液壓系統(tǒng)故障診斷的常用方法
機械工程學(xué)會流體傳動與控制分會 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易、最為方便的方法。通常是用眼看、手摸、耳聽、嗅聞等手段對零部件的外表進行檢查，判斷一些較為簡單的故障，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)下進行。
(1)眼觀
視覺檢查首先應(yīng)在設(shè)備不工作狀態(tài)下進行。用眼觀察有無破裂、漏油、松脫、變形、動作緩慢或不均、爬行等現(xiàn)象。必要時可輔以其他手段和方法。例如：當(dāng)有油液滲漏又不嚴重卻難以準確確定位置時，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，仔細觀察滲漏點。必要時，還可以在該部位噴撒白色粉灰，以便更準確地找到滲漏點，有超聲波泄漏檢測儀的可用儀器檢測漏點。當(dāng)停機狀態(tài)下不易觀察到故障時，可以開機檢查，進行故障復(fù)現(xiàn)，但開機檢查要注意做好安全防護措施，防止由于故障復(fù)現(xiàn)引起的故障加重。
(2)手摸
手摸可以用來感覺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性，當(dāng)油管內(nèi)（特別是膠管）有壓力油通過時，用手握住，會有振動或類似摸脈搏的感覺，而無油液流過或壓力較低時則沒有這種現(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械傳動部件的液壓元件潤滑情況是否良好，當(dāng)潤滑不良時，通常會出現(xiàn)元件殼體過熱現(xiàn)象，用手感覺一下殼體溫度的變化，便可初步判斷內(nèi)部元件的潤滑情況（有熱像儀的單位，可借助熱像儀檢測）。特別是對于機械操作手來說，經(jīng)常做這項工作的話，會從溫度的變化中找出一些有益的規(guī)律來。
(3)耳聽
耳聽主要用于根據(jù)機械零部件損壞造成的異常響聲判斷故障點以及可能出現(xiàn)的故障形式、損壞程度，通?？梢越柚鷮Ｓ玫?/span>專業(yè)聽診器來操作。液壓故障不像機械故障那樣響聲明顯，但有些故障還是可以通過耳聽來判斷的，如液壓泵吸空、溢流閥開啟、元件發(fā)卡等故障，都會發(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，還可敲擊可疑部位，傾聽是否有嘶啞的破裂聲。
(4)嗅聞
嗅聞可以根據(jù)有些部件由于過熱、摩擦潤滑不良、氣蝕等原因而發(fā)出的異味來判斷故障點。比如有＂焦化”油味，可能是液壓泵或液壓馬達由于吸入空氣而產(chǎn)生氣蝕，氣蝕后產(chǎn)生高溫把周圍的油液烤焦而出現(xiàn)的。此外，還要注意有無橡膠味及其他不正常的氣味。
直觀檢查法雖然簡單，卻是較為可行的一種方法，特別是在施工工作現(xiàn)場，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，運用起來就會更加自如。因此，在簡易條件下，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負荷動作和有負荷動作兩種條件下進行故障復(fù)現(xiàn)操作，而且最好由本機操作手實施，以便與平時的工作狀況相比較，更快、更準地找出故障。檢查時，首先應(yīng)在無負荷條件下將與液壓系統(tǒng)有關(guān)的各操作桿均操作一遍，將不正常的動作找出來，然后再實施有負荷動作檢查。比如一臺液壓傳動的履帶推土機，空載行駛時一切正常，但一推土就跑偏，這樣的故障不通過負荷動作就檢查不出來。因此，在檢查故障時，無負荷操作和有負荷操作都要進行，以便準確地查找故障，正確地分析故障原因。要注意進行故障復(fù)現(xiàn)操作與正常操作還是有區(qū)別的。正常工作時，要求動作輕柔、準確，一般不要過載工作。而在檢查故障時，有時則要故意過載操作，使溢流閥開啟或故障復(fù)現(xiàn)，從這些特殊狀態(tài)中檢查故障。
操作法檢查故障時，有時要結(jié)合調(diào)整法進行。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。如前所述的推土機跑偏問題，因其行駛動力源為一變量泵，調(diào)整液壓泵排量并操作試驗，看是否能糾正跑偏問題，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、馬達等。
使用調(diào)整法時要注意變量的調(diào)整數(shù)量和幅度，一是每次調(diào)整的變量應(yīng)僅有一個，以免其他變量的干擾使故障判斷復(fù)雜化，如果惆整后故障無變化，應(yīng)復(fù)位，然后再進行另一個變量的調(diào)整；二是整個調(diào)整幅度要控制在一定的范圍內(nèi)，防止過大、過小而造成新的故障；三是調(diào)整后的操作要謹慎小心，在沒有確定調(diào)整是否得當(dāng)前，不要長時間使用同一動作。
3．對比替換檢查法
這是一種在缺乏測試儀器時檢查液壓系統(tǒng)故障的一種有效方法，有時應(yīng)結(jié)合替換法進行。一種情況是用兩臺型號、性能參數(shù)相同的機械進行對比試驗，從中查找故障。試驗過程中可對機械的可疑元件用新件或完好機械的元件進行代換，再開機試驗，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械的液壓系統(tǒng)采用了雙泵或多泵雙回路系統(tǒng)，對這樣的系統(tǒng)，采用對比替換法更為方便，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，不需拆卸元件，只要更換相應(yīng)的軟管接頭即可。
比如在檢查一臺雙回路系統(tǒng)挖掘機時，有一回路工作無力而懷疑液壓泵工作不良，拆下來用手試驗進油口吸力，與另一回路的液壓泵相比感覺差距較大認為可能是磨損嚴重造成的，由于一時無法修理，換新泵試驗，但故障依舊，結(jié)果是既浪費，又無功。因為用人工去轉(zhuǎn)動泵軸的速度是遠達不到實際要求的，從而用進油口吸力大小判斷泵的好壞也就根據(jù)不足。當(dāng)時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、元件儲備、拆卸不便等原因，從操作上來說，用對比替換法檢查故障是比較復(fù)雜的。但對于如平衡閥、溢流閥、單向閥之類體積小、易拆裝的元件，采用此法是較方便的。
具體實施替換法的過程中，一定要注意連接正確，不要損壞周圍的其他元件，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。在沒有摘除具體故障所在的部位時，應(yīng)避免盲目拆卸液壓元件總成，否則會造成其性能降低，甚至出現(xiàn)新的故障。所以，在檢查過程中，要充分用好對比替換法。
4.儀表測量檢查法
儀表測量檢查法是檢測液壓系統(tǒng)故障最為準確的方法，主要是通過對系統(tǒng)各部分液壓油的壓力、流量、油溫的測量來判斷故障點。其中壓力測量應(yīng)用較為普通，而流量大小可通過執(zhí)行元件動作的快慢做出粗略的判斷（但元件內(nèi)泄漏只能通過流量測量來判斷）。液壓系統(tǒng)壓力測量一般是在整個液壓系統(tǒng)中選擇幾個關(guān)鍵點來進行的，如在泵的出口、執(zhí)行元件的入口、多回路系統(tǒng)中每個回路的入口、故障可疑元件的出入口等部位。將所測數(shù)據(jù)與液壓系統(tǒng)原理圖上標注的相應(yīng)點的數(shù)據(jù)對照，可以判定所測點前后油路上的故障情況。在測量檢查過程中，要靈活地運用液壓傳動的兩個工作特性：即力（或力矩）是靠液體壓力來傳遞的；負載運動速度僅與流量有關(guān)而與壓力無關(guān)，且兩者之間具有獨立剛性。
儀器測量法雖然可以測知相關(guān)點的準確數(shù)據(jù)，但也存在一個操作繁瑣的問題。主要是液壓系統(tǒng)所設(shè)的測壓接頭很少，要測某個點的壓力或流量，一般都要制作相應(yīng)的測壓接頭；另外，液壓系統(tǒng)原理圖上給出的數(shù)據(jù)也較少。所以，要想順利地利用測量法進行故障檢查，必須做好以下幾方面工作：
一是對所測系統(tǒng)各關(guān)鍵點的壓力值要有明確的了解，一般在液壓系統(tǒng)圖上會給出幾個關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)，對于沒有標出的點，在測量前也要通過計算或分析得出其大概的數(shù)值；
二是要準備幾個不同量程的壓力表，以提高測量的準確性，量程過大測量精度不夠，量程過小則會損壞壓力表；
三是平時多準備幾種常用的測壓接頭，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力的現(xiàn)象時有發(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)越來越復(fù)雜，越來越精密。在這種情況下，不加分析地在機械上亂拆亂卸，不但解決不了問題，反而會使故障更加復(fù)雜化。因此，當(dāng)遇到一時難以找到原因的故障時，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)合機械的液壓系統(tǒng)圖進行邏輯分析。進行邏輯分析時可通過構(gòu)建故障樹的方法分析其故障原因。因為液壓系統(tǒng)是以液壓油為媒介（工作介質(zhì)）聯(lián)系而成的一個有機整體，不是相互獨立的元件，相互之間的動作是有聯(lián)系、有其內(nèi)在規(guī)律的，所以，邏輯分析法會隨著液壓技術(shù)的發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。邏輯分析法有時還要結(jié)合具體部件的結(jié)構(gòu)原理圖進行。例如：在修理一臺混凝土拌和機液壓系統(tǒng)時采用雙泵雙回路的行走系統(tǒng)有一側(cè)履帶無動作，在排除了管路堵塞、漏氣等表面故障的可能性以后，采用對比替換檢查法對兩回路的泵、閥、馬達均進行了交換，但不能解決問，無意間打開液壓油箱的固定上蓋板后，發(fā)現(xiàn)兩回路的液壓泵進油口不在同一水平面上，機器發(fā)動后由于液壓系統(tǒng)吸收了油箱內(nèi)的部分液壓油，使故障側(cè)回路進油口露出油面，造成吸空而無動作，最后加滿油故障排除。
對較為簡單的液壓系統(tǒng)，可以根據(jù)故障現(xiàn)象，按照動力元件、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)果進行）。例如：在診斷某一挖掘機動臂工作無力故障時，從原理上分析，工作無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、油箱吸油過濾器堵塞、油箱通氣孔不暢通、液壓泵內(nèi)漏嚴重、操縱閥的主安全閥壓力調(diào)節(jié)過低、操縱閥內(nèi)漏嚴重、動臂液壓缸過載閥調(diào)定壓力過低、動臂液壓缸內(nèi)漏嚴重、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檢查，然后對檢查結(jié)果進行分析。
對于較為復(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進行分析。每一部分的分析方法同上。特別是對于先導(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)進行重點檢查與分析。隨著機電液一體化技術(shù)在液壓設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，對千這樣的液壓系統(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，會對液壓系統(tǒng)故障的檢查造成障礙。
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