張青
摘 要：液壓系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密度高的機(jī)、電液綜合系統(tǒng)，其故障具有隱蔽性、交錯(cuò)性、隨機(jī)性差異性等特點(diǎn)。而液壓系統(tǒng)維修是保持和恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行、延長(zhǎng)使用壽命的重要條件，而維修性是與維修關(guān)系密切的質(zhì)量特性，是反映系統(tǒng)是否方便于維修的一種特性，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所賦予一種固有特性。對(duì)液壓系統(tǒng)的維修性進(jìn)行研究，有利于提高其系統(tǒng)的可維護(hù)性，從而避免液壓系統(tǒng)難于維修的境地，具有重要意義。
關(guān)鍵字：液壓故障 液壓元件 維修
一、液壓故障的特性
液壓故障是指液壓元件或系統(tǒng)喪失了應(yīng)達(dá)到的功能及出現(xiàn)問(wèn)題的形式。其中喪失功能包括以下三種情況：一是完全喪失功能，指發(fā)生破壞性故障，如泵軸扭斷、電磁鐵燒壞；二是功能降低，指發(fā)生功能性故障，如泵容積效率下降、液壓缸速度減慢；三是誤操作，指錯(cuò)誤操作或裝配所引起的故障。而出現(xiàn)問(wèn)題則主要是指液壓系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)，如溢流閥泄壓時(shí)的高頻振動(dòng)聲、液壓沖擊引起的振動(dòng)與噪聲等。
液壓故障與一般的機(jī)構(gòu)或電氣故障相比，具有以下特點(diǎn)：
第一個(gè)是隱蔽性，液壓系統(tǒng)的故障往往發(fā)生于系統(tǒng)內(nèi)部，由于不便裝拆，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件有限，難以直接觀測(cè)，如各類泵、閥、液壓馬達(dá)、液壓缸等。由于表面的癥狀個(gè)數(shù)有限，加上隨機(jī)性因素的影響，故障分析也很困難。
第二個(gè)是交錯(cuò)性，液壓系統(tǒng)的故障，其癥狀與原因之間存在各種各樣的重疊與交錯(cuò)。一個(gè)癥狀可能有多種原因引起，如執(zhí)行元件的速度慢，引起的原因有：負(fù)載過(guò)大、執(zhí)行元件本身磨損、導(dǎo)軌誤差過(guò)大、系統(tǒng)內(nèi)存在泄漏口、調(diào)壓系統(tǒng)故障、調(diào)速系統(tǒng)故障等。一個(gè)癥狀也可能是由多個(gè)故障源疊加起來(lái)形成的，如泵、換向閥和液壓缸均處于磨損狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的效率有較大幅度的下降，當(dāng)逐一更換這些元件，系統(tǒng)效率也逐步提高。
第三個(gè)是隨機(jī)性，液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，受到各種隨機(jī)因素的影響，如電網(wǎng)電壓的變化、環(huán)境溫度的變化、設(shè)備工作任務(wù)的變化等，外界污染物的侵入也是隨機(jī)性的。由于諸如此類的隨機(jī)因素，故障具體發(fā)生的變化方向更不確定，會(huì)造成判斷與定量分析的困難。第四個(gè)是差異性，由于設(shè)計(jì)、加工材料及應(yīng)用環(huán)境的差異，液壓元件的磨損劣化速度相差很大，一般的液壓元件壽命標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)場(chǎng)很難應(yīng)用，只有對(duì)具體的液壓設(shè)備與液壓元件確定具體的磨損評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這又需要積累長(zhǎng)期的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
1.設(shè)備液壓系統(tǒng)小修的內(nèi)容及要求
設(shè)備液壓系統(tǒng)的小修是以操作者為主體，并在維修工人指導(dǎo)下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行局部解體和檢查、清洗，并緊固連接件。其內(nèi)容為：對(duì)油箱內(nèi)油液進(jìn)行過(guò)濾，若發(fā)現(xiàn)油液變質(zhì)，應(yīng)更換油液；檢查濾網(wǎng)和空氣濾清器，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)更換；清洗油箱內(nèi)部和外表；對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有泄漏的兩結(jié)合面應(yīng)更換密封件；緊固管接頭、壓蓋和法蘭盤上的螺栓及螺母；更換有問(wèn)題的的液壓油管；清除某些部位的明顯外泄漏；檢查電磁閥電磁鐵、壓力繼電器、行程開(kāi)關(guān)的電氣接線是否良好。
2.設(shè)備液壓系統(tǒng)大修的內(nèi)容及要求
設(shè)備液壓系統(tǒng)的大修通常由專業(yè)維修人員進(jìn)行，大修時(shí)有以下幾點(diǎn)要求：
一是更換液壓缸密封件，如液壓缸已無(wú)法修復(fù)，應(yīng)成套更換。對(duì)還能修復(fù)的活塞桿、活塞、柱塞、缸筒等零件，其工作表面不允許有裂縫和劃傷。修理后技術(shù)性能要滿足使用要求；
二是對(duì)所有液壓閥應(yīng)清洗，更換密封件、彈簧等易損件，對(duì)磨損嚴(yán)重、技術(shù)性能已不能滿足使用要求的元件，應(yīng)更換；
三是檢修液壓泵，經(jīng)過(guò)修理和試驗(yàn)，泵原來(lái)的主要技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到要求，才能繼續(xù)使用，否則應(yīng)更換新泵；
圖一 液壓泵、聯(lián)軸器檢查
四是對(duì)壓力表要進(jìn)行性能測(cè)定和校正，若不合質(zhì)量指標(biāo)，應(yīng)更換新表，新壓力表必須靈活、可靠、字面清晰、指示準(zhǔn)確，壓力表開(kāi)關(guān)要達(dá)到調(diào)節(jié)靈敏，安全可靠；
五是各種油管要清洗干凈，更?有問(wèn)題的油管，如有明顯坑點(diǎn)和敲擊班點(diǎn)的管子、高壓膠管外皮已有破損等嚴(yán)重缺陷等，管道排列要整齊，并配齊管夾；
六是油箱內(nèi)部清洗干凈，空氣濾清器、過(guò)濾器不能使用的要及時(shí)更換，油箱中的一切附件應(yīng)配齊，油位指示器要清晰、明顯（圖二）；
圖二 液壓?jiǎn)卧臀缓陀臀恢甘酒?/p>
七是全部排油管均應(yīng)插入油面以下，以防止產(chǎn)生泡沫和吸入空氣；
八是液壓系統(tǒng)在規(guī)定的工作速度和工作壓力范圍內(nèi)?動(dòng)時(shí)，不應(yīng)發(fā)生振動(dòng)、噪聲以及顯著沖擊等現(xiàn)象；
九是系統(tǒng)工作時(shí)油箱內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生泡沫。油箱內(nèi)溫度不應(yīng)超過(guò)55℃，系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)，其油溫不得超過(guò)65℃。
3.液壓系統(tǒng)維修時(shí)的注意事項(xiàng)
(1) 系統(tǒng)工作時(shí)及停機(jī)未泄壓時(shí)或未切斷控制電源時(shí)，禁止對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修，防止發(fā)生人身傷亡事故。
(2)檢修現(xiàn)場(chǎng)一定要保持清潔，拆除元件或松開(kāi)管件前應(yīng)清除其外表面污物，檢修過(guò)程中要及時(shí)用清潔的護(hù)?把所有暴露的通道口封好，防止污染物浸入系統(tǒng)，不允許在檢修現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行打磨，施工及焊接作業(yè)。
(3) 檢修或更換元器件時(shí)必須保持清潔，不得有砂粒、污垢、焊渣等，可以先漂洗一下，再進(jìn)行安裝。
(4) 更換密封件時(shí)，不允許用銳利的工具，注意不得碰傷密封件或工作表面。
(5) 拆卸、分解液壓元件時(shí)要注意零部件拆卸時(shí)的方向和順序并妥善保存，不得丟失，不要將其精加工表面碰傷。元件裝配時(shí)，各零部件必須清洗干凈。
(6) 安裝元件時(shí)，擰緊力要均勻適當(dāng)，防止造成閥體變形，閥芯卡死或接合部位漏油。
(7)油箱內(nèi)工作液的更換或補(bǔ)充，必須將新油通過(guò)高精度濾油車過(guò)濾后注入油箱。工作液牌號(hào)必須符合要求。
(8) 不允許在蓄能器殼體上進(jìn)行焊接和加工，維修不當(dāng)可以造成嚴(yán)重事故。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)送回制造廠修理。
(9) 檢修完成后，需對(duì)檢修部位進(jìn)行確認(rèn)。無(wú)誤后，按液壓系統(tǒng)調(diào)試一節(jié)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，并觀察檢修部位，確認(rèn)正常后，可投入運(yùn)行。
三、液壓系統(tǒng)主要元件磨損與泄露
1.齒輪泵
齒輪泵的內(nèi)漏量居各種液壓泵之首，故它的容積效率低。在一定轉(zhuǎn)速和一定壓力下，對(duì)無(wú)端面間隙補(bǔ)償?shù)凝X輪而言，泄露的主要原因是齒輪端面與軸承座圈或蓋板之間的間隙引起的，此處泄露量約占齒輪泵總泄露量的75％~80％，齒頂與殼體圓柱孔之間的間隙泄露量約為15％~20％，因齒形誤差造成的嚙合點(diǎn)處的泄露量?jī)H占4％~5％。至于高壓齒輪泵，一般采用安裝軸向間隙補(bǔ)償裝置或者提高齒輪齒形和殼體的制造精度等方法來(lái)減少泄露量。齒輪泵零件的磨損是齒輪端面間隙和齒頂間隙增大的主要原因。它將使齒輪泵的主要工作指標(biāo)容積下降。
圖三 齒輪泵
2.油缸
油缸內(nèi)泄漏嚴(yán)重將使油缸工作時(shí)表現(xiàn)出推力不足、速度下降、工作不穩(wěn)定。內(nèi)泄漏主要是因?yàn)榛钊系挠头饫匣�，密封環(huán)磨損嚴(yán)重，封油能力降低，活塞與缸孔之間間隙變大等。當(dāng)高壓油漏向低壓腔時(shí)，將使活塞兩側(cè)的壓力差減小，活塞推動(dòng)力下降。內(nèi)泄漏使高壓腔的有效流量減少，故活塞移動(dòng)速度減慢。
3.換向閥
換向閥因滑閥與閥體間磨損而使高壓油液較多地漏向低壓油腔時(shí)，同樣會(huì)使執(zhí)行元件動(dòng)作遲緩無(wú)力。換向閥高、低壓油腔間在正常情況下內(nèi)泄漏較少。當(dāng)油中磨料較多，磨損加劇以及配合面存在幾何形狀誤差時(shí)，內(nèi)泄漏量將急劇增加。由水力學(xué)原理可知，其泄漏流量是與單邊間隙的立方成正比的，因此間隙隨磨損增大時(shí)，內(nèi)泄漏量的增加也是變化很快的。內(nèi)泄漏量還與滑閥和閥體孔相對(duì)偏心率e的平方成正比，偏心率是偏心量與平均間隙的比值。故因磨損、加工等使滑閥與閥體不同心或因幾何形狀誤差而間隙不均勻時(shí)，內(nèi)泄漏量將增大。
當(dāng)滑閥和閥體切斷油路的銳邊磨鈍時(shí)，也將因不能迅速切斷油路而使執(zhí)行元件工作滯后。系統(tǒng)中某些閥壓力調(diào)整不當(dāng)或其他工作元件作用失效也會(huì)產(chǎn)生泄漏，如安全閥等壓力調(diào)整過(guò)低，閥芯在開(kāi)啟位置卡住，吸油路的濾清器堵塞等，都將使高壓腔油壓不足（在相同流量時(shí)）。
4、密封元件的損壞
液壓系統(tǒng)因密封元件損壞是油液泄露到系統(tǒng)之外稱為外泄露。外泄漏不但影響液壓系統(tǒng)的工作性能，而且還造成環(huán)境的污染和能源浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起生產(chǎn)事故。例如索道彎軌提升系統(tǒng)液壓缸的泄露就會(huì)造成彎軌提起緩慢或者不能提起。外泄漏使油箱油面下降，泵入空氣，影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，甚至損壞機(jī)件。外泄漏直接后果造成能源浪費(fèi)。外泄漏量一般用HFI（Hy-draulic Fluid Index）值表示。HFI值是一年中向液壓系統(tǒng)補(bǔ)充液壓油的容量與油箱的容積之比，若HFI=3，說(shuō)明一年內(nèi)補(bǔ)給液壓系統(tǒng)的油量是油箱容積的3倍。一個(gè)液壓系統(tǒng)的外泄漏點(diǎn)很多，一個(gè)?復(fù)雜的液壓系統(tǒng)外泄漏點(diǎn)約有幾百處之多。如油液從高壓腔經(jīng)過(guò)活塞桿和導(dǎo)套之間的間隙泄漏到系統(tǒng)之外其泄漏量占系統(tǒng)外泄漏量的50%。
在高壓、高頻脈動(dòng)流體作用下，更容易發(fā)生密封元件沿間隙被擠出的現(xiàn)象，壓力流體從一個(gè)方向或兩個(gè)方向而來(lái)，密封件的損壞的狀況是不同的。相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位的密封處應(yīng)具有較小的摩擦因數(shù)，以減少運(yùn)動(dòng)部件的阻力和磨損量。
圖四 損壞的密封圈
四、液壓元件的維修
1.換向閥的修理
換向閥的作用是利用閥芯和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，變換油液流動(dòng)的方向、通或關(guān)閉油路。換向閥的常見(jiàn)故障有：一是閥芯不能移動(dòng)，二是電磁閥線圈燒毀，三是運(yùn)行中出現(xiàn)噪音。考慮到索道安全高效運(yùn)行極其重要，所以對(duì)于損壞的換向閥一般在查明原因后予以局部（如線圈）或整體更換；如無(wú)備件則需對(duì)閥進(jìn)行拆檢清洗維修，如能修復(fù)可應(yīng)急使用。
2.齒輪泵的修理
齒輪泵的常見(jiàn)故障有噪音大、排量不足或咬死等，一般需更換新件，需要注意試運(yùn)行前要向泵內(nèi)注油，避免干磨影響其使用壽命甚至造成損壞。
3.液壓缸的維修
液壓缸可修理的內(nèi)容與方法如下：
（1）缸筒與活塞因磨損間隙增大到0.2mm以上或缸壁與活塞有嚴(yán)重的劃痕時(shí)，可將缸筒進(jìn)行鏜、珩磨，消除劃痕，同時(shí)注意消除錐度。珩磨后表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.32～0.16μm，圓柱度誤差不得大于0.015mm?然后配加大尺寸的活塞，使其恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)間隙。
（2）活塞桿表面有劃痕，造成漏油（每2～3min滴一滴）時(shí)，可以用活塞桿表面刷涂膠液或銀焊的方法進(jìn)行修復(fù)�；钊麠U表面有較嚴(yán)重銹蝕或在活塞桿工作長(zhǎng)度內(nèi)表面鍍鉻層嚴(yán)重脫落時(shí)，可以先進(jìn)行磨削，之后再鍍鉻修復(fù)。活塞桿上的防塵圈失效，會(huì)使灰塵、切屑、砂子進(jìn)入液壓缸，故應(yīng)更換密封件。活塞桿彎曲變形值大于規(guī)定值20%時(shí)，需進(jìn)行校正修復(fù)。
（3）液壓缸內(nèi)泄漏量超過(guò)產(chǎn)品規(guī)定值3倍以上時(shí)，會(huì)造成液壓缸工作效率明顯下降，應(yīng)檢查內(nèi)泄漏原因。若是密封件失效，應(yīng)更換密封件；若是活塞磨損后間隙過(guò)大，應(yīng)重對(duì)活塞進(jìn)行研配修復(fù)。液壓缸兩端蓋處有外泄漏，若是端蓋處密封件老化、破損，應(yīng)更換密封件；若是緊固螺釘松動(dòng)，應(yīng)緊固；若是螺釘過(guò)長(zhǎng)未能壓緊端蓋，應(yīng)檢查更換。
（4）緩沖式液壓缸的緩沖效果不好時(shí)，必須對(duì)緩沖裝置進(jìn)行檢修。若是采用單向節(jié)流閥的緩沖裝置，應(yīng)檢查緩沖活塞與緩沖套的配合間隙，如有拉毛、拉溝或間隙過(guò)大，應(yīng)按圖紙重做，裝配后還要對(duì)緩沖性能進(jìn)行試驗(yàn)。
五、結(jié)束語(yǔ)
液壓技術(shù)的使用是現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)重要的技術(shù)之一，且在各個(gè)行業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。也因?yàn)檫@樣，機(jī)械液壓設(shè)備在日常使用中，由于種種的原因，會(huì)出現(xiàn)一些故障，這就需要設(shè)備的治理維護(hù)人員做好檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以提高設(shè)備的使用運(yùn)行效率。
本文選自2022年全國(guó)索道年會(huì)論文
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