淺談液壓系統(tǒng)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(tǒng)由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),即具有廣泛的工藝適應(yīng)性、優(yōu)良的控制性能和較低廉的成本,在各個領(lǐng)域中獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。但由于客觀上元、輔件質(zhì)量不穩(wěn)定和主觀上使用、維護(hù)不當(dāng),且系統(tǒng)中各元件和工作液體都是在封閉油路內(nèi)工作,不象機(jī)械設(shè)備那樣直觀,也不象電氣設(shè)備那樣可利用各種檢測儀器方便地測量各種參數(shù),液壓設(shè)備中,僅靠有限幾個壓力表、流量計等來指示系統(tǒng)某些部位的工作參數(shù),其他參數(shù)難以測量,而且一般故障根源有許多種可能,這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來一定困難。液壓系統(tǒng)的故障其實(shí)是液壓的動力元件、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)控制元件、輔助元件、工作介質(zhì)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(tǒng)故障大部分并非突然發(fā)生,發(fā)生前總有預(yù)兆,當(dāng)預(yù)兆發(fā)展到一定程度即產(chǎn)生故障。引起故障的原因是多種多樣的,并無固定規(guī)律可尋。統(tǒng)計表明,液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障約 90%是由于使用管理不善所致。為了快速、準(zhǔn)確、方便地診斷故障,必須充分認(rèn)識液壓故障的特征和規(guī)律,這是故障診斷的基礎(chǔ)。

1 故障診斷應(yīng)遵循的原則

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

(2)區(qū)域判斷。根據(jù)故障現(xiàn)象和特征確定與該故障有關(guān)的區(qū)域,逐步縮小發(fā)生故障的范圍,檢測此區(qū)域內(nèi)的元件情況,分析發(fā)生原因,最終找出故障的具體所在。

(3)掌握故障種類進(jìn)行綜合分析。根據(jù)故障最終的現(xiàn)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(jù)系統(tǒng)基本原理,進(jìn)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(yùn)行記錄及某些系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)之上的。建立系統(tǒng)運(yùn)行記錄,這是預(yù)防、發(fā)現(xiàn)和處理故障的科學(xué)依據(jù);建立設(shè)備運(yùn)行故障分析表,它是使用經(jīng)驗(yàn)的高度概括總結(jié),有助于對故障現(xiàn)象迅速做出判斷;具備一定檢測手段,可對故障做出準(zhǔn)確的定量分析。

(5)驗(yàn)證可能故障原因時,一般從最可能的故障原因或最易檢驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)診斷法

現(xiàn)場診斷要求維修人員有一定的液壓傳動知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在對一種新機(jī)型作故障診斷前,要認(rèn)真閱讀隨機(jī)的使用維護(hù)說明書,以對該機(jī)液壓系統(tǒng)有一個基本的認(rèn)識。通過閱讀技術(shù)資料,掌握其系統(tǒng)的主要參數(shù);熟悉系統(tǒng)的原理圖,掌握系統(tǒng)中各元件符號的職能和相互關(guān)系,分析每個支回路的功用;對每個液壓元件的結(jié)構(gòu)和工作原理也應(yīng)有所了解;分析導(dǎo)致某一故障的可能原因;對照機(jī)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(yīng)遵循“由外到內(nèi),先易后難”的順序,對導(dǎo)致某一故障的可能原因逐一進(jìn)行排查。在具體的檢查過程中按照以下步驟進(jìn)行。

(1)向駕駛員了解情況,對故障產(chǎn)生時機(jī)器的狀態(tài),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(jī),在給變速器換完油后發(fā)現(xiàn)機(jī)器行走無力。變矩器油溫過高。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),所加傳動油號錯誤,在弄清了引發(fā)故障的原因后,故障得以迅速排除。

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

(3)油質(zhì)、油量的檢查。此內(nèi)容看似簡單,實(shí)施起來卻常被忽視。如一臺 966D裝載機(jī)(其行走機(jī)構(gòu)為液壓力傳動系統(tǒng)),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(fā)現(xiàn)機(jī)器不能行走,原以為是出了大故障,但維修人員在現(xiàn)場憑聽聲音、檢查油尺就解決了問題,避免了大事故的發(fā)生。又如,一臺日立 EX220-2挖掘機(jī),在修理完液壓缸后發(fā)現(xiàn)液壓油不足,而現(xiàn)場采購的液壓油為土法提煉的再生油,續(xù)加到油箱后造成了油質(zhì)的污染。變質(zhì)起泡,致使機(jī)器動作無力,更換液壓油后故障得以排除。因此,對油質(zhì),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(tǒng)。

(4)檢查各種濾芯。濾油器是液壓系統(tǒng)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(zhì)的性狀等)可為進(jìn)一步分析故障提供依據(jù)。如一臺加騰HD820型挖掘機(jī),在運(yùn)轉(zhuǎn)了 4000h左右后發(fā)現(xiàn)整機(jī)無力;拆檢其液壓系統(tǒng)濾油器時,發(fā)現(xiàn)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(yīng)借助儀器做更為詳細(xì)的檢測。

2.2 參數(shù)測量法

參數(shù)測量法診斷故障的思路是這樣的,任何液壓系統(tǒng)工作正常時,系統(tǒng)參數(shù)都工作在設(shè)計和設(shè)定值附近,工作中如果這些參數(shù)偏離了預(yù)定值,則系統(tǒng)就會出現(xiàn)故障或有可能出現(xiàn)故障。即液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的實(shí)質(zhì)就是系統(tǒng)工作參數(shù)的異常變化。因此當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時,必然是系統(tǒng)中某個元件或某些元件有故障,進(jìn)一步可斷定回路中某一點(diǎn)或某幾點(diǎn)的參數(shù)已偏離了預(yù)定值。這說明如果液壓回路中某點(diǎn)的工作參數(shù)不正常,則系統(tǒng)已發(fā)生了故障或可能發(fā)生了故障,需維修人員馬上進(jìn)行處理。這樣在參數(shù)測量的基礎(chǔ)上,再結(jié)合邏輯分析法,即可快速、準(zhǔn)確地找出故障所在。參數(shù)測量法不僅可以診斷系統(tǒng)故障,而且還能預(yù)報可能發(fā)生的故障,并且這種預(yù)報和診斷都是定量的,大大提高了診斷的速度和準(zhǔn)確性。這種檢測為直接測量,檢測速度快,誤差小,檢測設(shè)備簡單,便于在生產(chǎn)現(xiàn)場推廣使用。適合于任何液壓系統(tǒng)的檢測。測量時,既不需停機(jī),又不損壞液壓系統(tǒng),幾乎可以對系統(tǒng)中任何部位進(jìn)行檢測,不但可診斷已有故障,而且可進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)報潛在故障。

2.3 液壓系統(tǒng)的儀器診斷法

在一般的現(xiàn)場檢測中,由于流量的檢測比較困難,加之液壓系統(tǒng)的故障往往又都表現(xiàn)為壓力不足,因此在現(xiàn)場檢測中,更多地是采用檢測系統(tǒng)壓力的方法。如一臺 966D裝載機(jī),在運(yùn)轉(zhuǎn) 6000h后發(fā)現(xiàn)其行走無力,檢測變矩器進(jìn)、出口的壓力值,結(jié)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(fā)現(xiàn),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(jī),運(yùn)轉(zhuǎn) 3000h后發(fā)現(xiàn)行走跑偏,檢測行走系統(tǒng)壓力發(fā)現(xiàn),左邊為 32MPa,右邊只有 26MPa,后調(diào)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(jī)電液一體化在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用,單一的壓力測試已不能滿足現(xiàn)場檢測的需要,現(xiàn)在越來越多的進(jìn)口工程機(jī)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(shù)據(jù)豐富、體積小且攜帶方便。如一臺日立 EX220-2挖掘機(jī),工作裝置液壓系統(tǒng)無力,當(dāng)操作挖掘機(jī)手柄時,伴隨發(fā)動機(jī)變聲并冒濃煙。利用檢測電腦檢測時發(fā)現(xiàn),液壓泵流量無顯著變化,壓力升高時發(fā)動機(jī)變聲,經(jīng)分析認(rèn)為,液壓泵流量太大,斜盤無法調(diào)整流量。解體液壓泵伺服閥,發(fā)現(xiàn)伺服閥與液壓泵流量調(diào)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(xiàn)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(jī)器進(jìn)行整體測試時使用,即若現(xiàn)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(jī)器上元件進(jìn)行檢查,即能快速地診斷出有否故障。如一臺CAT320L挖掘機(jī)在工作不到500h時,工作裝置液壓系統(tǒng)無力,當(dāng)時現(xiàn)場無檢測儀器,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步判斷主安全閥有故障;可是現(xiàn)場解體主安全閥,發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)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(jī)上的主安全閥與該安全閥進(jìn)行了對換,試機(jī)后故障被排除。這種對換診斷方法簡單易行,但須判斷準(zhǔn)確。