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易、最為方便的方法。通常是用眼看、手摸、耳聽、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)，可以開機(jī)檢查，進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)，但開機(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(dòng)性，當(dāng)油管內(nèi)（特別是膠管）有壓力油通過時(shí)，用手握住，會(huì)有振動(dòng)或類似摸脈搏的感覺，而無油液流過或壓力較低時(shí)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(jī)械傳動(dòng)部件的液壓元件潤滑情況是否良好，當(dāng)潤滑不良時(shí)，通常會(huì)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(cè)）。特別是對(duì)于機(jī)械操作手來說，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。
(3)耳聽
耳聽主要用于根據(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Ｓ玫?/span>專業(yè)聽診器來操作。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(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(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(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)用起來就會(huì)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(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，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，這樣的故障不通過負(fù)荷動(dòng)作就檢查不出來。因此，在檢查故障時(shí)，無負(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，一般不要過載工作。而在檢查故障時(shí)，有時(shí)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(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)，防止過大、過小而造成新的故障；三是調(diào)整后的操作要謹(jǐn)慎小心，在沒有確定調(diào)整是否得當(dāng)前，不要長時(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)，有一回路工作無力而懷疑液壓泵工作不良，拆下來用手試驗(yàn)進(jìn)油口吸力，與另一回路的液壓泵相比感覺差距較大認(rèn)為可能是磨損嚴(yán)重造成的，由于一時(shí)無法修理，換新泵試驗(yàn)，但故障依舊，結(jié)果是既浪費(fèi)，又無功。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，從操作上來說，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(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，主要是通過對(duì)系統(tǒng)各部分液壓油的壓力、流量、油溫的測(cè)量來判斷故障點(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)泄漏只能通過流量測(cè)量來判斷）。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）是靠液體壓力來傳遞的；負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度僅與流量有關(guān)而與壓力無關(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)于沒有標(biāo)出的點(diǎn)，在測(cè)量前也要通過計(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，量程過大測(cè)量精度不夠，量程過小則會(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)越來越復(fù)雜，越來越精密。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)可通過構(gòu)建故障樹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，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(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，造成吸空而無動(dòng)作，最后加滿油故障排除。
對(duì)較為簡單的液壓系統(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)臂工作無力故障時(shí)，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(yán)重、操縱閥的主安全閥壓力調(diào)節(jié)過低、操縱閥內(nèi)漏嚴(yán)重、動(dòng)臂液壓缸過載閥調(diào)定壓力過低、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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