基于液壓系統(tǒng)材料因素故障萃析

蘇安良

（商洛市商州區(qū)第一初級中學，陜西 商洛 726000）

在外貿(mào)波動、經(jīng)濟增長平穩(wěn)化的今天，制造業(yè)要生生不息地良性循環(huán)發(fā)展，必須實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從“制造”變?yōu)椤爸窃臁?。其中，維修和維護質(zhì)量是智能制造條件下的有效保障系統(tǒng)，能有效搭載各類集成服務業(yè)態(tài)，是技改和機器升級的動力，是機械核心技術(shù)“智造”的根本，是獲得制造企業(yè)信任的源泉，也是2025年中國制造業(yè)跨入世界先進行列的關鍵。液壓系統(tǒng)要想創(chuàng)建智能診斷系統(tǒng)，需要積累大量的故障類型及人類專家維修的經(jīng)驗，這方面散見于有關刊物，但多數(shù)只是羅列了各子系統(tǒng)故障及維護，敘述重疊，繁雜凌亂，不利于科學聚集、分辨、搜索。本文以工作介質(zhì)、元件材料等液壓系統(tǒng)材料為基準對故障歸類進行分析，節(jié)點歸屬清晰，便于建立智能數(shù)據(jù)庫，提高識別精度，做到快速排障及科學反饋。

1 液壓系統(tǒng)材料因素故障萃析

1.1 液壓油引起的故障分析

液壓油是液壓傳動系統(tǒng)的工作介質(zhì)，目前液壓油種類繁多，缺乏系統(tǒng)性、統(tǒng)一性、單一性，無法明確油品間的相互關系和質(zhì)量走向。從使用情況看，液壓油質(zhì)量應滿足：黏度適宜，黏溫性能良好，不含水，潤滑、防銹、抗氧化性、抗泡沫性、空氣釋放性、耐高溫性、耐低溫性、抗乳化性、抗磨性、油水分離性、冷卻性、過濾性、水解穩(wěn)定性、能量傳遞等性能良好，油品在機械運作中產(chǎn)生的泡沫易于消失，高溫中不易加速氧化，低溫環(huán)境下易于啟動設備，動力傳遞穩(wěn)定靈敏，換油周期較長。

1.1.1 油黏度引起的故障

1）故障類型：吸油困難，內(nèi)泄大，壓力不足，運行不給力。

2）發(fā)生元件：油泵（齒輪泵、葉片泵、軸向柱塞泵）、齒輪馬達。

3）分析與措施：油黏度高，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)密封性好，但液阻大流動性差，使系統(tǒng)振動和噪聲大、葉片轉(zhuǎn)動不靈活，油泵吸油困難；油黏度低，流動性好、效率高，但內(nèi)泄量大、沖擊大、發(fā)熱嚴重，系統(tǒng)流量達不到額定值，油泵壓力不足，引起液壓馬達轉(zhuǎn)速降低、輸出扭矩降低，系統(tǒng)運行不給力甚或系統(tǒng)無法工作。油黏度選擇與液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、溫度、壓力有關，液壓泵對油黏度的變化最敏感，為減少能耗，應采用黏度低的油，但為滿足元件的潤滑、防泄漏，則選用合適黏度的液壓油，最理想的黏度應接近于匹配范圍的最小黏度。

1.1.2 油溫度引起的故障

1）故障類型：吸油困難，內(nèi)泄大，壓力不足，運行不給力，泵卡死（不能轉(zhuǎn)動）。

2）發(fā)生元件：油泵、齒輪馬達、液壓系統(tǒng)。

3）分析與措施：油溫低，油液黏度增大，油泵吸油困難，會使柱塞與油泵扼死；油溫高，使油液的黏度降低，造成內(nèi)泄增加，降低系統(tǒng)容積效率，導致壓力不足、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，嚴重時引起液壓系統(tǒng)熱變形，降低核心裝備精度、加快油液蒸發(fā)速度、產(chǎn)生穴蝕、油液老化變質(zhì)，堵塞液壓元件的控制小孔。油的黏度配置與溫度高低成線性關系，溫度低應配置黏度小的油液，溫度過高通過冷卻系統(tǒng)冷卻，油溫始終控制在工作油溫范圍內(nèi)。

1.1.3 油面高低引起的故障

1）故障類型：壓力不足，流量不足，噪聲過大，振動過大，溫度升高，爬行。

2）發(fā)生元件：油泵、單向閥、液壓缸。

3）分析與措施：油箱油面過低，液體壓強過小，甚至于吸油管露出液面，液壓泵無壓力或壓力不足，油面過低還會使油中有氣泡、油泵吸空，增大振動和噪聲，導致液壓缸爬行、液壓馬達轉(zhuǎn)動不均勻；油位過高系統(tǒng)不能有效散熱，油位過低造成熱量不能有效被液壓油帶走，油量超過允許值還會使單向閥發(fā)出異常聲音，這種情況可使用流量大的閥。值得注意的是油面過高可能導致吸不上油，這是因為吸油口到液面間有空氣，液面距液壓泵的吸口過高可能導致大氣壓支撐不了這個高度產(chǎn)生的液體內(nèi)部壓強，所以吸不上油。監(jiān)測油量，隨時補充油液至油標線上適當位置，或采取結(jié)構(gòu)措施把回油浸入液面油下。

1.1.4 油污染引起的故障

1）故障類型：吸油不暢，卡閥，壓力波動大，泵卡死，緩沖過長，不跳位。

2）發(fā)生元件：油泵、過濾網(wǎng)、油管道、滑閥、溢流閥、液壓閥、換向閥、油缸。

3）分析與措施：①油污染堵塞濾網(wǎng)、吸油管道油渣積累，會使液壓油壓力降低，氣泡從油液中溢出，吸入容積減小，液壓泵吸油不足、噪聲大、壓力不穩(wěn)，排障時先除去堵塞物再更換油液；②油液中雜質(zhì)顆粒陷入配合間隙或阻塞縫隙，導致卡閥，排障時不能強行推拉或用錘砸，設法去除雜質(zhì)再換油液；③油臟會使柱塞與油泵卡死、使緩沖回油孔道緩沖過長，溢流閥、液壓閥阻尼孔堵塞或堵死導致壓力波動，或因閥處于卸荷狀態(tài)不起減壓作用，更換或研修閥座，用細針清理小孔并換油；④油污堵住升壓閥導致不調(diào)位或調(diào)位壓力不準 ；⑤油液不干凈使活塞膠圈磨耗斷裂或質(zhì)地不勻，油污會增大活塞與缸筒的拉傷程度，致使油缸內(nèi)漏；⑥油渣進入泵體內(nèi)，泵被卡死無法轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)失靈；⑦油液過濾精度低，油污把葉片卡在槽內(nèi)，引起振動過大。

將系統(tǒng)管道及元件洗濯干凈，避免污染物混進油液，時常保持工作環(huán)境和液壓機潔凈，接管密封良好，以防空氣、水、灰塵通過膠管接頭、液壓缸活塞桿、油箱等進入油液中，補充油液應采用精細濾油器過濾。

1.1.5 油氣泡引起的故障

1）故障類型：油變“軟”變質(zhì)，噪聲及振動過大，容積效率降低，溫度過高。

2）發(fā)生元件：油液、溢流閥、油泵、油液系統(tǒng)。

3）分析與措施：①油液中混進空氣，會削弱液壓油的“硬”性（不可壓縮性），使油液變“軟”（彈性模量縮小，可壓縮），液壓缸運動失去連續(xù)均勻性，閥、缸、馬達產(chǎn)生空穴損壞，降低壓力的傳遞速率；②油氣泡會產(chǎn)生汽蝕，使元件腐蝕損壞，噪聲和振動增大，泵的容積效率降低[1]；③油氣泡經(jīng)過高壓區(qū)域受到壓縮，溫度會迅速上升，可超過一千多攝氏度，使油分解變質(zhì)，顏色發(fā)黑和碳化，致使元件表面吸附油泥；④油氣泡會使溢流閥油液的壓力不穩(wěn)定；⑤油中含有水及雜質(zhì)，會使油液乳化變質(zhì)，在溫度升高時會使油氣泡劇增，導致額定流量不足，產(chǎn)生空氣熱爆破聲，使系統(tǒng)崩潰。

為減少油氣泡，盡力采用油水分離機循環(huán)過濾清除水分；使用單一品質(zhì)的油液，不摻和別的品質(zhì)的油液；防止接頭和密封件及管道泄漏混進空氣，防止回油飛濺、防止回油形成真空區(qū)域、防止系統(tǒng)嚴重攪動產(chǎn)生泡沫；油量不足時，要及時加油，或采取結(jié)構(gòu)措施把回油浸入液面油下。

1.2 油管引起的故障分析

液壓系統(tǒng)對油管的內(nèi)徑、長短、密封、接口順序、軟硬度等的要求十分嚴格，若油管使用不當，輕則損傷系統(tǒng)功能、縮短系統(tǒng)壽命、導致各種各樣的液壓故障發(fā)生，重則導致系統(tǒng)無法工作、引起系統(tǒng)癱瘓壞死。

1.2.1 油管漏氣引起的故障

吸油管及系統(tǒng)各連接處漏氣，空氣被吸入油泵，使噪聲、振動過大，油液產(chǎn)生大量氣穴致使爬行、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，還會導致外界空氣、水分、雜質(zhì)在油液擴散使油液乳化變質(zhì)，引起額定流量不足，容積損失過大，壓力升不上去，一旦發(fā)現(xiàn)油管漏氣應立即停止使用液壓泵，檢查連接處擰緊管接頭，密封處加點油或更換密封圈，及時密封緊固；出口油路中混入空氣，噪聲及振動特別明顯。

1.2.2 油管接錯引起的故障

1）進油口接反：進油口的通徑大于回油口，如果接反，低溫時油黏度高，會導致油泵無壓力吸不上油或吸油不暢，出現(xiàn)吸空，導致油泵溫度過高，回油管必須接在液面以下回油箱，以防沖擊液體帶入空氣，進油管和回油管之間的距離不宜太長也不宜太短。

2）泵的吸油管與它的外泄漏油管相連：外泄漏油管排出的是熱油，會使泵體及系統(tǒng)溫度升高，導致無法充滿所需的油液，惡性循環(huán)系統(tǒng)將不能正常工作。

3）油泵的泄油管與主回油管相接：主回油管內(nèi)壓力通常比油泵的泄油壓力高，且主回油路一般要裝過濾器有背壓，不時伴有壓力沖擊，使泄油口壓力不穩(wěn)定，軸向柱塞泵、減壓閥彈簧腔、液壓馬達等所有元件的泄油必須單獨回油箱，絕不能與回油管連在一起，且必須在液面以上回油箱，這是因為泄油管中含有空氣，如果在液面以下回油箱，氣體壓縮會使泄油腔產(chǎn)生脈動沖擊，泄油流量壓力相對主回油很小，從液面以上回油箱不會產(chǎn)生氣泡。

4）幾臺液壓泵的泄油管并聯(lián)成一根等直徑管后再通往油箱，會導致泵體內(nèi)的油壓比較高，損壞軸封，所以連接各油泵泄油管并聯(lián)的管子直徑應適當，且將其單獨通往回油箱。

5）油缸到閥組之間油管裝反，會引起應該調(diào)節(jié)的無法調(diào)節(jié)，應該保壓的不會保壓，應該減壓的減不了壓，應該起保護的起不到保護作用，導致設備損壞?？梢酝ㄟ^調(diào)換電磁鐵插頭、將閥芯反裝或?qū)④浌苓B接調(diào)整一下來解決。

6）油泵的泄油口容腔內(nèi)的泄油有自動潤滑軸的作用，所以泄油口接油管應安在軸線上方。

7）回油孔的油塞未擰出，不起減壓作用，使油悶住，應先將油塞擰住，然后接上回油管。

1.2.3 油管規(guī)格引起的故障

1）管道過長、管徑過小、彎曲過多，無固定裝置，造成壓力損失過大，引起液壓油泵吸空，流量達不到額定流量值，產(chǎn)生沖擊，要合理選用管道，調(diào)理管道形狀，采用曲率小的彎管，加設固定管卡。

2）液壓泵吸油口采用鉸接管接頭，由于結(jié)構(gòu)原因液阻大于直通式管接頭，導致吸油不充分，引起噪聲，破壞油液系統(tǒng)。

3）泵的吸油管用塑料管或膠管過軟，大氣壓會使吸油管變形，使通流面積減小，增加吸油阻力。

4）油泵吸油管路上接頭過多，管路上總壓力損失大，液壓泵吸油阻力過大，致使油泵吸油不足，若必須用軟管、截止閥等接頭應將通徑適當增大，確保油泵要求的吸入壓力。

5）橡膠軟管內(nèi)部腐蝕脫落，使油路不暢，液壓缸工作不連續(xù)。

1.2.4 與油管有關的其他原因引起的故障

泵油箱體積過小、吸油管和回油管間的間距太近、油的流速過快、液壓泵中的吸油管浸入油中太短、液壓泵的外接油管松動、管接頭損傷等引起漏油、吸空、噪聲過大、振動異常、壓力波動等故障?？刹捎眉哟止艿揽刂屏魉?，油流紊亂處盡力避免使用直角彎頭或三通，采用消聲器和蓄能器等來解決。

1.3 密封不良引起的故障分析

密封殘破、密封不合理系統(tǒng)或元件會出現(xiàn)故障，特別是油液內(nèi)外泄漏，會導致多重故障并發(fā)。

1.3.1 外漏故障

外漏是液壓系統(tǒng)造成對環(huán)境污染的根本原因，排除外漏是提升液壓系統(tǒng)核心技術(shù)的需要。

1）油缸蓋裂縫造成漏油，改變舉升角度，或使用帶卸荷功能的油缸。

2）缸與導軌面不平行，活塞伸展不利索，端蓋不正，桿與筒的軸線不同心，密封件消耗過快。

3）活塞桿與導向套拉傷，防塵圈受損導致泄漏，更換防塵圈，修復活塞桿并換油。

4）活塞桿被拉毛表面不細膩，頭部倒角不標準，溝槽毛刺多精度變小，恢復精度并挫光。

5）溢流閥接合面紙墊沖破、銅墊失效、各結(jié)合處O型密封圈損壞等導致外泄漏。

6）管接頭密封不嚴或沒擰緊，結(jié)合處滲漏，恢復接觸面創(chuàng)痕，更換密封圈。

7）缸蓋封閉不緊密，接觸面制作精度不高，或密封圈破損，修復缸表面[2]。

8）封堵腔體防撞的壓蓋安裝不規(guī)范，螺釘受力不平衡或螺釘尺寸不合格，無法蓋緊。

9）密封圈邊緣損傷、陳舊扭曲，或因排氣不暢壓縮氣體內(nèi)能迅速增大燒壞密封圈，排氣并更換密封圈。

10）緩沖裝置處封閉不嚴，泵密封老化或損傷，更換密封。

11）封閉面磕碰、劃傷、切斷，密封唇裝反，打磨密封面安裝合格的密封件。

12）鑄鐵液壓泵泵殼有砂眼或焊接不良，必須更換外殼體。

13）閥座和錐閥契合不密，閥座錐面密封不好漏油顯著，重新研配。

14）滑閥與閥體配合間隙過大，更換滑閥重配間隙。

15）滑閥或閥座拉毛、碎裂，更換并研配閥座。

16）配油盤和柱塞與缸體磨傷，高低油路分配功能不良，回油管外泄加劇，高低腔出現(xiàn)內(nèi)漏，修平接觸面配研缸體單配柱塞[3]。

17）變量機構(gòu)或伺服活塞磨損，及時更換。

18）油品不標準，或混用不同的油液，油密度不均勻，黏度與說明書不符，產(chǎn)生泄漏。

19）油溫過高，進油口阻力太大、周圍環(huán)境溫度太高、泵或冷卻器故障等引起油溫過高，采取隔熱措施，尋找原因并排除。

20）系統(tǒng)振動頻率過高，或環(huán)境振動引起系統(tǒng)共振，導致螺釘松散、管接頭脫位、零件產(chǎn)生移動。

1.3.2 內(nèi)漏故障

內(nèi)滲漏情況復雜，液壓結(jié)構(gòu)造成的內(nèi)漏主要有：

1）油液不干凈導致膠圈磨損、壓力超過額定值使膠圈斷裂、膠料不耐油或與油相容性差等原因產(chǎn)生內(nèi)泄漏，利用清潔度自動檢測儀跟蹤、觀察壓力并調(diào)節(jié)合理，以防反復損傷。

2）活塞與缸筒拉傷，換缸前檢查油液是否清潔。

3）活塞密封件損壞內(nèi)漏增大，導致系統(tǒng)流量不足，執(zhí)行元件速度不夠，更換密封件。

4）活塞的擋圈在裝配時易切壞，擋圈損傷后密封膠圈被油液反復撞擊破損漏油。

5）因缸塞金屬塑性原始質(zhì)量缺陷，活塞和缸壁的密封間隙受損超出公差或超出自由公差，致使低壓腔和高壓腔串通，泄漏淋漓，這種情況最好按說明換一個新活塞，或鏜研缸內(nèi)壁，車小活塞，裝配合格的密封圈。

6）缸筒軸心、活塞軸心與缸蓋中心三心不同線，導致負荷偏離中心，活塞往復運行時密封件質(zhì)地均勻分布被破壞，發(fā)生徑向中心偏位，垂直壓力布點不均等，密封件破損漏油[4]。

7）油缸孔徑面與油缸中心軸線不垂直，缸體磨損不勻稱，導致部分凸起，引起部分地方泄漏。

8）活塞和缸孔協(xié)調(diào)空隙過小，擠壓力偏小，速度趕不上去，但配合空隙太大，節(jié)流閥不工作，內(nèi)漏嚴重；單配活塞間隙約為0.035 mm左右。

9）長期使用齒輪泵或制造結(jié)構(gòu)不合理，泵內(nèi)各接觸面磨耗過甚，致使卸壓密封圈受壓減少，密封件與切面剝離，或齒輪距泵殼空隙過大，導致串腔，產(chǎn)生內(nèi)漏，加補償墊片不宜太厚，確保密封圈的彈性空間。

10）軸承回轉(zhuǎn)密封圈損壞，更換密封圈及密封環(huán)節(jié)。

11）泵內(nèi)部滑動零件磨損嚴重，泄漏嚴重，導致容積效率低，泵出油量不足，拆開清洗、修理和更換。

12）不管哪種類型的變量泵，都是通過改變空間尺寸參數(shù)來改變泵的排量，排量不同耗散度不同，譬如，軸向柱塞泵偏角參數(shù)太小，流量過小，油路內(nèi)泄相應變大，導致壓力脈動，所以變量機構(gòu)偏角不宜過小。

13）軸承回轉(zhuǎn)密封圈或密封環(huán)節(jié)損壞，造成內(nèi)漏。

14）馬達磨損拉傷、串腔、轉(zhuǎn)子和定子接觸線因齒形精度差或拉傷，泄漏嚴重，研磨馬達齒輪兩面及裝配間隙。

1.3.3 其他密封不良故障

結(jié)構(gòu)密封不良除引起泄漏外，還會導致以下故障：

1）換向閥調(diào)壓機構(gòu)密封不良，會造成調(diào)位壓力小，一般是因滑閥內(nèi)鋼珠被銹蝕表面出現(xiàn)凹陷坑洼，也可能是密封帶損傷，更換密封帶時要清除異物[5]。

2）軸密封處漏氣噪聲過大，更換油封。

3）進油液壓泵軸徑處油封損壞導致液壓油泵吸空，更換油封。

4）固定卡松動或隔震墊脫落，加裝隔震墊并固定。

5）油缸、液壓泵等元件嚴重磨耗，密封件遭遇機械磨損或陳舊老化、化學腐蝕等失去密封性，造成壓力油路大量泄漏，系統(tǒng)無壓力或壓力不足。

6）卸壓片密封膠圈被裝錯，卸壓片密封膠圈應裝在吸油腔低壓區(qū)一側(cè)，并要有足夠的預緊壓力，若裝在壓油腔口一側(cè)，因為是高壓區(qū)，工作運行壓力大，密封膠圈會被高壓沖擊破損，造成高低壓腔串通，內(nèi)泄過大，油封處壓力飆升，使油封損傷或沖出，油泵崩潰。

7）變量調(diào)節(jié)機構(gòu)螺栓松動，密封破損。

8）系統(tǒng)及管道密封不良，使空氣進入缸腔或鉆進通道，導致油缸爬行、顫抖、振動，利用排氣閥排氣，或采用最大沖程往復運作排氣，沒有安裝排氣塞的液壓缸要把油口放在缸筒兩端的最高處。

9）負壓是低于一個大氣壓的氣壓狀態(tài)，產(chǎn)生負壓的原因是多方面的，如泵內(nèi)液體或氣體流速過大，真空度大，就會產(chǎn)生負壓，又如泵安裝得較高，液面到泵入口的垂直距離過大，加之密封不嚴時就會使缸內(nèi)某處形成負壓，找出負壓區(qū)，排氣并加以密封。

10）密封件必須有足夠的彈性，才能補償偏心及振動，所以不能壓得太緊，同時，密封件要有良好的剛性，防止油液高壓沖擊破壞，所以密封圈安裝要不松不緊，密封圈壓得太緊，會導致液壓缸爬行，太松會引起內(nèi)泄，密封介質(zhì)的壓力小于彈性體對表面的接觸應力，泄漏就不會發(fā)生[6]。

11）缸筒內(nèi)壁加工不細膩，精度差，表面粗糙，油液內(nèi)泄漏增大，缸壁突顯部位膨脹加劇，影響活塞平穩(wěn)移動甚或活塞被迫停止運動，重新安裝質(zhì)量合格的缸筒。

12）泵殼內(nèi)預先沒有充好油，空氣滯留。

1.4 系統(tǒng)彈簧引起的故障分析

因彈簧性能及結(jié)構(gòu)變化引起的故障主要有：

1）單向閥的彈簧強弱不合適，與其他閥共振，發(fā)生異常響聲，可略微改變閥的額定壓力，也可試調(diào)彈簧的強弱。

2）單向閥漏裝彈簧，或單向閥中的彈簧與鋼球相對位置移動，錯位或嵌入彈簧中，不起單向作用，補裝的彈簧壓力不能超過30 N。

3）換向閥的復位彈簧失效或折斷，會產(chǎn)生閥卡、不調(diào)位或調(diào)位壓力不準，或簧過軟或太硬使閥通油不暢，工作程序錯亂，更換合適的彈簧。

4）安全閥底座松動，一旦受壓力沖擊，底座慢慢壓向安全閥的調(diào)節(jié)螺釘，使調(diào)壓彈簧被壓縮造成壓力超高，一般來說把安全閥底座緊到30 N·m左右，保證底座牢固。

5）液壓閥彈簧引起系統(tǒng)共振過頻時，通過改變彈簧位置剛度材質(zhì)、在回油及控制管道選用理想長度直徑厚度的油管、用管夾固定管子、采用遙控溢流閥或?qū)⒁缌鏖y改成外泄油、排除管道內(nèi)滯留的空氣等措施減少或避免彈簧引起的共振[7]。

6）液壓泵中心的彈簧支撐著柱塞盤，柱塞盤與缸室之間才有靈活伸縮的間隙，柱塞才能自由運動，若此彈簧折斷，柱塞往復空間不足或因受損彈簧阻擋不能往復，引起工作配合間隙失去密封性，油液泄漏壓力不足，工作流量減少。

7）柱塞泵變量機構(gòu)失靈，彈簧芯軸卡死或折斷，泵吸不上油。

8）液壓骨架彈簧脫落或裝軸時彈簧脫落，導致軸封漏油，清洗并重新安裝彈簧。

9）因彈簧故障引起單向閥全開或單向閥閥座封閉不嚴，使緩沖作用失靈，更換彈簧。

10）溢流閥的先導閥調(diào)壓彈簧折斷壓力突然下降，調(diào)壓彈簧未裝，調(diào)不上壓力，調(diào)壓彈簧彎曲、剛性太弱、長度過短壓力調(diào)不高，調(diào)壓彈簧軸心線與端面不夠垂直、針閥傾斜變形使主閥芯不復原，接觸不均勻振動與噪聲過大。

1.5 馬達引起的故障分析

馬達有原動機馬達（如電動機）和液壓馬達，液壓馬達是液壓系統(tǒng)的一種執(zhí)行元件，它能將油泵提供的液體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵鲚S的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，其故障主要有以下幾種。

1）油泵轉(zhuǎn)速未達到額定轉(zhuǎn)速，流量達不到額定值，致使液壓馬達油量減少，輸出扭矩降低，按額定轉(zhuǎn)速選用與功率匹配電動機。

2）泵的旋轉(zhuǎn)方向錯誤，致使液壓泵吸不上油或無壓力，可改變電動機轉(zhuǎn)向，按泵上的箭頭標記或?qū)χ幂S順時針旋轉(zhuǎn)。

3）泵軸線和原動機軸線不能重合同心，原動機轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速，或與油泵轉(zhuǎn)速不匹配，導致噪聲過大，振動增加，重新安裝原動機達到相應精度，調(diào)好轉(zhuǎn)速。

4）液壓系統(tǒng)調(diào)壓閥調(diào)壓失靈，壓力上不去，或各控制閥內(nèi)泄漏增大，造成馬達的流量和壓力不夠，輸出機械能偏低。

5）液壓馬達的轉(zhuǎn)子和定子接觸線因齒形精度差或拉傷時泄漏嚴重，導致轉(zhuǎn)速下降，輸出扭矩降低，研磨修復馬達齒輪兩面及裝配間隙。

6）液壓馬達噪聲過大并伴隨振動和發(fā)熱，可能是齒輪齒形接觸不良、軸向間隙過小、齒輪內(nèi)孔與端面不垂直、馬達滾針軸承破裂或別的零件損壞、馬達前后蓋軸承孔不平行旋轉(zhuǎn)不均衡、機械摩擦嚴重等原因引起，更換齒輪、軸承、重配軸向間隙，避免輸出軸過大的不平衡徑向負載。

7）馬達油封頂漏油，更換油封。

8）電動機底座松動，產(chǎn)生振動和噪聲，緊固螺釘。

9）油泵和電動機的聯(lián)軸器安裝精度過低，偏離同軸心，柱銷棒散脫，整個裝置不合要求，使聯(lián)軸器的彈性無法抵消振動，導致噪聲巨大（含電動機的通風噪聲和電磁噪聲）、振動劇烈。

10）液壓泵在額定壓力下正常運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，稱為液壓泵的額定轉(zhuǎn)速，在額定轉(zhuǎn)速下液壓泵的容積效率最高，超過額定轉(zhuǎn)速，短時允許運行的轉(zhuǎn)速叫液壓泵的最高轉(zhuǎn)速，當液壓泵的轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速時，將產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，即空化現(xiàn)象，導致金屬表面腐蝕、噪聲、油液的彈性模量降低，泵體振動，原動機轉(zhuǎn)速太低，導致泵的轉(zhuǎn)速低于最低轉(zhuǎn)速，容積效率下降，出現(xiàn)吸力不足，提高轉(zhuǎn)速，油泵吸不上油，原動機轉(zhuǎn)速必須達到油泵要求最低轉(zhuǎn)速以上。

11）油泵轉(zhuǎn)速偏低。油泵流量是齒輪泵每轉(zhuǎn)排量與轉(zhuǎn)速的乘積，轉(zhuǎn)速偏低供油量自然不足，這里著重分析液壓泵因老舊引起的轉(zhuǎn)速低的解決辦法：一是增加液壓油的黏度，減少容積率損失；二是降低柱塞泵的液壓，從而降低壓差，補償?shù)娃D(zhuǎn)速引起的容積率損失。

12）葉片轉(zhuǎn)速太低吸力不足，液壓泵吸不上油或無壓力，對于葉片泵來說，轉(zhuǎn)速低，離心力無法使葉片從轉(zhuǎn)子子槽內(nèi)移出，形成不可變化的密封空間。一般葉片泵轉(zhuǎn)速低于500 rpm時吸不上油，高于1 500 rpm，吸油速度過快也吸不上油，按額定轉(zhuǎn)速選用電動機轉(zhuǎn)速。

13）電動機因修理中勵磁、繞法、匝數(shù)、線圈規(guī)格等變化引起油泵速度變化，導致不易判斷的故障，需要專業(yè)修理或更換原機。

14）進出油口安裝錯誤、齒輪泵和柱塞泵滑動副間隙大、葉片泵的葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)卡死或葉片和轉(zhuǎn)子方向裝反等導致壓力調(diào)不上去。

15）液壓馬達工作負載過大，導致油泵卡死，葉片碎裂，轉(zhuǎn)子和定子受損，更換泵芯前，先檢查端蓋是否磨損，安裝時注意定子、轉(zhuǎn)子方向，裝好后給泵內(nèi)加油再試機。

1.6 材料造成的爬行故障

1）停機時間過長，再次開機前，要清理缸道、油管中吸入的空氣，檢查系統(tǒng)及各元件密封程度，固定程度，裝置合格程度，觀察是否有移位偏心現(xiàn)象，油箱油量，各部位的潤滑情況等。

2）缸某處形成負壓，從外部吸入空氣，找出負壓處加以密封。

3）密封圈通常單獨放在V形板塊上調(diào)整，有時同活塞一起放在V形板塊上，用壓力機壓緊、控制平展，用螺旋測微尺或千分表校正調(diào)直，安裝密封圈若壓得過緊，易導致液壓缸爬行[8]。

4）活塞桿長時間的使用變得彎扭不直，或材料剛性差高溫工作時間過長導致軟化變形，活塞與活塞桿裝配精度不夠，同軸度差，活塞桿固定端螺母上得太死捆綁過度，無法使活塞桿處于自然輕松狀態(tài)，都會引起爬行。

5）安裝滑塊時，對準滑塊口緩緩推進去，將滑塊尾部保護塑料塊頂出直至脫落，待滑塊完全進入導軌后，往復移動滑塊，調(diào)整壓條，感到運動自如沒有明顯的阻斷就行，若夾得太緊或與缸不平行，會導致爬行。

6）導軌未按要求潤滑、液壓缸內(nèi)壁因臟污摩擦或安裝不合理損害失去光滑、活塞表面磨傷，壓力時高時低，爬行明顯呈現(xiàn)規(guī)律性。

7）換向閥到液壓缸之間的管道容積本來就比液壓缸容積大，當空氣鉆入液缸，進一步增大了換向閥到液壓缸之間的管道容積，缸工作后管道有排不凈的余油，混入的空氣也不會排凈，導致爬行[9]。

8）液壓泵吸入空氣、液壓泵的油液中混入空氣。

9）工作臺和液壓缸平行程度欠佳、缸腔孔的錐度及圓度不符合標準，缸蓋的軸線和活塞桿的軸線不同線，導向套與活塞桿之間的工作空隙不足，系統(tǒng)出現(xiàn)別勁，導致爬行。

10）緩沖行程段出現(xiàn)爬行，其原因多為全程活塞與缸筒間隙不勻、缸蓋與缸筒不同心、緩沖柱塞或緩沖環(huán)配合孔偏心或傾斜，仔細檢查，絕不能使用不合格的零件。

因篇幅有限，材料因素引起的噪聲超大、振動過強、沖擊太大、緩沖異常、速度達不到規(guī)定值、溫度超常等液壓系統(tǒng)故障就不再一一例析。

2 液壓系統(tǒng)故障診斷發(fā)展趨勢

維修的快速響應力、多維度解決能力，是消費者最關注的問題之一，采用智能診斷故障系統(tǒng)是液壓系統(tǒng)故障診斷的發(fā)展趨勢。

2.1 液壓材料因素引起的故障歸屬是智能診測的基礎

實踐證明液壓系統(tǒng)某一故障的產(chǎn)生往往由不同原因?qū)е?，同時同一原因可導致不同的故障，這就必須對故障進行梳理，歸屬故障節(jié)點，為智能診測建立數(shù)據(jù)庫。例如，依據(jù)以上結(jié)構(gòu)因素引起的故障，可梳理出導致液壓系統(tǒng)“壓力故障”的多種原因。

1）主閥芯阻尼孔堵塞扼滯、主閥芯在開啟位置卡滯、調(diào)壓彈簧勁度系數(shù)變化彎曲或變短、主閥芯配合差不復位、錐閥損壞或錐閥鋼球未裝、電磁閥線圈短路、鐵芯被纏死、勵磁設置損壞、滑閥被掐死等導致壓力調(diào)不上去。

2）主閥芯在停機狀態(tài)突然卡死、先導閥閥芯與閥座結(jié)合面黏住、調(diào)壓彈簧突然彎曲卡滯等造成壓力突然升高；主閥芯阻尼孔突然被堵死、主閥蓋處密封墊突然破損、電磁鐵突然斷電使溢流閥卸荷、先導閥閥芯突然破裂、調(diào)壓彈簧突然折斷等導致壓力突然下降；主閥芯錐面封閉不良、閥芯閥座結(jié)合不嚴、主閥芯或閥座錐面磨損或不圓、主閥芯錐面與閥座錐面不同心、主閥壓蓋處封閉不良、先導閥的調(diào)壓彈簧剛性變化等致使壓力調(diào)不高；主閥芯動作不靈活、阻尼孔時堵時通、錐面與閥座錐面接觸不良、阻尼孔徑太大、調(diào)節(jié)壓力的螺釘松動使壓力變動等導致壓力波動[10]。

3）當排量選擇過大或壓力選擇過高，一旦電動機輸出和機械驅(qū)動機構(gòu)輸出功率太小，會導致液壓系統(tǒng)壓力不足，要根據(jù)使用需要選擇合適的排量。

4）油泵的葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)間隙大，高壓油向低壓腔流動，或葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)間隙小被卡住、柱塞與缸體間隙大漏油、泵和吸油管口密封不嚴、輔助泵有故障等導致壓力不穩(wěn)定，集成通道塊設計不佳、各閥或卸荷閥設定值不對、變量機構(gòu)不工作、蓄能器和充氣閥失效等都會使系統(tǒng)壓力不正常。

5）過濾器精度選得過高，污染物堵塞越嚴重，不僅吸油困難，還會空化，加速泵的磨損使壓力不足，應選取能夠濾除與元件運動間隙尺寸相近顆粒的精度過濾器。

6）安裝液壓泵傳動鍵時鍵寬公差不合適，或平鍵選用不標準，導致傳動鍵脫落，無壓力，平鍵是國家統(tǒng)一標準零件，可以按照國標來選用；傳動鍵連接較松或連接較緊、接鍵損壞或傳動系統(tǒng)其他零件損壞，導致系統(tǒng)不能工作，無壓力。

7）進出油口安裝錯誤、齒輪泵和柱塞泵滑動副間隙大、葉片泵的葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)卡死或葉片和轉(zhuǎn)子方向裝反等導致壓力調(diào)不上去。

8）在兩個螺旋油套結(jié)合處，若將導向鋼絲裝錯方向，會使系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)失常。

另外，還有一些導致壓力異常的現(xiàn)象，詳見：1.1.1；1.1.2；1.1.3；1.1.4 1）；1.1.4 3）；1.2.1；1.2.2 1）；1.2.2 2）；1.2.2 4）；1.2.3 3）；1.2.3 4）；1.3.2 9）；1.3.3 6）；1.5 2）和1.5 10）。

2.2 幾種智能診斷的評價及注意事項

“基于頻譜分析和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡用于高速軸向柱塞泵的空化”故障診斷，采用不同空化等級對柱塞泵殼振動信號進行切片分析，獲得頻譜圖作為數(shù)據(jù)集，基本能分析出空化故障等級，但這種診斷模板信噪比越低，診斷準確率越低，人工分析費時；“基于時間特征分割和降維普類的液壓系統(tǒng)內(nèi)泄”故障分析比K均值聚類、密度聚類等更能有效提取壓力信號的敏感特征，診斷準確率較高，但較適應于泄漏數(shù)量少的情況，也無法分析泄漏源；又如“基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的快速起豎裝置的液壓系統(tǒng)”故障診斷、“故障樹方法”對重型液壓機進行故障診斷、“基于經(jīng)驗模式分解（EMD）和包絡譜分析”的診斷方法都存在數(shù)據(jù)樣本過少、數(shù)據(jù)不平衡等缺憾。

液壓機械的用戶作為總需求，是激活、釋放和優(yōu)化維修、技改和升級的需求；圍繞用戶需求，通過發(fā)展維修、技改和循環(huán)再制造，才能提高維修性的效度、信度。智能診斷創(chuàng)新發(fā)展應注意以下幾方面：

1）積累故障節(jié)點，豐富建模數(shù)據(jù)。智能診測是建立在非線性大規(guī)模連續(xù)時間模擬并行分布處理為主流的神經(jīng)網(wǎng)絡理論，必須給定模仿標本才能完成模擬識別，輸入數(shù)據(jù)量越大，輸出數(shù)據(jù)比較度越明顯，系統(tǒng)識別力度越大。

2）依據(jù)灰色理論，解決數(shù)據(jù)缺乏、不確定性問題的原始數(shù)據(jù)序列生成后，建立微分方程，進行模擬診斷，因此原始數(shù)據(jù)盡可能接近本位，即盡力提供液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因素引起的故障數(shù)據(jù)。因系統(tǒng)噪聲污染，原始數(shù)據(jù)離亂，所以必須把離亂歸納為灰色數(shù)列中，或研制濾凈噪聲的集成電子板塊。

3）采用模糊診斷要注意隸屬度原則、閾值原則、擇近原則、共性原則的辨識性，使節(jié)點歸屬清晰，定位準確，提高診測時效、準確率。模數(shù)據(jù)的保真性越好，區(qū)別度越高，故障節(jié)點和歸屬越容易診出。

4）引進數(shù)字孿生（DT）作為用虛擬顯示設備元件實體技術(shù)，提供故障分析坐標點。在DT中，基于人類專家診斷經(jīng)驗、實體原型、物理模型、實時傳感器數(shù)據(jù)，整合物理空間多維數(shù)據(jù)，建立高保真模型，建模分析。

3 結(jié)束語

目前，液壓系統(tǒng)故障診測仍以傳統(tǒng)方法為主，逐漸使用大數(shù)據(jù)診測，其方法主要有觀察叩診法、儀器協(xié)助法、標件對比法、邏輯剔除法、智能診斷法等。智能診測的發(fā)展必須避開定勢思維，拋棄前科學干擾。本文之所以打破從故障出發(fā)分析故障，目的在于立足系統(tǒng)材料因素分析產(chǎn)生的故障，能及時反饋設備不足及缺陷，便于對液壓系統(tǒng)更新改良，使液壓系統(tǒng)設備運轉(zhuǎn)故障排除科學化、智能化，縮短迭代周期。