液压传动系统常见故障的诊断与排除（终）

8 液压系统常见故障的诊断与排除液压系统具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能和较低廉的成本，因而在各个领域中的应用愈来愈广泛，机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶、航空航天等行业都得到了普遍应用和大幅度的发展。在工业技术飞速发展的今天，液压系统越来越复杂，与机械和电子技术结合得越来越紧密，很多液压设备都是机械、液压、电气、微型计算机的共同结合体，因此产生的故障也是多方面的。所以，发生液压故障时，对液压系统进行故障诊断，确定液压设备发生故障的部位及产生故障的性质和原因，并采取相应的措施，确保恢复设备的正常运转，是每个工程技术人员及生产管理者共同关注的问题。8.1 液压系统故障诊断的基本内容与方法8.1.1液压系统常见故障诊断的基本内容 一般来说，液压系统的工作是可靠的，但在使用过程中以及新的液压设备试制过程中，由于维护不好，液压元件损坏或设计不合理，装配调整不适当等原因会出现多种多样的故障现象。这些故障现象有的是由于某一液压元件失效而引起的，有的是由于系统中多个元件的综合性因素而引起的，还有的是由于工作介质污染而造成的，即使是同一故障现象，产生故障的原因也可能不一样。液压传动系统由于客观上元件、辅件质量不稳定和主观上使用、维护不当，且系统中各元件和工作液体都是在封闭油路内工作，不像机械设备那样直观，也不像电气设备那样可利用各种检测仪器方便地测量各种参数，液压设备中，仅靠有限的几个压力表、流量计等来指示系统某些部位的工作参数，其他参数难以测量，而且一般故障根源有许多种可能，这给液压系统故障诊断带来一定困难。液压传动系统故障诊断研究要从观察到的故障现象，认真分析产生故障的原因，提出解决问题的措施。液压系统故障诊断包括对机械设备液压系统的状态检测、状态识别、状态预测以及故障诊断与处理对策等几个方面。液压系统故障诊断的准确性是靠被诊断对象所提供的一切信息来达到的，即通过被诊断对象提供的一切信息，通过分析处理获得能用于识别液压设备运行状态的特征参数，最后做出正确的结论。 液压故障诊断的基本内容包括信息采集、信号处理、状态识别和决策诊断四个部分，如图8-1所示。（1）信息采集 信息采集是指按不同诊断目的用人工或仪器将最能表征设备运行的状态信息，分类、记录、存储下来，便于分析处理。信息采集就是采集出液压设备的故障信号，采集到能准确反映液压系统状态的信号是保证诊断准确的一个非常关键的环节，因此在设计诊断方法时，选用什么样的传感器是非常关键的，当然应当采用优质高水平的传感器。（2）信号处理 信号处理指排除混入状态信号的干扰信息，并对信号进行适当处理，提取最能反映设备状态的特征参数作为 识别状态的依据。信号处理的另一个重要作用是寻找一个对系统故障具有敏感性的指标，将这个指标作为故障诊断用的特征指标。 图8-1 故障诊断流程图 （3）状态识别 状态识别是指将得到的参数值与档案库的标准值或专家经验值进行比较，按一定判别准则对液压设备运行状态进行识别，对早期故障进行诊断，并对其发展趋势进行预测，为下一步设备维修决策提供技术依据。（4）诊断决策 诊断决策是根据状态识别结果，对异常状态做进一步分析，确定故障的原因、部位、程度、类别，并根据诊断结果推测其发展趋势，提出相应的处理措施，如对元件加强监测继续使用，调整、维护或停机修理等。诊断决策的最终结果就是要将故障现象排除，也就是更换或修理相关故障元件，并用相关实验台监测修复元件。8.1.2液压系统故障诊断基本步骤液压系统故障诊断的基本步骤如下：（1）核实故障现象或征兆 鉴于液压系统故障的复杂性和隐蔽性，首先必须核实故障的现象或征兆。方法是向操作工和维修人员询问该机器近期的工作性能变化情况、维修保养情况、出现故障征兆后曾采取的具体措施、已检查和调整过哪些部位等。（2）确定故障诊断参数 液压系统的故障均属于参数型故障，通过测量参数提取有用的故障信息。液压系统的诊断参数有系统压力、系统流量、元件温升、元件泄漏量、系统振动和噪声、发动机转速等。系统压力不足表现为液压缸动作无力、马达输出功率或转矩不足、液力传动机械行走无力等现象。系统流量不足表现为执行元件运动速度慢或停止不动。元件泄漏量大表现为动作速度慢和系统温升快。选择诊断参数要依据以下原则：诊断参数要具有良好的灵敏度、易测性、再现性，能够包容尽可能多的故障信息量。（3）分析、确定故障可能产生的位置和范围 对所检测的结果，对照液压系统原理图进行分析，从构造原理和系统原理上讲得通，确保故障诊断的准确性，减少误诊。（4）制定合理的诊断过程和诊断方法。（5）选择诊断用的仪器、仪表 诊断用的仪器、仪表有光电数字转速表、温度表、秒表、压力表、液压检测仪、各型接头、专用工具等。选择原则是：首先对系统元件不做任何拆卸的仪器、仪表；其次是选用需连接于系统中的仪器、仪表；最后选用液压测量仪。当故障很复杂时，也可先用液压检测仪来诊断。需要特别注意的是，在未分析确定故障产生的位置和范围之前，严禁任何盲目的拆卸、解体或自行调整液压元件，以免造成故障范围扩大或产生新的故障，使原有的故障更加复杂。8.1.3液压系统故障诊断基本方法液压设备液压系统大多采用“坏了再修”及定期检修的维护管理方法，坏了再修必然影响生产，定期检修会造成较大浪费。目前，一些大型港口逐步从定期检修向预知维修过渡，这对提高生产率、节省维修费用及合理配置备件等都十分有利。要实现预知维修，必须用状态监测技术，即用各种传感器、有关仪器仪表及计算机组成测试系统，通过有关参数的显示、对比，随时了解系统的运行状态和技术状态，判别故障部位，实现自动报警及自动停机等。 液压故障诊断方法有：简易故障诊断法、液压系统分析法、参数测量法、逻辑诊断法、故障树诊断法、对比替换诊断法等。8.1.3.1简易故障诊断法简易故障诊断法是液压系统故障诊断的一种最为简易、最为方便的方法。它可以定性和粗略定量地检测液压故障，然后通过关联性推理，以诊断液压故障。通常是用询问、眼看、手摸、耳听、嗅闻等手段对零部件的外表进行检查、分析、诊断、确定产生故障的原因和部位，判断一些较为简单的故障，如破裂、漏油、松脱、变形等。简易故障诊断法包括询问、眼看、手摸、耳听、嗅闻等5种手段。（1）询问 询问是故障诊断者向液压设备运行管理人员进行的现场实地调查，以概括地获取故障信息。一般有六问：一问 问清被诊断的液压设备的进厂历史、安装调试存在的问题及如何处理的；问清该设备从投入运行到现在运行状态的历史，即大中小液压故障发生次数、原因和处理办法。二问 问清液压油的更换周期及近期换油的日期，以及所用液压油的牌号；液压油在厂内存放的时间和换油后的清洗情况；滤网是否清洁。三问 问清发生事故前压力调节阀或速度调节阀是否调节过，有哪些不正常现象。四问 问清发生事故前密封件、元件和零件的备品备件，特别是密封件，是否更换过。五问 问清发生事故前后液压系统工作是否正常，出现过哪些不正常现象；液压泵有无异常现象。六问 问清被诊断的液压设备在发生本次故障前，是否有人为的故障，发生故障前有何预兆，现在有何故障现象，哪些液压功能不全、失效、失灵、或失控。过去经常出现过哪些故障，是怎样排除的，哪位维修人员对故障原因与排除方法比较清楚。（2）眼看 眼看是故障诊断者用视觉对液压设备进行观察，以获取故障信息。一般有八看：一看速度 观察执行机构运动速度有无变化和异常现象。二看压力 指看液压系统中各测压点的压力值大小，压力值有无波动现象，压力表是否达到调定值，真空表汞柱是否为0.030.04MPa，否则吸油系统工作不良，如滤油器堵塞、吸油管堵塞或进气等。三看油液 观察液压油的颜色以检测其污染程度，一般用透光玻璃瓶盛工作油液静置 1 h后进行观察：液压油清彻透明无色，为未污染的液压油；液压油呈混浊白色，且瓶的上部清而下部浑为水份混入污染，瓶的下部清而上部浑为空气混入污染；液压油呈深浅不匀的混浊红褐色，为混入铁锈及灰泥污染；液压油呈赤褐色或茶褐色，为高温和氧化污染变质；液压油呈透明但色变淡，为异种油液混入，如果黏度合适，尚可使用。油液表面是否有泡沫，油量是否在规定的油标线范围内，油液的黏度是否符合要求，油温表是否以3050最佳温度显示，是否超过规定温度的允许值等等。四看油箱 查看油箱液面高度是否合乎要求，液压泵吸油时是否因吸油波动而使油箱液面下降，从而造成吸油管和滤油器瞬时露出液面；查看油箱和回油管是否有气泡。五看泄漏 查看液压管道各接头、阀板结合处、液压缸端盖、液压泵轴端等是否有渗漏、滴漏现象；查看液压系统的外泄漏情况，如观察泄漏滴油现象，以判别其泄漏程度。六看振动 观察液压缸活塞杆或工作台等运动部件工作时有无因振动而跳动等现象；观察液压泵及电机、溢流阀及其管路系统的振动情况，以判别其振动的原因。七看产品 根据液压设备加工出来的产品质量，判断运动机构的工作状态、系统工作压力和流量的稳定性。八看液压系统 查看液压系统所有部位，以全面判别液压系统的技术状态；查看换向阀电磁铁的吸合状况，以判别电磁铁的工作状态；查看液压元件的磨损零件表面，以判别磨损程度。（3）手摸 手摸用于一些眼睛不能直接观察到的地方特别适合。一般有五摸：一摸温升 用手摸液压泵、油箱和阀类元件外壳表面上的温度，若接触两秒钟感到烫手，就应检查温升过高的原因。这一方法还可用于判断带有机械传动部件的液压元件润滑情况是否良好，当润滑不良时，通常会出现元件壳体过热现象，用手感觉一下壳体温度的变化，便可初步判断内部元件的润滑情况。特别是对于机械操作手来说，经常作这项工作会从温度的变化中找出一些有益的规律来。二摸振动 用手摸运动件和管子的振动情况。由于液压系统油压较高且具有一定的脉动性，当油管内有压力油通过时，用手握住会有振动或类似摸脉搏的感觉，而无油液流过或压力过低时则没有这种现象。据此，手摸法可以初步判断油管油压的高低及油路的通断。三摸爬行 当工作台在轻载低速运动时，用手摸工作台有无爬行现象。四摸松紧程度 用手拧一下挡铁、微动开关和紧固螺钉等松紧程度。五摸磨损 用手指抚摸液压元件的磨损零件，可判断其磨损、拉伤及破坏程度。若手指触摸被磨损零件表面有光滑感、为磨料磨损；手指有刺挂感为粘着磨损。（4）耳听 耳听是液压故障诊断者用听觉获取声学信息，以判断液压系统技术状态和液压故障。耳听主要用于根据机械零部件损坏造成的异常响声判断故障点以及可能出现的故障形式、损坏程度。如液压泵吸空、溢流阀开启、元件发卡等故障，都会发出不同的响声。将一根钢钎的一端贴在耳边，另一端试探噪声点，就可判断出发出噪声的部位。液压泵发出“呵当、呵当”的声音，是液压泵机械振动发生的噪声，这主要是由于液压泵轴承或运动副磨损、装配不良、轴不同心等原因造成的。液压泵发生“咔嗒、咔嗒”声音，是液压泵吸油困难发生的声响。这主要是液压泵吸油腔或泵轴部位或吸油管接头松动等，吸入了空气造成的。液压泵发出嘶叫声，是液压泵由于滤油器堵塞或吸油管系统真空度急剧增高形成气蚀而发出的噪声，系统压力越高噪声越大。溢流阀的尖叫声，这是溢流阀的先导阀处于高频振动状态；主阀芯开口处于压力差很大或回流空间气蚀而发出的声音。压力高流量大，则噪声更大。溢流阀的冲击声，这是溢流阀瞬时溢流动作在压力差很大的两个油路连通时产生的液压冲击而发出的声音。单向阀的尖叫声，这是流过单向阀的流量超过额定流量太大或液控单向阀压力差太大造成振动而发出的声音。电磁换向阀发生“嗡嗡”声是正常的，若发出冲击声是阀芯动作太快或电磁铁铁芯接触不良或压力差太大而发出的声音。金属敲击声，一般是紧固件松动发出的声音。（5）嗅闻 嗅闻是液压故障诊断者用嗅觉对液压设备进行检测，以获取故障信息。嗅闻可以根据有些部件由于过热、摩擦润滑不良、气蚀等原因而发出的异味来判断故障点。比如有“焦化”油味，可能是液压泵或马达由于吸入空气而产生气蚀，气蚀后产生高温把周围的油液烤焦而出现的。嗅闻液压油是否有恶臭味或刺鼻的辣味，若有则说明液压油已严重污染，不能继续使用；嗅闻工作环境中是否有异味，以判断电气元件绝缘是否烧坏等。简易故障诊断法虽然简单，但却是较为可行的一种方法。简易故障诊断法可在设备工作或不工作状态下进行，特别是在施工工作现场，只要逐步积累经验，运用起来就会更加自如。总之，简易诊断法只是一个简易的定性分析，对快速判断和排除故障，具有较广泛的实用性。8.1.3.2液压系统分析法液压系统分析法是根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障，找出故障产生的部位及原因，并提出排除故障的方法。液压系统分析法是目前工程技术人员应用最为普遍的方法，它要求维修人员具有一定的液压知识基础，能看懂液压系统图，掌握各图形符号所代表元件的名称、功能，对元件的原理、结构及性能也有一定的了解，有这样的基础，结合动作循环表对照分析、判断故障就很容易了。任何复杂的液压系统，都是由一些用来实现某种功能的回路所构成。每一种故障都有一定的现象。液压系统分析法是从液压系统的角度出发，根据液压系统的故障现象，以系统原理图作指示找故障形成的原因。具体的做法是先对系统回路作正确的划分分解，通过分析故障现象，确定故障所属回路，再确定发生故障的部件和元件，使故障分析和检查工作范围逐步缩小，以达到快速诊断和及时排除故障的目的。液压系统分析法的使用要求：（1）正确理解系统中所有液压元件的功能和作用。（2）有一份最新的、完整的回路图。而经常出现的情况是：机器已经修理了，但那些已经更换的元件却没有在回路中画出。理想状态是有一份最新的回路图、大量相关的手册、所有元件清单、维修登记表、库存备用件清单等。这些东西最好放在机器的附近，以应付突发事件。（3）元件清单应列出所有的元件代号和每一个元件的制造商名称。（4）操作规程要详细注明操作顺序、油缸的运动速度、马达转速、安全阀和减压阀的调定压力值等。下面，举例说明采用液压系统分析法进行液压系统故障诊断和排除的方法。实例1主缸不保压，如图8-2所示四柱式液压机主缸采用充液阀实现快速下行，经常会出现主缸不保压现象，该液压机有保压要求，一般要求压力降l0min内小于23 M P a。分析：主缸不保压肯定是压力油泄漏，从原理图分析，与油路有关连，造成泄漏的元件不外乎5处：管路和接头有应力，焊接不良，裂纹等；保压单向阀密封不良；充液阀密封不良或阀座松动；充液阀控制油推杆稍长，顶开卸荷小阀芯；主缸活塞(导套)密封圈损坏。排除方法：根据分析的结果，由简到繁、由外到里进 行检查和排除。首先检查管路和接头（由简到繁，由外到 里），对焊接不良和裂纹处进行初焊，最好取下接头处O 形密封圈，将弯管处用氧焊加热发红后，轻轻套上螺母， 8-2主缸局部液压原理图等冷却定形后再装配。若检查管路和接头没有缺陷，应检 1-油箱；2-电磁换向阀；3-液压缸； 查保压单向阀(由外及里)，拆下单向阀阀芯，抛光其密封线， 4-充液阀；5-单向阀并与阀座研磨，清洗干净后装配。经检查单向阀后，若主缸仍不能保压，应检查充液阀控制油推杆(由外及里)，拆下控制油推杆并堵住控制油来油，检查能否保压；若不能保压确认推杆是否长了，修磨推杆端部。检查完推杆后，仍不能保压，应检查充液阀，主要检查密封线和座圈是否松动，进行抛光研磨或重配座圈。充液阀检查后还不能保压，可以基本确定主缸密封圈损坏，进行拆卸和更换。实例2主缸工作不正常，如图8-3所示该液压机采用插装阀系统。故障现象：主缸下行升至810M P a时，停顿12 s，再升至工作压力25 M P a，调整下腔压力阀时，压力增大。图8-3主缸上、下腔插装液压原理图分析：本系统分别由2个压力阀和方向阀控制主缸上、下腔。为了防止滑块下滑，增加了一个球阀控制的方向阀，升压时压力有停顿，属于局部有微量泄漏，下腔有压力，分析属于下腔方向阀封闭不严，使系统和下腔串腔。排除方法：从原理图分析，主要故障来自下腔方向阀，拆卸下腔方向阀后发现梭阀密封不好，方向阀外径O形密封圈破损，而且方向阀轴向窜动。经更换梭阀，更换密封圈和调整垫片，使系统恢复正常。由于经过分析，就能确定是下腔方向阀的问题，避免了盲目拆装液压系统，缩短了解决故障的时间。曾有人说：“机械的故障好找不好修，液压的故障好修不好找”。从侧面说明了液压系统的故障不好诊断，不好寻找，一旦找准故障后，修复比较容易，一般采取清洗、研磨、更换等方法即可排除。通过多年的实践，采用分析法可以解决很多液压系统的故障，但对分析人员要求较高，必须充分了解和熟悉液压元件和液压原理，否则，实施起来有一定的困难。液压系统同一故障的影响因素较多，必须循序渐进，认真分析，细心检查，逐步排除，直至最终解决和排除。8.1.3.3参数测量法液压系统分析法是液压系统故障诊断的一种定性分析方法，需对故障的可能性做出一一分析判断，因此诊断过程相对繁琐，对诊断维修人员的素质要求也相对较高，要求维修人员具有一定的液压系统基础知识和较强的分析能力，方可保证系统诊断的效率和准确性。参数测量法是基于参数测量的一种故障诊断方法，它是一种定量分析的方法，是一种比较简单、实用的液压系统故障诊断方法。在生产现场的故障诊断过程中，液压系统故障诊断的系统分析法可与定量分析的参数测量法相结合来诊断，从而可避免造成采用系统分析法诊断液压设备故障时出现诊断不够准确的现象，尽快使液压设备恢复正常运行。一个液压系统工作是否正常，关键取决于液压系统的两个主要工作参数量，即压力和流量是否处于正常的工作状态，以及系统温度、泵组功率等重要辅助参数正常与否。液压设备在一定的工况下，每一部位都有一定的稳态值。即任何液压系统工作正常时，其工作参数值都应在工况值附近，若液压系统的工作参数值与设备正常工况值不符，出现了异常变化，就说明液压系统的某个元件或某些元件有了故障。为此，只要测得液压系统检测点的工作参数，如温度压力、流量、泄漏量及功率等，将其与系统工作正常值相比较，即可判断系统工作是否正常，是否发生了故障以及故障的所在部位。液压系统故障检测回路简图如图8-4所示，检测仪由测试系统与数据处理系统组成。为了减少拆装的工作量，并在尽可能接近液压系统实际工况条件下测试。检测回路通常与被检测系统并联连接。对于复杂精密的液压设备的检测，还可利用检测仪的各测试所得的参数，如压力、流量、温度等非电物理量，先转换成电量，然后再利用数据处理系统作放大、转换和显示等处理，这样被测参数可用电信号代表并显示，再通过与系统工作正常值相比较后，即可判断系统工作是否正常。这种测试对于液压系统的状态监测及诊断十分有效，整个液压系统及其部件均可通过该测试来检查其各个性能参数。 8-4液压系统故障检测回路1-油箱；2-液压泵；3-溢流阀；4-换向阀；5-液压缸；6-T型接头；7 -进油口；8-出油口；9-检测仪；10-加载阀通过利用系统分析法，判断出液压系统故障所涉及的范围的大致位置后，再采用测试仪检测，把系统故障所涉及的范围缩小到最小以后，即可很快判断出故障的所在。参数测量法，在测量时，不需停机，因此不但可诊断己有故障，而且可进行在线监测和预报潜在故障。并且这种预报和诊断是定量的，大大提高了诊断速度和准确性。这种检测方法对于简单的液压系统，可不用传感器直接测量，检测速度快，误差小，检测设备简单，便于在生产现场推广。8.1.3.4对比替换诊断法这是一种在缺乏测试仪器时检查液压系统故障的一种有效方法，有时应结合替换法进行。一种情况是用两台型号、性能参数相同的机械进行对比试验，从中查找故障。试验过程中可对机械的可疑元件用新件或完好的机械元件进行代换，再开机试验，如性能变好，即故障可知。否则，可继续用同样的方法或其他方法检查其余部件；另一种情况是目前许多大中型机械的液压系统都采用双泵或多泵双回路系统，这样的系统，采用对比替换法更为方便，而且，现在许多系统的采用了高压软管连接，为替换法的实施提供了更为方便的条件。遇到可疑元件时，要更换另一回路的完好元件时，不需拆卸元件，只要更换相应的软管接头即可。比如在检查一台双回路系统挖掘机时，有一回路工作无力，怀疑液压泵不好，拆下来用手试验进油口吸力，与另一回路液压泵相比感觉差距较大，认为可能是磨损严重，由于一时无法修理，遂换新泵试验，故障依旧，结果既是浪费，又无功。因为用人工去转动泵轴的速度是远远达不到实际要求的，从而用进油口吸力大小判断泵的好坏也就依据不足。当时如果交换两回路的液压泵软管接头，一次就可排除其存在故障的可能性。用对比替换法检查故障，由于结构配置、元件储备、拆卸不便等原因，从操作上来说是比较复杂，但是对于如平衡阀、溢流阀、单向阀之类体积小、易拆装的元件，采用此法还是比较方便的。具体实施替换法的过程中，一定要注意连接正确，不要损坏周围的其他元件，这样才能有助于正确判断故障，而又能避免出现人为故障。在没有摘清具体故障所在部位时，应避免盲目拆卸液压元件总成，否则会造成其性能上的降低，甚至出现新的故障，所以，在检查过程中，要充分用好对比替换法。8.1.3.5逻辑诊断法液压设备故障特点是具有“扩散”性，即系统中某个元件发生了故障，往往会导致一系列元件异常。逻辑诊断法把系统划为多个功能单元进行分析，逐渐逼近发生故障的部位，最终找出产生故障的原因，然后检修。逻辑诊断法是根据液压系统特点，分析诊断对象的逻辑关系、系统参数以及系统分布结构，以控制源头为基础的诊断方法。为了避免盲目查找故障，工程技术人员必须根据液压系统的基本原理，进行逻辑分析，减少怀疑对象，逐步逼近，找出故障发生部位，检测分析故障的原因。大量实例表明，系统维护工程师在有限的条件下，往往仅凭经验便随意更换元件，总想通过换一个新元件就能解决现存的故障。然而，这样做很可能既费时又昂贵，并且还很可能给系统带来附带的故障。因为，更换元件就要破坏原有的联结，污染物就容易混入，很可能带来新的故障。采用简单的逻辑诊断技术不仅可以大大缩短停车时间，而且还可减轻系统维护工程师的劳动强度。对于较为简单的液压系统，列出液压系统的典型故障，故障诱因图表，列图表时根据故障现象，按照动力元件、控制元件、执行元件的顺序在液压系统原理图上正向推理分析故障原因（结合前面几种方法检查的结果进行）。然后使用该图表对液压系统故障进行初步诊断，诊断时应尽可能按表中顺序查找，以便初步诊断工作既省时又准确。例如，如图8-5所示液压系统，油缸克服负载做横向往复运动，工作周期为：68个循环/小时，每天24小时工作。故障现象：液压缸可以伸出，但不能自行缩回，需用其它油缸将其顶回。分析：首先进行初始检查，检查结果：A、活塞伸出行程压力稳定；B、活塞到达行程末端，在电磁阀失电前压力上升到安全阀的调定值；C、电磁阀得电后，经过短时间的延迟，压力上升到安全阀的调定值。由于本例是一个简单的回路，可以把整个回路看作一个部分来研究。若在复杂系统中，如多缸系统，本例可能仅是系统的某一部分。 对故障现象列出故障诱因图表，寻找相关液压元件，直到找出故障元件。系统逻辑诊断内容表，如表8-1。用逻辑推理分析判断，最终找出故障的原因，可能是活塞与活塞杆分离，经过折卸检修，排除故障。图8-5液压系统原理图1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-溢流阀；5-压力表；6-换向阀；7 -液压缸表8-1系统逻辑诊断内容元件故障判断逻辑分析泵无故障仅出现在回程，若泵有故障应影响往返行程吸油口过滤器无同泵安全阀无如果其调定压力对回缩行程调得太低，会造成油缸不动作，但不会造成回路时的压力延迟(适当提高其调定值故障仍不能排除)。电磁阀无如果1DT不能吸合到位，将造成流量不足，而不是时间延迟。液压缸有密封可能损坏(但活塞伸出运行正常，说明活塞与缸筒间的密封尚可；活塞杆与缸筒间的密封可通过察有无外泄判断)；外部导轨松动检查联结部分； 活塞与活塞杆分离(折卸检查)又如，液压系统中液压缸无动作。液压缸无动作首先应检查判断液压泵工作是否正常。若不正常，则应修理或更换；若正常，则应查看换向阀是否换向。若不换向，则应再查找原因，并采取相应对策；若换向，则说明换向阀无问题，应再查看溢流阀工作状况等。这样按液压缸无动作逻辑诊断流程图8-6所指引的路线逐步查找下去，即可排除某些因素，将故障范围缩小，根据缩小后的范围再上机检查，然后再分析，就一定能找出液压缸不动作的原因。图8-6液压缸无动作逻辑诊断流程图对于较为复杂的液压系统，通常可按工作油路和控制油路两大部分分别进行分析。每一部分的分析方法同上。特别是对于先导操纵式液压系统，由于控制油路较为复杂，出故障的可能性也较大，更应进行重点检查与分析。随着机电液一体化技术在液压设备上的广泛应用，对这样的液压系统，在检查分析液压系统部分的故障前，一定要首先排除电控系统的故障，否则会对液压系统故障的检查造成障碍。逻辑诊断法是一种预诊的方法，在故障没出现之前，经分析知道哪些故障是什么原因造成的。列图表时，应参考设备说明书及有关资料，图表越细越好，使人们能够根据故障现象找到引起故障元件的问题。逻辑诊断法可以在日常的设备维修保养中，使大部分故障消除在萌芽状态。8.1.3.6故障树诊断法故障树分析法（Fault Tree Analysis简称FIA法）是一种将系统故障形成的原因做出由总体到部分按树枝状逐渐细化的分析方法，因而是对液压系统工作可靠性及其液压设备液压故障进行分析诊断的重要方法。其目的是预测和诊断液压故障，确定液压故障的原因、影响和发生概率。对一个复杂的液压系统进行故障树的分析，工作十分庞大、复杂。在故障树分析中，把所研究液压系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，然后寻找直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级事件发生的全部直接因素，一直追查到那些原始的、其故障机理或概率分布都是已知的，而毋需再深究的因素为止。通常把最不希望发生的事件称为顶事件，不需要再深究的事件称为底事件，介于顶事件与底事件之间的一切事件为中间事件，用各种事件的代表符号和描述事件间逻辑因果关系的逻辑门符号组成树枝状逻辑因果关系图，这样的树形图称为故障树。所谓故障树，也就是表示液压系统故障及液压元件故障之间的逻辑结构图，系统故障事件，画在故障树的顶端，是顶事件；形成系统故障的基本事件，画在故障树下，是底事件。先根据统计资料，对液压系统可能存在的各种故障原因进行分析，以设备使用过程中主要故障现象作为顶事件画出故障树，利用布尔代数将其简化为等效故障树，据此求出对的安全树(即顶事件不发生的基本事件的集合)及其最小割集(使顶事件发生的最少的基本事件的集合)，该最小割集也是故障树的最小径集(顶事件不发生所必需的最少基本事件的集合)，然后从敏感度和故障发生概率双重角度临界重要度，得到要使故障不发生应采取的几种可能方案。故障树的建造是FIA法的关键，故障树建造的完善程度将直接影响其定性分析和定量分析的准确性。通常采用演绎法建树，该法是选定系统中不希望发生的故障事件为顶端事件，找出直接导致顶端事件发生的各种可能因素或者因素组合，逐级向下演绎，一直追溯到引起系统发生故障的全部原因，即分析到不需要继续分析原因的底事件为止。然后，把各级事件用相应的符号和适合它们之间逻辑关系的逻辑门与顶端事件相连接，就建成一棵以顶事件为根、中间事件为节、底事件为叶的具有若干级的倒置故障树。现以叉车液压系统常见故障(工作装置升降无力或不能起升)为例，运用该方法进行具体分析。叉车工作部分液压系统原理图如图8-7所示。根据原理图分析故障机理，形成以升降无力或不能起升为顶事件的故障树如图8-8所示（其中为顶事件，为中间事件，为底事件)。图8-8中所列的事件中：为升降液压缸活塞密封不良，内泄较大；为活塞杆拉动别劲；为油温过高，黏度下降，内泄增加；为油箱损坏，密封不严，导致外泄；为液压泵损坏；为滤油器损坏；为油箱油量不足；为溢流阀卡死在打开位置；为单向阀卡死在小开度或关闭位置；为单向节流阀卡死在小开度或关闭位置；为液压油管管接头漏油为；为多路换向阀 2阀体阀芯磨损严重，内泄增大；为多路换向阀2阀体之间的O型密封圈破损或漏装，造成漏油。图8-7叉车工作部分液压系统原理图1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-多路换向阀；5-门架倾斜液压缸；6-流量控制阀；7-升降液压缸图8-8升降无力或不能起升故障树根据所列故障树底事件，升降无力或不能起升故障有l3个。下面进行故障排查及诊断。 第 1步：观察叉车其他系统是否正常工作。加限制条件，缩小诊断范围。通过观察发现，门架前倾、后倾均正常。因此，和 中的一部分油路故障(升降和倾斜共用的油路 )可排除，即底事件均可排除，故障原因缩小在中。第 2步 ：利用观察法 。进一步缩小诊断范围。检查油管的管接头是否漏油，只需检查倾斜和升降不共用部分油路的管接头。故障原因缩小在中。第 3步：根据液压元件平均失效率，确定的事件的排查顺序，常用液压元件百万小时的平均失效率如表8-2所示。根据表8-2剩余的事件发生概率从大到小顺序为，因此确定排查顺序为换向阀、单向节流阀、升降液压缸。按照以上分析结果，依次拆检了故障元件，发现单向节流阀卡死在关闭位置。经过研磨、清洗后，故障排除。表8-2常用液压件百万小时的平均失效率元件名称液压泵油箱滤油器O型密封圈溢流阀单向阀液压缸换向阀平均失效次数/h13.51.50.80.025.75.00.0811.0故障树分析法是一种逻辑性强、直观形象的可靠性分析方法，通过故障树分析过程可以透彻了解系统，找出系统薄弱环节以便改进系统设计、运行和维修。并用于培训和指导系统运行维护人员。液压系统其他类型故障可以采用同样方法建立故障树，然后将它们进行组合建立故障树。列出液压系统全部故障原因，有助于掌握液压系统故障规律和特征。故障树分析理论可以进一步将常规的故障诊断方法和计算机技术有机地结合起来，形成专家系统，为液压系统进行更有效的故障诊断。8.2液压系统故障产生原因液压系统工作中之所以发生故障，主要原因在于设计、制造、运输、安装、调试、使用和维护维修等诸方面存在人为故障隐患，也即所谓原始故障；其次便是在正常使用条件下自然磨损、老化、变质引起的故障，也即所谓的自然故障。下面主要分析由于设计、制造、使用不当而产生的故障原因，安装和调试阶段则是发现故障和分析处理的最好实现过程，许多人为故障都是这一阶段发现和排除的。8.2.1设计原因 液压系统产生故障，一般很少去怀疑设计问题。其实这是一种偏见。由于技术、工艺和经验等方面原因，所设计的液压系统并非尽善尽美，选择的液压元件也不一定最合适，为某个关键元件配套的基本回路中可能存在设计缺陷，设计中可能选择了不同制式的连接件等问题都会出现。所以在分析故障原因时，首先考虑在设计上是否存在问题。如果从设计上找出先天性故障原因，从而去纠正设计上的失误或不足，是解决故障的治本之法。例如，油液的污染会给液压系统带来一系列故障，在液压系统中，极易造成油液污染的地方是油箱，不少设备的液压油箱，在结构上存在缺陷，最常见的是封闭性设计不够 合理，如在连接处、接管处不加密封，导致污物渗入油箱。污染的油液进入液压系统中，加速液压元件的磨损、锈蚀、堵塞，最后导致故障的形成。近几年来，国内外在液压油箱结构的设计，对如何减少或杜绝污染物进入油箱问题上都做了不少有益的探索和实践。如德国博世力士乐公司的液压系统，全部采用了全封闭式油箱结构，除只留一个与大气相通的通气孔之外，油箱形成全封闭结构，所有连接处和接管处设有严格的密封装置。注油口盖设置过滤装置构成通气孔，该口使油箱内液面与大气相通而保证系统正常工作，同时又可靠的阻止外界污物的进入。由于油箱紧闭，所以泵的进口处取消了吸油口处的过滤装置，所有回油进入一个总回油管路，在回油管口端加装一个滤油装置，目的是滤掉系统内由于元件磨损的残余物及从密封处进入系统的污物，以保持油箱内油液的清洁。这样的结构不仅避免了外界污物对油箱内油液的污染，而且由于吸油口去掉了过滤装置，使吸油阻力大大减少，从而可避免空穴现象，同时噪声和功率损失也相应减少。另外，悬浮在油液中的空气，对系统工作是有害的。它降低油液的体积弹性模量，使系统失去刚性，产生气穴，增大功率损失，使系统产生噪声，元件遭受汽蚀，降低元件使用性能与寿命，对油液产生氧化作用，使油液失去润滑性以及使油温升高等。悬浮于油液中的气泡，由于油液黏滞阻力的作用不易从油液中浮出液面，所以应当在油箱中增加滤除悬浮气泡的结构。在实践中有的在油箱中设置一个倾角为30的金属丝网于吸油口附近，它可以阻挡大直径气泡进入泵的吸油口，而使系统减少了故 障隐患。可见，油箱结构设计合理与否直接关系到整个液压系统工作的稳定性与可靠性。综上所述，液压系统、回路、元件的设计，管路的连接、走向与布局等方面，在一些机械设备的液压系统中可能存在不合理设计之处。倘若能对使用中的液压系统在设计方面的不足有所发现，并对其进行技术改造，这无疑对机器性能的提高、减少故障率和更好地发挥机器作用具有重大意义。8.2.2制造原因制造原因是指整套设备制造和元件制造，经常会有在整体设计上没有问题，可是设备在安装调试中总会有意想不到的故障出现。某企业液压元件多功能试验台的阀试验台，调试中发现无法做压力试验，检查后发现连接集成块的油路加工时压力油路和回油油路贯通，压力建立不起来，重新加工后问题解决，顺利完成调试。一般来说，设备经装配、调试出厂后综合的技术性能应当合格。但在设备维修时，需要更换一些新的液压元件。由于元件制造质量低劣，新元件取代旧元件之后，反而造成系统故障。因此对元件的制造问题也应认真对待，不容忽视。否则也有可能给液压系统带来预想不到的故障。又如，控制滑阀的阀体与阀芯配合间隙不当，可能造成泄漏或卡死。阀体与机体结合面在制造中平面度超差，装后在压紧力作用下变形，致使阀芯卡死于阀体中，使移动受阻或卡死。还有阀体在制造过程中有的未进行可靠的时效处理，在使用中由于残余应力的重新分布而使阀体变形，不仅破坏了原配合性质，而且导致滑阀移动不灵甚至卡死于阀体中。再如生产厂家在液压系统总装时不对系统进行冲洗，以装配时的元件清洗取代系统装配时对系统的冲洗，使系统内留下了装配过程中带进系统中的污染物，也是造成系统故障一个不可轻视的原因。液压系统的清洗，是借助于液流在一定压力、速度的情况下，对整个系统的各个回路进行冲洗和洗涤。装配前零件的清洗不能代替装配后的系统冲洗。系统装配时，有可能使装配的密封件破损，金属件可能碰伤、刮研。管路与元件连接时所用粘接剂、液态密封胶、生料带可能推挤于系统中等原因，导致系统装配后混入污染物。如不给予冲洗，不可避免地会给系统工作带来危害。国外液压设备制造厂家已把装配后系统冲洗严格地用于装配生产中，并把这一项技术看成是产品质量保证体系中一个重要环节，也是行业竞争的一个有效措施。由上述可见，在查找故障或更换元件时，应当对有关故障的制造因素加以分析和认真检查，这样才有利于故障的迅速排除。 8.2.3使用原因液压系统使用维护不当，不仅使设备故障频率增加，而且会降低设备的使用寿命。比如，使用设备时超载、超速，环境过差，违章操作，维护保养不及时等，都可能加速液压系统性能的变坏，更有甚者，由于操作工的误操作，引发的已经不是一般的故障，而是事故了。某消防部门的65m高空作业车，在演习过程中，因为驾驶员的误操作，将伸缩臂在小俯角的情况下快速伸出，引起整车的倾覆事故，造成人员伤亡和财产损失。使用维护不当产生的常见故障是非常多的，一些重大事故也往往是在使用维护过程中产生的，所以，相关企业部门在选用液压设备后，第一个任务就是进行相关人员的液压技术培训，不但操作工要培训，管理者也要进行培训，了解设备的功能、工作原理、注意事项，同时在使用中严格执行操作规程，按使用说明书进行操作。只有正确地管理和使用维护，才能使设备充分发挥其功能，减少故障，提高工作可靠性。8.3液压系统常见的故障及排除方法在液压系统中，各种液压元件和辅助装置的机构和油液大部分都在封闭壳和管道内，不能从外部直接观察，不像机械转动那样一目了然，而在测量和管路连接方面又不如电路那样方便，因此在出现故障时往往要花费比较多的时间去寻找其原因。下面将介绍几种液压系统常见的故障和一些可能原因及排除方法。8.3.1液压系统压力不足或完全无压力液压系统产生这类故障的主要原因是系统的压力油路和溢流回路(回油路)短接，或者是有较严重的泄漏，也可能是油箱中的油根本没有进入液压系统或电动机功率不足等。造成这类故障的一些可能是油箱中的油根本没有进入液压系统或电动机功率不足等。造成这类故障的一些可能的具体原因及排除方法有以下几点：（1）检查油泵是否输出油来。如无油打出来，则可能是油泵的转向不对，零件磨损或损坏，吸油路阻力过大(如吸油管较小，吸油管上单向阀阻力较大，滤油网被阻塞，油太粘等)或漏气，致使油泵打不出油来。如果是新油泵，也可能是泵体有铸造缩孔或砂眼，使吸油腔与压油腔相通，泵的输油压力达不到工作压力，也出现过因由油泵轴扭断而输不出油的情况。（2）如果油泵有油输出来，则应检查各回油管。看是从哪个部件溢油。如溢流阀回油管溢油，但是拧紧溢流阀(安全阀)的弹簧，压力丝毫不变，则其原因可能是由于溢流阀的阀芯或其辅助球阀(或锥阀)因脏物存在或锈蚀而卡死在开口位置，或因弹簧折断失去作用，或因阻尼孔脏物堵塞，油泵打出的油立即在低压下经溢流阀溢回油箱。拆开溢流阀，加以清洗，检查或更换弹簧，恢复其工作性能。（3）检查溢流阀(安全阀)并加以清洗后，故障仍未能消除，则可能是在压力油管路中的某些阀由于污物或其它原因卡住而处于回油位置，致使压力油路与溢流阀回路短接。也可能是管接头松脱或处于压力油路中的某些阀内泄漏严重，或液动机中的密封损坏，产生严重泄漏所致。拆开有关阀进行清洗，检查密封间隙的大小及各种密封装置，更换已损坏的密封装置。（4）如果有一定压力并能由溢流阀调整，但油泵输油率随压力升高而显著减少，且压力达不到所需数值，则可能是由于油泵磨损后间隙增大(尤其是端面间隙)所致。测定油泵的容积效率即可确定油泵是否能继续工作，对磨损较严重者则进行修配或加以更换。（5）如果整个系统能建立正常压力，但某些管道或液动机没有压力，则可能是由于管道，小孔或节流阀等地方堵塞。逐段检查压力和有无油液通过，即可找出其原因。8.3.2工作机构运动速度不够或完全不动这类故障的主要原因是油泵输油量不够或完全不输油，系统泄漏过多，进入液动机流量不够，溢流阀调节的压力过低，克服不了工作机构的负载阻力等。消除方法如下：（1）油泵转向不对或油泵吸油量不够，吸油管阻力过大，油箱中油面过低，吸油管漏气，油箱通大气的孔堵塞(油箱不透气)使油面受到压力低于正常压力(大气压)，油液粘度太大或油温太低，这些都会导致油泵吸油量不够，从而输油量也就不够了。（2）油泵内泄漏严重。油泵零件磨损，密封间隙(特别是端面间隙)变大或油泵壳体的铸造缺陷，使压油腔与吸油腔连通起来。（3）溢流阀或处于压力油路中的某些阀，阀芯被杂质或锈蚀卡住在进、回油口连通的位置，使压力油路的油液流到回油路去。（4）处于压力油路的管接头及各种阀的泄漏，特别是液动机内的密封装置损坏，内泄漏严重。判明原因后，便采取相应措施(如修理或更换磨损零件，清洗有关元件，更换损坏的密封装置等)加以改正。8.3.3工作部件运动不均匀(有爬行现象)这类故障的主要原因是液压系统中存在有空气，相对运动零件之间摩擦力变化或液压元件变形等。消除方法如下：（1）系统中存有空气往往是造成工作部件运动不均匀(爬行)的主要原因。油泵吸入空气(可能原因见前述)和各个液压元件或管道的密封不严，都使空气进入液压系统。液压系统中存有空气时(特别是油缸中积存空气)，由于空气有很大的压缩性，使工作部件承受负载后出现运动不均匀现象。检查油箱中的油面是否过低，油中有无气泡。如油面有大量泡沫则表明系统中有空气。排除系统中空气，最好是在油缸上装设排气阀。若不装排气装置，一般的方法是使油缸在空载下全行程快速往复数次，即可排出空气。（2）工作部件的动压导轨润滑情况不良，缺乏润滑或导轨刮研点过多或过小，润滑条件差，不能形成油膜，致使摩擦系数变化，引起工作部件运动不均匀。若在润滑油中加入适量的二硫化钼，可以大大减小摩擦系数，能在较低速度都不产生爬行现象。若采用液体静导轨，由于摩擦系数极小而且是个常数，就完全不会出现爬行现象。（3）动压导轨的楔条和压板过紧，或导轨与油缸轴线不平行，或油缸活塞杆密封圈压得过紧，而活塞杆轴线弯曲，这些原因都使运动时摩擦阻力时增时减，而使工作部件运动不均匀。检查并调整工作部件在导轨上移动松紧程度，校直活塞杆轴线，调整密封圈的压力，使活塞杆在整个过程中受到的摩擦阻力基本一致，没有过松或过紧的现象。（4）系统压力振动大，或系统压力过低亦可能造成爬行现象。应将系统压力合理调节，使其足以克服运动部件的阻力。如出现压力脉动较大，应检查溢流阀座及阻尼部件等，使系统压力稳定。8.3.4液动机工作速度在载荷下有较显著的降低这类故障主要是因为系统中有关回路的泄漏在压力增高时显著增大。检查管道及液动机，节流阀，调速阀等元件的泄漏情况，更换或修配磨损零件，消除泄漏即可，此外，液压系统设计不合理，使负载变化较大，进入液动机流量发生变化，引起液动机速度改变。这时，可考虑采用压力反馈系统，保证进入液动机的流量近于不变，而使液动机转速不随负载而变。8.3.5油温过高这类故障主要原因往往是液压系统设计不当或使用时的调整压力不当及周围环境温度较高。调速方法，系统压力，油泵及液动机的效率，各个阀的额定流量，管道的大小，油箱的容量以及卸荷方式都直接影响油液的温升，这些问题在设计系统时要注意妥善处理。除了设计不当外，一个液压系统出现油温过高的一些可能原因及消除方法如下：（1）泄漏比较严重。油泵压力调整得过高，运动零件磨损使密封间隙增大，密封装置损坏，所用油液的粘度过低等，都会使泄漏增加。判明原因后，采取相应措施消除之。（2）系统没有卸荷回路或卸荷回路动作不良，使系统不需要压力油时，油液仍在溢流阀所调定的工作压力下溢回油箱或在卸荷压力较高的情况下回油箱。检查卸荷回路的工作是否正常(如有关卸荷阀门的滑阀是否被脏物卡住不能移动或电气系统故障使起卸荷作用的电磁阀不能