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液壓系統(tǒng)故障診斷的常用方法
機(jī)械工程學(xué)會(huì)流體傳動(dòng)與控制分會(huì) 趙靜一
 

1.直觀檢查法
直觀檢查法是液壓系統(tǒng)故障診斷的一種最為簡(jiǎn)易、最為方便的方法。通常是用眼看、手摸、耳聽(tīng)、嗅聞等手段對(duì)零部件的外表進(jìn)行檢查,判斷一些較為簡(jiǎn)單的故障,如破裂、漏油、松脫、變形等。直觀檢查法可在設(shè)備工作或不工作狀態(tài)下進(jìn)行。
(1)眼觀
視覺(jué)檢查首先應(yīng)在設(shè)備不工作狀態(tài)下進(jìn)行。用眼觀察有無(wú)破裂、漏油、松脫、變形、動(dòng)作緩慢或不均、爬行等現(xiàn)象。必要時(shí)可輔以其他手段和方法。例如:當(dāng)有油液滲漏又不嚴(yán)重卻難以準(zhǔn)確確定位置時(shí),不要盲目拆卸或更換,可用潔凈的擦布把滲漏部位擦干,然后,仔細(xì)觀察滲漏點(diǎn)。必要時(shí),還可以在該部位噴撒白色粉灰,以便更準(zhǔn)確地找到滲漏點(diǎn),有超聲波泄漏檢測(cè)儀的可用儀器檢測(cè)漏點(diǎn)。當(dāng)停機(jī)狀態(tài)下不易觀察到故障時(shí),可以開(kāi)機(jī)檢查,進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn),但開(kāi)機(jī)檢查要注意做好安全防護(hù)措施,防止由于故障復(fù)現(xiàn)引起的故障加重。
(2)手摸
手摸可以用來(lái)感覺(jué)漏油部位的涌油情況,特別是用于一些眼睛不能直接觀察到的地方更加合適。手摸還可以判斷油管油路的通斷,由于液壓系統(tǒng)油壓較高且具有一定的脈動(dòng)性,當(dāng)油管內(nèi)(特別是膠管)有壓力油通過(guò)時(shí),用手握住,會(huì)有振動(dòng)或類(lèi)似摸脈搏的感覺(jué),而無(wú)油液流過(guò)或壓力較低時(shí)則沒(méi)有這種現(xiàn)象。據(jù)此,可以初步判斷油壓的高低及油路的通斷。另外,手摸這一方法還可用于判斷帶有機(jī)械傳動(dòng)部件的液壓元件潤(rùn)滑情況是否良好,當(dāng)潤(rùn)滑不良時(shí),通常會(huì)出現(xiàn)元件殼體過(guò)熱現(xiàn)象,用手感覺(jué)一下殼體溫度的變化,便可初步判斷內(nèi)部元件的潤(rùn)滑情況(有熱像儀的單位,可借助熱像儀檢測(cè))。特別是對(duì)于機(jī)械操作手來(lái)說(shuō),經(jīng)常做這項(xiàng)工作的話,會(huì)從溫度的變化中找出一些有益的規(guī)律來(lái)。
(3)耳聽(tīng)
耳聽(tīng)主要用于根據(jù)機(jī)械零部件損壞造成的異常響聲判斷故障點(diǎn)以及可能出現(xiàn)的故障形式、損壞程度,通??梢越柚鷮?zhuān)用的專(zhuān)業(yè)聽(tīng)診器來(lái)操作。液壓故障不像機(jī)械故障那樣響聲明顯,但有些故障還是可以通過(guò)耳聽(tīng)來(lái)判斷的,如液壓泵吸空、溢流閥開(kāi)啟、元件發(fā)卡等故障,都會(huì)發(fā)出不同的響聲,如沖擊聲或水錘聲等。當(dāng)遇到金屬元件破裂時(shí),還可敲擊可疑部位,傾聽(tīng)是否有嘶啞的破裂聲。
(4)嗅聞
嗅聞可以根據(jù)有些部件由于過(guò)熱、摩擦潤(rùn)滑不良、氣蝕等原因而發(fā)出的異味來(lái)判斷故障點(diǎn)。比如有"焦化”油味,可能是液壓泵或液壓馬達(dá)由于吸入空氣而產(chǎn)生氣蝕,氣蝕后產(chǎn)生高溫把周?chē)挠鸵嚎窘苟霈F(xiàn)的。此外,還要注意有無(wú)橡膠味及其他不正常的氣味。
直觀檢查法雖然簡(jiǎn)單,卻是較為可行的一種方法,特別是在施工工作現(xiàn)場(chǎng),缺乏完備的儀器、工具的情況下更為有效。只要逐步積累經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用起來(lái)就會(huì)更加自如。因此,在簡(jiǎn)易條件下,更應(yīng)多用這種方法。
 
2.操作調(diào)整檢查法
操作調(diào)整檢查法主要是在無(wú)負(fù)荷動(dòng)作和有負(fù)荷動(dòng)作兩種條件下進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)操作,而且最好由本機(jī)操作手實(shí)施,以便與平時(shí)的工作狀況相比較,更快、更準(zhǔn)地找出故障。檢查時(shí),首先應(yīng)在無(wú)負(fù)荷條件下將與液壓系統(tǒng)有關(guān)的各操作桿均操作一遍,將不正常的動(dòng)作找出來(lái),然后再實(shí)施有負(fù)荷動(dòng)作檢查。比如一臺(tái)液壓傳動(dòng)的履帶推土機(jī),空載行駛時(shí)一切正常,但一推土就跑偏,這樣的故障不通過(guò)負(fù)荷動(dòng)作就檢查不出來(lái)。因此,在檢查故障時(shí),無(wú)負(fù)荷操作和有負(fù)荷操作都要進(jìn)行,以便準(zhǔn)確地查找故障,正確地分析故障原因。要注意進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)操作與正常操作還是有區(qū)別的。正常工作時(shí),要求動(dòng)作輕柔、準(zhǔn)確,一般不要過(guò)載工作。而在檢查故障時(shí),有時(shí)則要故意過(guò)載操作,使溢流閥開(kāi)啟或故障復(fù)現(xiàn),從這些特殊狀態(tài)中檢查故障。
操作法檢查故障時(shí),有時(shí)要結(jié)合調(diào)整法進(jìn)行。所謂調(diào)整,是指調(diào)整液壓系統(tǒng)與故障可能相關(guān)的壓力、流量、元件行程等可調(diào)部位,觀察故障現(xiàn)象是否有變化、變化大還是小、變好還是變壞。如前所述的推土機(jī)跑偏問(wèn)題,因其行駛動(dòng)力源為一變量泵,調(diào)整液壓泵排量并操作試驗(yàn),看是否能糾正跑偏問(wèn)題,如能解決,則是由于使用日久,出現(xiàn)偏差造成的,調(diào)整即可。否則,檢查相應(yīng)的泵、閥、馬達(dá)等。
使用調(diào)整法時(shí)要注意變量的調(diào)整數(shù)量和幅度,一是每次調(diào)整的變量應(yīng)僅有一個(gè),以免其他變量的干擾使故障判斷復(fù)雜化,如果惆整后故障無(wú)變化,應(yīng)復(fù)位,然后再進(jìn)行另一個(gè)變量的調(diào)整;二是整個(gè)調(diào)整幅度要控制在一定的范圍內(nèi),防止過(guò)大、過(guò)小而造成新的故障;三是調(diào)整后的操作要謹(jǐn)慎小心,在沒(méi)有確定調(diào)整是否得當(dāng)前,不要長(zhǎng)時(shí)間使用同一動(dòng)作。
 
3.對(duì)比替換檢查法
這是一種在缺乏測(cè)試儀器時(shí)檢查液壓系統(tǒng)故障的一種有效方法,有時(shí)應(yīng)結(jié)合替換法進(jìn)行。一種情況是用兩臺(tái)型號(hào)、性能參數(shù)相同的機(jī)械進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),從中查找故障。試驗(yàn)過(guò)程中可對(duì)機(jī)械的可疑元件用新件或完好機(jī)械的元件進(jìn)行代換,再開(kāi)機(jī)試驗(yàn),如性能變好,則故障即知;否則,可繼續(xù)用同樣的方法或其他方法檢查其余部件。另一種情況是目前許多大中型機(jī)械的液壓系統(tǒng)采用了雙泵或多泵雙回路系統(tǒng),對(duì)這樣的系統(tǒng),采用對(duì)比替換法更為方便,而且,現(xiàn)在許多系統(tǒng)的連接采用了高壓軟管,為替換法的實(shí)施提供了更為方便的條件。遇到可疑元件,要更換另一回路的完好元件時(shí),不需拆卸元件,只要更換相應(yīng)的軟管接頭即可。
比如在檢查一臺(tái)雙回路系統(tǒng)挖掘機(jī)時(shí),有一回路工作無(wú)力而懷疑液壓泵工作不良,拆下來(lái)用手試驗(yàn)進(jìn)油口吸力,與另一回路的液壓泵相比感覺(jué)差距較大認(rèn)為可能是磨損嚴(yán)重造成的,由于一時(shí)無(wú)法修理,換新泵試驗(yàn),但故障依舊,結(jié)果是既浪費(fèi),又無(wú)功。因?yàn)橛萌斯とマD(zhuǎn)動(dòng)泵軸的速度是遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際要求的,從而用進(jìn)油口吸力大小判斷泵的好壞也就根據(jù)不足。當(dāng)時(shí)如果交換兩回路的液壓泵軟管接頭,一次就可排除其存在故障的可能性。
由于結(jié)構(gòu)配制、元件儲(chǔ)備、拆卸不便等原因,從操作上來(lái)說(shuō),用對(duì)比替換法檢查故障是比較復(fù)雜的。但對(duì)于如平衡閥、溢流閥、單向閥之類(lèi)體積小、易拆裝的元件,采用此法是較方便的。
具體實(shí)施替換法的過(guò)程中,一定要注意連接正確,不要損壞周?chē)钠渌?/span>,這樣才能有助于正確判斷故障,而又能避免出現(xiàn)人為故障。在沒(méi)有摘除具體故障所在的部位時(shí),應(yīng)避免盲目拆卸液壓元件總成,否則會(huì)造成其性能降低,甚至出現(xiàn)新的故障。所以,在檢查過(guò)程中,要充分用好對(duì)比替換法。
 
4.儀表測(cè)量檢查法
儀表測(cè)量檢查法是檢測(cè)液壓系統(tǒng)故障最為準(zhǔn)確的方法,主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各部分液壓油的壓力、流量、油溫的測(cè)量來(lái)判斷故障點(diǎn)。其中壓力測(cè)量應(yīng)用較為普通,而流量大小可通過(guò)執(zhí)行元件動(dòng)作的快慢做出粗略的判斷(但元件內(nèi)泄漏只能通過(guò)流量測(cè)量來(lái)判斷)。液壓系統(tǒng)壓力測(cè)量一般是在整個(gè)液壓系統(tǒng)中選擇幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的,如在泵的出口、執(zhí)行元件的入口、多回路系統(tǒng)中每個(gè)回路的入口、故障可疑元件的出入口等部位。將所測(cè)數(shù)據(jù)與液壓系統(tǒng)原理圖上標(biāo)注的相應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)照,可以判定所測(cè)點(diǎn)前后油路上的故障情況。在測(cè)量檢查過(guò)程中,要靈活地運(yùn)用液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性:即力(或力矩)是靠液體壓力來(lái)傳遞的;負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度僅與流量有關(guān)而與壓力無(wú)關(guān),且兩者之間具有獨(dú)立剛性。
儀器測(cè)量法雖然可以測(cè)知相關(guān)點(diǎn)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),但也存在一個(gè)操作繁瑣的問(wèn)題。主要是液壓系統(tǒng)所設(shè)的測(cè)壓接頭很少,要測(cè)某個(gè)點(diǎn)的壓力或流量,一般都要制作相應(yīng)的測(cè)壓接頭;另外,液壓系統(tǒng)原理圖上給出的數(shù)據(jù)也較少。所以,要想順利地利用測(cè)量法進(jìn)行故障檢查,必須做好以下幾方面工作:
一是對(duì)所測(cè)系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的壓力值要有明確的了解,一般在液壓系統(tǒng)圖上會(huì)給出幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù),對(duì)于沒(méi)有標(biāo)出的點(diǎn),在測(cè)量前也要通過(guò)計(jì)算或分析得出其大概的數(shù)值;
二是要準(zhǔn)備幾個(gè)不同量程的壓力表,以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性,量程過(guò)大測(cè)量精度不夠,量程過(guò)小則會(huì)損壞壓力表;
三是平時(shí)多準(zhǔn)備幾種常用的測(cè)壓接頭,主要考慮與系統(tǒng)中元件、油管接口連接的需要;
四是要注意有些執(zhí)行元件回油壓力的檢查,由于回油壓力油路堵塞等原因造成回油壓力升高,以致執(zhí)行元件入口與出口的壓差減小而使元件工作無(wú)力的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
 
5.邏輯分析法
隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展,液壓系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜,越來(lái)越精密。在這種情況下,不加分析地在機(jī)械上亂拆亂卸,不但解決不了問(wèn)題,反而會(huì)使故障更加復(fù)雜化。因此,當(dāng)遇到一時(shí)難以找到原因的故障時(shí),一定不要盲目拆修,應(yīng)根據(jù)前面幾種方法的初步檢查結(jié)果,結(jié)合機(jī)械的液壓系統(tǒng)圖進(jìn)行邏輯分析。進(jìn)行邏輯分析時(shí)可通過(guò)構(gòu)建故障樹(shù)的方法分析其故障原因。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)是以液壓油為媒介(工作介質(zhì))聯(lián)系而成的一個(gè)有機(jī)整體,不是相互獨(dú)立的元件,相互之間的動(dòng)作是有聯(lián)系、有其內(nèi)在規(guī)律的,所以,邏輯分析法會(huì)隨著液壓技術(shù)的發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。邏輯分析法有時(shí)還要結(jié)合具體部件的結(jié)構(gòu)原理圖進(jìn)行。例如:在修理一臺(tái)混凝土拌和機(jī)液壓系統(tǒng)時(shí)采用雙泵雙回路的行走系統(tǒng)有一側(cè)履帶無(wú)動(dòng)作,在排除了管路堵塞、漏氣等表面故障的可能性以后,采用對(duì)比替換檢查法對(duì)兩回路的泵、閥、馬達(dá)均進(jìn)行了交換,但不能解決問(wèn),無(wú)意間打開(kāi)液壓油箱的固定上蓋板后,發(fā)現(xiàn)兩回路的液壓泵進(jìn)油口不在同一水平面上,機(jī)器發(fā)動(dòng)后由于液壓系統(tǒng)吸收了油箱內(nèi)的部分液壓油,使故障側(cè)回路進(jìn)油口露出油面,造成吸空而無(wú)動(dòng)作,最后加滿油故障排除。
對(duì)較為簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng),可以根據(jù)故障現(xiàn)象,按照動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件的順序在液壓系統(tǒng)原理圖上正向推理分析故障原因(結(jié)合用前面幾種方法檢查的結(jié)果進(jìn)行)。例如:在診斷某一挖掘機(jī)動(dòng)臂工作無(wú)力故障時(shí),從原理上分析,工作無(wú)力是由于油壓下降或流量減小造成的;從液壓系統(tǒng)圖上看,造成壓力下降或流量減小的可能因素有:油箱缺油、油箱吸油過(guò)濾器堵塞、油箱通氣孔不暢通、液壓泵內(nèi)漏嚴(yán)重、操縱閥的主安全閥壓力調(diào)節(jié)過(guò)低、操縱閥內(nèi)漏嚴(yán)重、動(dòng)臂液壓缸過(guò)載閥調(diào)定壓力過(guò)低、動(dòng)臂液壓缸內(nèi)漏嚴(yán)重、回油路不暢。
考慮到這些因素后,再根據(jù)已有的檢查結(jié)果,即可排除某些因素,將故障范圍縮小,根據(jù)縮小后的范圍再上機(jī)檢查,然后對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行分析。
對(duì)于較為復(fù)雜的液壓系統(tǒng),通??砂纯刂朴吐泛凸ぷ饔吐穬纱蟛糠址謩e進(jìn)行分析。每一部分的分析方法同上。特別是對(duì)于先導(dǎo)操縱式液壓系統(tǒng),由于控制油路較為復(fù)雜,出故障的可能性也較大,更應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)檢查與分析。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)在液壓設(shè)備上的廣泛應(yīng)用,對(duì)千這樣的液壓系統(tǒng),在檢查分析液壓系統(tǒng)部分的故障前,一定要首先排除電控系統(tǒng)的故障,否則,會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)故障的檢查造成障礙。


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