稱(chēng)為液壓缸或油缸，作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)機(jī)則稱(chēng)為液壓馬達(dá)或油馬達(dá)。

1.3 液壓控制元件

是指通過(guò)對(duì)液體的壓力、流量、方向的控制，以改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、方向、作用力等的元件。這類(lèi)元件也常用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和元件的過(guò)載保護(hù)、程序控制等。液壓系統(tǒng)中的各種閥類(lèi)元件就屬于控制元件。

1.4 液壓輔助元件

指上述3部分以外的其他元件，如油箱、濾油器、蓄能器、冷卻器、管路、接頭和密封等。輔助元件在液壓系統(tǒng)中同樣十分重要，許多故障往往出在這些元件上，因此不應(yīng)忽視。1.5工作液體

它是液壓系統(tǒng)中必不可少的部分，既是轉(zhuǎn)換、傳遞能量的介質(zhì)，也起著潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)零件和冷卻傳動(dòng)系統(tǒng)的作用。

2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

①由于一般采用油液作為傳動(dòng)介質(zhì)，因此液壓元件具有良好的自我潤(rùn)滑條件；工作液體可以用管道輸送到任何位置，允許液壓執(zhí)行元件和液壓泵保持一定的距離；液壓傳動(dòng)能很方便地將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這些特點(diǎn)十分適合各種工程機(jī)械、采礦設(shè)備的需要，其典型應(yīng)用實(shí)例就是煤礦井下使用的單體液壓支柱和液壓支架。

②可以在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，其傳動(dòng)比可高達(dá)1∶1 000，且調(diào)速性能不受功率大小的限制。

③易于實(shí)現(xiàn)載荷控制、速度控制和方向控制，可以進(jìn)行集中控制、遙控和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

④液壓傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙傳動(dòng)，因此傳動(dòng)平穩(wěn)，操作省力，反應(yīng)快，并能高速啟動(dòng)和頻繁換向。

⑤液壓元件都是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化產(chǎn)品，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣應(yīng)用。

2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)

①在傳動(dòng)過(guò)程中，由于能量需要經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)換，存在壓力損失、容積損失和機(jī)械摩擦損失，因此總效率通常僅為0.75～0.8左右。

②傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能和效率受溫度變化的影響較大，一般的液壓傳動(dòng)，在高溫或低溫環(huán)境下工作存在一定困難；

③液體具有一定的壓縮性，配合表面也不可避免地有泄漏存在，因此液壓傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。

④工作液體對(duì)污染很敏感，污染后的工作液體對(duì)液壓元件的危害很大，因此液壓系統(tǒng)的故障比較難查找，對(duì)操作、維修人員的技術(shù)水平有較高的要求。

⑤液壓元件的制造精度、表面光潔度以及材料的材質(zhì)和熱處理要求都比較高，因而其成本較高。

3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障及其產(chǎn)生的原因

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中各種元件和輔件都可能產(chǎn)生故障，形式多種多樣，這里僅介紹一部分最常見(jiàn)的故障及其產(chǎn)生的原因。

3.1 液壓系統(tǒng)壓力不足或完全無(wú)壓力

產(chǎn)生這類(lèi)故障的一些可能的具體原因及排除方法有以下幾點(diǎn)。

首先應(yīng)檢查液壓泵是否有流量。若無(wú)油液輸出，則可能是液壓泵的轉(zhuǎn)向不對(duì)，零件磨損嚴(yán)重或損壞，吸油回路阻力過(guò)大（如濾油器被堵塞或油液黏度太大等）或漏氣，致使泵不能排出油液。此外，電動(dòng)機(jī)功率不足也可使泵輸出的油液壓力過(guò)低。如果液壓泵有油液輸出，則應(yīng)檢查各段回路的元件或管道，以便找出使油液短路或泄漏的部位。其中，溢流閥主閥芯或先導(dǎo)錐閥可能因臟物存在或銹蝕而卡死在開(kāi)口位置，或因彈簧折斷失去作用，或因阻尼小孔被臟物所堵等，都可能使液壓泵輸出的油液立即在低壓下經(jīng)溢流閥回油箱；在壓力回路中的某些控制閥，由于污物或其他原因使閥芯卡住處于回油位置，使壓力回路與低壓回路短接。另外，也可能是管接頭松動(dòng)或處于壓力回路中的某些閥的內(nèi)泄漏嚴(yán)重，或者執(zhí)行元件的密封損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重內(nèi)泄漏造成的。

3.2 工作機(jī)構(gòu)速度不夠或完全不動(dòng)

發(fā)生這類(lèi)故障的主要原因是液壓泵輸出流量不夠或完全無(wú)流量輸出；系統(tǒng)泄漏過(guò)多，進(jìn)入執(zhí)行元件的流量不足；溢流閥調(diào)定的壓力過(guò)低，克服不了工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載阻力等。具體的可能原因如下。

①液壓泵的轉(zhuǎn)向不對(duì)或吸液量不足。吸油管路阻力過(guò)大，油箱的液面太低，吸油管漏氣，油箱液面不通大氣或液面壓力低于大氣壓力，油液黏度太大或油溫過(guò)低，電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低，輔助泵供液不足等等，都會(huì)使液壓泵的吸油量不足，造成輸出流量不夠。

②液壓泵內(nèi)泄漏嚴(yán)重。主要是零件磨損，密封間隙（尤其是平面間隙）變大，使壓油腔與吸油腔連通短路。

③溢流閥或位于壓力回路的其他控制閥的閥芯被臟物或銹蝕卡住在進(jìn)、回液口的連通位置，使壓力油流回低壓回路。

④處于壓力回路的管接頭和各種閥的泄漏，特別是執(zhí)行元件內(nèi)的密封裝置損壞，內(nèi)泄嚴(yán)重。

3.3 噪聲和振動(dòng)

噪聲和振動(dòng)往往同時(shí)出現(xiàn)，不僅惡化勞動(dòng)條件，而且振動(dòng)會(huì)使管接頭松脫甚至斷裂。產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的主要原因是油液中混進(jìn)較多的空氣，或液壓泵流量脈動(dòng)較大或脈動(dòng)頻率接近元件或管路的固有頻率，因而產(chǎn)生共振。此外，管道固定得不牢也易引起振動(dòng)。這些故障的可能原因如下。

①若吸液管路中有氣體存在，將導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲和振動(dòng)。一方面的原因可能是泵的吸液高度太大，吸油管路太細(xì)而阻力大，泵的轉(zhuǎn)速太高，油箱不通大氣或液面壓力太低，或補(bǔ)油泵供液不足，油液黏度大或吸油濾油器堵塞等等，使液壓泵吸液腔吸不滿(mǎn)油液，造成局部真空，使溶解在油液中的空氣分離出來(lái)，產(chǎn)生氣蝕而引起噪聲；另一方面，可能是吸油管密封不嚴(yán)，油箱液面太低，吸油濾網(wǎng)部分外露，以致液壓泵在吸油的同時(shí)吸入大量空氣并進(jìn)入系統(tǒng)。

②泵和馬達(dá)的質(zhì)量不好。如困油現(xiàn)象未能很好消除﹑柱塞或葉片卡死等，都將引起振動(dòng)和噪聲。

③其他原因。如電機(jī)與液壓泵安裝不同心或聯(lián)軸器松動(dòng)，也會(huì)引起泵的振動(dòng)；管子細(xì)長(zhǎng)﹑彎頭較多又未一一固定，管路中流速太高，也都會(huì)引起管道振動(dòng)。

3.4 油溫過(guò)高

油溫過(guò)高，可能有以下一些原因。

①泄漏比較嚴(yán)重。液壓泵壓力調(diào)得過(guò)高，運(yùn)動(dòng)零件磨損使密封間隙增大，密封元件損壞，所用油液黏度過(guò)低等，都會(huì)使泄漏增加。

②系統(tǒng)無(wú)卸荷回路，當(dāng)不需要壓力油時(shí)，大量高壓油液仍長(zhǎng)時(shí)間不必要地經(jīng)溢流閥溢流。

③錯(cuò)用了黏度太大的油液，引起液壓損失過(guò)大。

④散熱不良。油箱儲(chǔ)油量太少，使油液循環(huán)太快；周?chē)h(huán)境氣溫高、空氣流通不暢等，都是導(dǎo)致散熱不良的原因。

除了以上這些常見(jiàn)的故障外，仍需特別指出的是，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在使用中發(fā)現(xiàn)的故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)有70%～80%是由于油液污染所引起的。污染的油液危及眾多液壓元件正常工作：使滑動(dòng)零件嚴(yán)重磨損，泄漏增大，效率降低，油溫升高；造成運(yùn)動(dòng)零件憋卡，不能動(dòng)作；使節(jié)流小孔堵塞，造成控制元件動(dòng)作失靈等等。所以，控制油液污染應(yīng)當(dāng)受到重視。原煤炭工業(yè)部頒發(fā)過(guò)《綜采設(shè)備油脂管理細(xì)則》，許多局礦還制訂了相應(yīng)的管理制度，取得了一定效果，但是對(duì)于井下液壓設(shè)備，油液的污染仍然是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決。

Analysis on Common Fault of Hydraulic Drive System

Mu Haiping

The article introduces the composition and the advantages and disadvantages of hydraulic drive system,analyses common faults of the hydraulic drive system from four aspects.

hydraulic system;hydraulic transmission system;fault analysis

TH137.9

B

1000-4866（2012）01-0033-02

穆海平，女，1973年10月出生，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司四臺(tái)礦工作，助理工程師。

2012-01-19

2012-01-31