液压系统的工作原理和常见故障的诊断方法

    深圳市华腾起重机械有限公司是一家集研发，生产，销售，售后服务起重机为一体的专业化公司。根据维修经验，总结了以下液压系统的工作原理和常见故障的诊断方法供大家参考。
   随着液压传动技术的不断发展和提高，汽车式、轮胎式及履带式起重机越来越多地采用了液压传动技术，掌握液压系统的工作原理和常见故障的诊断方法，对机械管理和维护的技术人员来说，是十分迫切和必要的。
液压系统发生故障时，大多数情况下不易立即找到故障部位，而把各部位元件都拆开也不现实。因此必须针对故障现象进行分析判断，确定故障部位或发生问题的元件。
现代起重机的液压系统一般由控制系统、动作执行系统组成。因为液压控制系统多是先导控制，先导控制系统也称为操作控制系统(或控制油路)；动作执行系统也称为工作系统(或工作主油路)。先导控制系统的工作压力较低，一般在几兆帕，流量也较小；动作执行系统的工作压力较高，一般为十几到几十兆帕，工作流量也是先导控制系统的几倍到几十倍。采用上述2级系统，可以利用低压力、小流量的油路切换达到对高压力、大流量油路的控制目的，使操作更加轻便。需要指出的是，各种安全保护装置和油路系统之间是通过电磁阀和传感器来传递工作信号的，电磁阀和传感器多安装于控制油路上，是整个液压系统中相对脆弱的环节，其发生故障的频率也比较高，应是关注的重点。
2起重机械液压系统的常见故障
2．1操作失灵
由液压系统的操作控制方式可知，当某项操作失灵时，其故障原因多数出现在先导控制油路和电磁控制部分，工作主油路出现故障概率极小。
某公司的1台KH700—2履带起重机发生了支腿液压缸不能伸出的故障。先检查控制支腿油路切换的电磁阀，发现该电磁阀不动作(判断电磁阀是否动作，可依靠听、摸等方法来确认，电磁阀动作时，一般可听到“咔嗒”声；用手触摸阀体尤其是阀芯端部时，能感觉到明显的震动)。但用万用表检查电磁阀线圈续流二极管是完好的，线路也一切正常，可以确认故障出现在电磁阀内部。电磁阀内部的故障可能有以下2方面的原因：一是工作线圈损坏(短路或断路、烧毁)，二是阀芯被卡滞。在线圈续流二极管完好的情况下，线圈损坏的概率应该是很小的；再进一步用万用表对线圈进行测试，显示的线圈阻值在正常范围内，该线圈完好。将该阀解体发现阀芯被杂质卡住，无法在阀体内滑动。先用汽油对阀体和阀芯反复清洗，确认清洗干净后，再用液压油清洗一遍，然后进行重新装配并安装到原位置，启动机械试机，一切恢复正常。1台NK一250E汽车起重机在作业过程中，带载回收臂杆时失控，但卸载后伸缩操作基本正常。经过分析可能是伸缩液压缸内泄或背压平衡阀故障。如果伸缩液压缸内泄，臂杆带载伸出将是困难的，基于这种考虑，带载(吊起5t左右的重物)进行了伸杆操作，发现臂杆伸出正常；回收臂杆时依然有失控的现象。由此断定伸缩液压缸内活塞密封件没有损坏。没有发生内泄现象，故障可能在背压平衡阀，假如背压平衡阀的阀芯卡在接通油路会发生这样的故障：空载时伸缩臂杆基本正常，带载伸杆也正常，但带载回缩臂杆时，因无法形成一定的背压，就会发生失控现象。于是对背压平衡阀进行解体检查，发现阀芯因油内杂质被卡滞。经对阀体清洗后重新装配，故障得以彻底排除。阀芯卡滞的根源在于液压油的污染，油内的颗粒杂质是导致此类故障的罪魁祸首。国内统计数字表明，75％的液压系统故障是由液压油污染引起的。因此，正确使用好液压油，防止液压油的污染是极其重要的。所以必须做好以下几点：①更换液压油时必须严格作业程序，严禁将杂质带人液压油中；②定期清理油路中的吸铁装置和杂质过滤装置；③对液压元件进行维修时，工作场地必须干净清洁；拆卸后的元件应放在干净的棉布或塑料布上，组装时应用液压油进行一遍冲洗；④拆装元件时必须小心谨慎，避免对精密的液压元件造为损伤。
2．2动作过慢
液压系统的执行元件主要指液压马达和液压缸。如果执行元件动作过慢，有以下原因。①液压马达或液压缸自身故障，如严重内泄或外泄可同时导致动作缓慢和动作无力。②因进入液压马达或液压缸的流量减小所致，这又分2个方面的原因，一是液压泵的泵出流量减小，如严重内泄，可明显降低泵出流量，对变量泵来说，泵的流量又受到自身调控的影响，有时会因调节不当而造成流量降低；二是各控制阀及管路故障，如换向阀卡滞使开口度减小，致使流量降低，若液压油内混入棉纱等异物，管路堵塞也会使流量降低。1台KH700—2履带起重机的组合液压泵由专业厂家进行大修后，发现所有动作都变慢了，速度尚不足大修前的1／3。这基本可排除是油路或执行元件的原因，除非所有的油路都堵塞或液压马达出故障，这几乎是不可能的。故障根源只能出在液压泵上，即液压泵的流量减小了。经过对该液压泵进行检查，发现是该液压泵端部的流量调节阀调整不当所致，后经重新调整校正后流量恢复，所有动作也恢复至原设计速度。1台KH180—3履带起重机因回转制动电磁阀工作不良而进行了解体检修。在对阀体进行拆卸时，由于阀体内油道是对称的，阀芯结构前后方向也基本一样，笔者以为该阀芯在前后方向上可以互换。因此在作业过程中，未对其方向进行必要的标记。但当重新装配后，整机工作速度变慢(不及原速度的1／2。此次维修工作仅对该电磁阀进行过清洗，问题很可能就出在解体过的这个电磁阀上，但该电磁阀在工作中并无其他异常现象。最后决定解体该电磁阀进行重新研究。经过对阀芯进行仔细测量，发现阀芯两端的光面部分在长度上有不足1mil的差别，由此怀疑此前把阀芯装反，遂将阀芯换过方向重新装配，安装就位后一切恢复正常。
2．3执行元件动作无力
液压马达或液压缸动作无力的原因有2个：一是因为系统限压阀(安全阀)整定的压力偏低，或者该阀工作不良或损坏；二是因为系统泄漏(包括液压泵、马达、液压缸、阀及系统管路的内外泄漏)导致部分或整个系统压力不足。1台KH180—3履带起重机在进行桥梁吊装工作中，突然发生了带载后起臂无力的故障。经检查发现回转换向阀(该阀是由操作室内的操作杆直接操作的，没有先导控制系统)漏油比较严重。该机液压系统的回转与变幅系统靠同一个液压泵供油，回转换向阀的严重泄漏虽然对回转操作没有大的影响，但导致与此相通的变幅系统油路内的压力明显降低，在此压力下，空载状态的臂杆起落尚能维持，但当臂杆负载较重时，无法维持起臂。对此回转换向阀解体检查，发现部分密封件严重老化，其中一只O型圈仅剩残存的很少一部分，致使大量的液压油外泄。更换了新的密封件后，起臂无力的故障得到彻底排除。
2．4其他故障
某公司的DBQ3000和DBQ4000塔式起重机多次发生过油泵电机烧毁的故障，给施工生产造成了不利的影响。DBQ3000塔式起重机的回转制动系统设计为直接利用回转驱动装置润滑油泵的方式：润滑油泵油路通过背压方式形成一定的背压，并进行油路分支，一个分支进行正常的润滑工作，另一个分支通过电磁阀控制的方式实现回转制动。此设计方案存在一个严重问题：因整个油路系统的初始压力是通过背压阀的方式实现的，当回转油泵停止工作后，油路系统内会保持一定的压力，这个压力会随着时间的延长而逐渐卸荷；如果时间足够长，不妨碍油泵的再次启动，但如果油泵停止工作后在短时间内再次启动的话，油路内的残存压力就成了油泵的一个大的负载，造成油泵无法启动，如果发现不及时，便会将油泵电机烧毁。鉴于此，对塔机回转制动系统进行了进一步改造，将此处的液压制动液压缸更换为独立工作的卧式液压推杆制动器，彻底解决了上述问题。
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