工程机械液压系统故障原因分析

工程机械液压系统工作中之所以发生故障，主要原因在于设计、制造、使用等诸方面存在故障根源，也即所谓原始故障，其次是在正常使用条件下因自然磨损、老化、变质而引起的故障，也即所谓自然故障。下面主要分析由于设计、创造、使用不当而产生的故障。

1.设计原因

工程机械液压系统产生故障，一般很少去怀疑设计问题。其实，这是一种偏见。由于技术、工艺等方面的原因，所设计的液压系统并非尽善尽美，因此在分析故障原因时，有必要考虑在设计上是否存在问题。设计问题是关系液压系统性能的根本问题，属先天性问题。如果从设计上找出故障原因，从而去纠正设计上的失误或不足，是治本之法。比如，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。不少工程机械的液压油箱，在结构上存在缺陷。最常见的是“封闭性”设计不够合理。如在连接处和接管处不加密封，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设计上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密封的装置，注油口盖设置过滤装置构成通气孔。该注油口使油箱内液面与大气相通而保证系统正常工作，同时又可靠地阻止外界污物的进入。由于油箱密闭，因此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滤油装置，目的是过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，悬浮于油液中的空气对系统工作是有害的，它降低了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，元件遭受气蚀，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，因此应当在油箱中增加滤除悬浮气泡的结构。在实践中有在油箱中设置一个倾角为30°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，从而使系统减少了故障隐患。可见，油箱结构设计合理与否，直接关系整个液压系统工作的稳定性与可靠性。

又如，工程机械中执行机构中的活塞杆常裸露在外，被大气中的污物所包围。活塞杆在伸出缩进的往复运动中，不仅受到磨粒的磨损与大气中腐蚀性气体的锈蚀，而且还有可能从活塞杆与导套的配合间隙中进入污物，污染油液可加速液压缸组件的磨损。如在结构设计中根据具活塞体情况加装防护套，使其外露部分由套保护起来，则可减少或避免前述之危害。

再如，工程机械液压系统多数在运动和振动中工作，系统元件与基体的紧固、管路间的连接，在长期的颠簸振动环境中，难免会松动而产生漏油现象。如果设计具有自锁装置的管接头，具有锁定性能的紧固件而用于工程机械的液压系统中，则可大大提高液压系统的工作可靠性，减少故障的产生概率。

液压系统设计不合理同样会给机器带来故障隐患。如WY60型全液压履带挖掘机的液压系统是双泵双回路中高压定量系统，其两齿轮泵的液压油经换向阀到各液压执行元件实现液压传动。此系统因铲斗、斗杆单独动作时不能实现双泵供油，因而动作缓慢，生产效率低，严重时有时会产生爬行动作。根据使用中出现的上述问题，对原系统进行了改进设计，重新设计了合流阀，取消了控制斗杆缸工作压力的溢流阀和对大臂缸超限压合流作用的远程调压阀。改进后的液压系统，其大臂、斗杆、铲斗缸的工作压力均提高到16MPa，除能在单独动作中均可实现双泵供油外，还能在挖掘作业时实现大臂、斗杆、铲斗回转任意两个执行机构的联合动作。

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，在一些工程机械液压系统中可能存在不合理之处。倘若能对使用中的液压系统在设计方面之不足有所发现，并对其进行技术改造，这无疑对提高机器性能、减少故障率和更好地发挥机器作用具有重大意义。(www.xing528.com)

2.制造原因

工程机械经装配、调试出厂后，一般来说，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。比如，某工程机械液压系统中更换了一个精过滤器，安装后不久出现了由于小孔堵塞而造成的故障。经对换上的新购纸芯过滤器的滤芯进行认真检查，发现滤纸在加工制造中受到了严重机械损伤，呈一定规律分布的微孔和裂缝，失去了过滤作用，同时纸的质量低，纸内粘有污物。显而易见这样的滤芯装后不仅起不到过滤的作用，反而其本身构成了一个污染源，便给系统造成不应有的故障。

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。阀体与机体接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，也是造成系统故障的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和一定速度的情况下，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。管路或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里等原因，导致系统装后混入污染物。如不给予冲洗，不可避免地会给系统工作带来危害。国外工程机械制造厂家已把装后系统冲洗严格地用于装配生产中，并把这一技术看成是产品质量保证体系中的一个重要环节，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，应当对有关产生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。

3.使用原因

液压系统使用维护不当，不仅使工程机械设备故障频率增加，而且会降低设备的使用寿命。比如，使用设备时超载、超速，环境过坏，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。