挖掘机液压系统常见故障的诊断

来源:用户上传      作者: 金红基　张战祥

　　摘要：液压系统是挖掘机最重要的系统之一，也是最容易出现故障的系统之一，本文从挖掘机液压系统常见故障的产生、形成以及故障的诊断方法为依据，综合论述了挖掘机液压系统工作原理及故障的诊断方法，并对挖掘机及其他含有液压传动装置的设备的故障诊断与维修起到一定的指导作用。
　　关键词：挖掘机；液压；故障；诊断
　　
　　目前，在施工中使用的挖掘机多数为斗容小于1吨左右的单斗液压挖掘机，液压挖掘机挖掘作业过程中主要有铲斗转动、斗杆收放、动臂升降和转台回转等四个动作。它们多数采用双泵双回路全功率变量液压系统，所有的工作机构被分成两组，各工作机构的分液压油路中又装有过载阀（又名分路溢流阀），在机器受到意外冲击等情况下保护液压系统的安全。作业操纵系统中工作油缸的推拉和液压马达的正、反转，绝大多数是采用三位轴向移动式滑阀来控制油液流动的方向，而作业速度则是根据液压系统的型式（定量系统或变量系统）和阀的开度大小等由操作人员控制或者通过辅助装置来控制。
　　液压传动故障的出现具有突发性、隐蔽性，而且涉及的元器件比较多，给故障诊断和排除带来一定的困难，因此在维修液压系统时，必须弄懂其工作原理和正确分析故障原因的基础上才能保证维修的质量。
　　
　　1液压挖掘机故障诊断的基本要求
　　
　　现场诊断要求维修人员有一定的液压传动知识和实践经验。在对一种新机型作故障诊断前，要认真阅读随机的使用维护说明书，以对该机液压系统有一个基本的认识。目前，中小型挖掘机液压系统几乎都是由主油路和先导操纵油路两部分组成；主油路采用双泵双回路变量开式系统，先导操纵油路皆为定量系统。通过阅读技术资料，掌握其系统的主要参数，如主安全阀的开启压力、先导操纵压力和流量等；熟悉系统的原理图，掌握系统中各元件符号的职能和相互关系，分析每个支回路的功用；对每个液压元件的结构和工作原理也应有所了解；分析导致某一故障的可能原因；对照机器了解每个液压元件所在的部位，以及它们之间的连接方式。具体诊断故障时，应遵循“有外到内，先易后难，先重点后一般”的顺序，对导致某一故障的可能原因逐一进行排查。
　　
　　2液压挖掘机常见故障
　　
　　2．1整机全部动作失灵或迟缓其故障特征为：①整机不能正常运转；②各工作部分能正常工作，但表现为各部分动作滞缓、工作无力；③挖掘机开始工作时，各种动作较正常，当机械工作一段时间后，出现各执行机构无力及动作滞缓，特别是挖掘力不够，行走转向困难等。
　　2．2子系统局部动作故故障其故障特征为：①大臂举升缓慢无力，而其它动作正常；②大臂工作正常；小臂（铲斗）工作缓慢无力；③大臂举升缓慢无力；回转缓慢无力；④某组操纵阀控制的几个动作同时不正常；⑤动作错乱等等类型。
　　
　　3液压挖掘机产生故障原因分析
　　
　　3．1整机动作故障原因整机动作故障的原因有：①液压油不足，吸油油路不畅（如吸油滤芯堵塞），油路吸空等造成液压泵吸油不足或吸不到油，使得整机全部动作发生故障。②先导油路故障。此故障只存在于伺服操纵的挖掘机，对于机械式拉杆操纵的挖掘机则不存在。先导油路故障会造成先导油压力不足，使得操纵系统失灵，从而表现为整机动作故障。③液压泵与发动机之间的传动连接损坏，使得整机不动作。④前后液压泵均严重磨损或损坏，造成泵的输出流量、压力不足，从而引起整机动作迟缓无力或完全不动作。⑤液压泵的功率调节系统故障。
　　３．2子系统动作故障原因①动臂举升缓慢无力，而转斗翻转正常。因其它部分工作正常，说明液压泵、总安全阀是正常工作的，则所提供给整个系统的压力足够，同时也说明泵进油端的管路和滤油器以及油箱的油量、油质没问题。此时主要故障来源于大臂滑阀、大臂油缸、大臂部分的油管、及其密封件等位置；②大臂工作正常；小臂（铲斗）工作缓慢无力。说明液压泵、总安全阀是正常工作的，同时也说明泵进油端的管路和滤油器以及油箱的油量、油质没问题。故障的主要来源是小臂（铲斗）工作滑阀、安全阀、及其密封件；③在工作装置液压系统中，大臂和回转工作都不正常，引起这一原因比较多，它可能包含了前面故障现象外，还与总安全阀、液压泵、滤油器、液压油、分配阀进回油路故障有关。④某组操纵阀控制的几个动作同时不正常，而另外一组操纵阀所控制的子系统全部正常，因此故障出现在两组操纵阀所共用部分，具体表现为故障所在子系统液压泵调节机构故障、故障所在子系统主溢流阀故障和故障所在子系统液压泵故障；⑤动作错乱现象的本质是：在工作回路本应关闭时却有压力油进人到执行元件使之动作。可能的故障点有：与故障动作有关的操纵杆及先导阀（机械式操纵的机器应为拉杆）、操纵阀阀芯及问体等。
　　
　　4液压挖掘机故障诊断的方法
　　
　　液压挖掘机故障的诊断，因其产生的原因复杂，就如同中医诊病，尤其是现场诊断，其随机性是非常大的。液压系统故障现场诊断的主要方法是经验诊断法，即维修人员利用已掌握的理论知识和积累的经验，结合本机实际，运用“望、问、闻、切、调”的基本手段，快速的诊断出故障所在部位和原因。具体为：
　　“望”就是通过查看液压系统的工作情况，从而直观地明确系统的工作原理并检查有可能出现故障的部位，并对简单故障加以排除。如油箱内的油量是否符合要求，有无气泡和变色现象(机器的噪声、振动和爬行等常与油液中大量气泡有关)；密封部位和管街头等处的漏油情况；压力表和油温表在工作中指示值的变化；故障部位有无损伤、连接件脱落和固定件松动的现象。当出现液压油外漏的故障时，在排除禁固螺栓扭力不足或不均匀后，在更换可能已严重磨损或损坏的油封前，还应检查其压力是否超限。安装油封时，应检验油封型号和质量，并做到准确装配。
　　“问”就是向操作手询问故障机器的基本情况。通过对操作手的询问，主要要明确机器有哪些异常现象；故障是突发的还是渐发的；使用中是否存在违规操作，维修保养情况；液压油牌号是否正确及更换的情况；故障发生的时机等等。通过这些信息，可基本确定该液压系统所出现故障的特点，从而基本确定故障所发生的位置。一般情况下，突发性故障，大多是因液压油过脏或弹簧折断造成阀封闭不严引起的；渐发性故障，则多数是因元件磨损严重或橡胶密封、管件老化而出现的。如挖掘机开始工作时正常，但工作一段时间后出现动作滞缓，并伴随着噪声和油温升高(油温表指示数大于75 °C)的现象时，在排除油量不足、高温环境、大负荷作业、散热性差等原因外，则极有可能是泵或阀内泄漏造成的。例如，一台挖掘机，起初先导操纵压力正常，不久后其工作压力下降，动作无力，检查结果是，总安全阀的主阀芯被卡死，致使进油受阻造成的。
　　“闻”就是用耳朵检查液压系统有无异常响声。正常的机器运转声响有一定的节奏和音律，并保持稳定。通过对初步断定的故障位置运转声响的辨别，判断出故障所在的准确位置；同时，根据节奏和音律的变化情况，以及不正常声音产生的部件，还可基本确定故障发生的部件以及损伤程度。如高音刺耳的啸叫声，通常是吸进了空气；液压泵的“喳喳”或“咯咯”声，往往是泵轴或轴承损坏；换向阀发出"哧哧"的声音，是阀口开度不足；粗沉的“嗒嗒”声，可能是过载阀过载的声音。若是气蚀声，则可能是滤油器被污物堵塞、液压泵吸油管松动或油箱油面太低等。
　　“切”就是利用手触摸故障所发生的部位，检查压系统的管路或元件是否发生振动、冲击和油液温升异常等故障。如用手触摸泵壳或液压件，跟据冷热程度就可判断出液压系统是否有异常温升，并判明温升原因及部位。若泵壳过热，则说明泵内泄严重或吸进了空气。若感觉振动异常，可能是回转部件安装平衡不好、紧固螺钉松动或系统内有气体等故障。

　　“调”就是在基本确定了故障所存在的位置后，适当操作液压系统的操作机构，对系统进行调试，通过执行元件的工作情况判定故障的部位和原因，常用的方法有：①全面调试，根据液压系统的设计功能，逐个做实验，以确定故障是在局部区域还是在全区域。如全机动作失灵或无力，则应首先检查先导操纵压力是否正常，离合器(连轴器)是否打滑(松脱)，发动机动力是否足够，液压油油量是否充足和液压泵进口的密封情况。例如一台挖掘机地故障症状仅表现为动臂自动下降，则故障原因可能在换向阀、过载阀或液压缸的油路之中，与液压泵及主安全阀无关。②交换调试。当液压系统中仅出现某一回路或某一功能丧失时，可与相同(或相关)功能的油路交换，以进一步确定故障部位。如挖掘机有两个互相独立的工作回路，每一个回路都有自己的一些元件，当一个回路发生故障时，可通过交换高压油管使另一泵于这个回路接通，若故障还在一侧，则说明故障不在泵上，应检查该回路的其它元件；否则，说明故障在泵上。又如一挖掘机的行走装置，当出现一边能行走，另一边不能行走或自动跑偏的故障时，可将两新购马达的油管对调，以判定故障部位是在马达上还是在换向阀内。③ 更换调试。利用技术状态良好的元件替换怀疑有故障的元件，通过比较更换元件前、后所反映的现象，确认元件是否有故障。④调整调试。对系统的溢流阀或换向阀作调整，比较其调整前、后机器工况的变化来诊断故障。当对液压系统的压力作调整时，若其压力(压力表指示表)达不到规定值或上升后又降了下来，则表示系统内漏严重。⑤断路调试。将系统的某一油管拆下(或松开接头)，观察出油的情况，以检查故障到底出现在哪一段油路上。
　　
　　5小结
　　
　　所有的液压传动问题都可归纳为：压力、流量、方向三大问题。而引起三大问题的原因一般都是泄漏、堵塞、油管接错、调压不对造成的。因此我们在维修液压系统故障时必须注意：① 液压元器件一定要清洗干净，油路处理畅通后方可组装；② 不要使用不干净的液压油，不用劣质的密封件；③ 一定要正确组装元件，如“Y”型圈开口不能装反，油管不能接错；④ 对工作泵排量及安全阀的调整在未弄清楚之前不要乱动，以免引起调大了冲坏液压元件，调小了工作缓慢、无力或无动作。
　　总之，当液压系统出了故障，不要盲目处理，按照“先易后难、先外后内、先重点后一般”的顺序分析和解决问题，一般先检查外部泄漏情况，检查油量油质，检查堵塞情况，对于元器件内部磨损引起的故障，要先弄懂原理后作针对性的检查，通过对液压系统更加深入的了解和掌握，不断提高技术和工作能力，才能更好的解决好液压设备使用者面临的主要问题，管理好液压系统。当系统出现问题时能找出引起系统故障真正的原因，更多的工作是从平时的日常点检开始，注重设备检查和维修工作的细节，在故障早期就将引起故障的各种因素消除，通过对工作循环不断的改进与提高，从而使预知维修工作能在不断变化的工作环境中更进一步，确保设备发挥更大的效益，实现设备事故为零的目标。
　　最后，建议维修人员做好故障诊断的纪录，将发生故障的现象、原因和排除方法汇集起来，并在实际工作中不断地累积、完善。

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