淺談液壓系統(tǒng)的維修

張青

摘　要：液壓系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密度高的機、電液綜合系統(tǒng)，其故障具有隱蔽性、交錯性、隨機性差異性等特點。而液壓系統(tǒng)維修是保持和恢復(fù)系統(tǒng)運行、延長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)計時所賦予一種固有特性。對液壓系統(tǒng)的維修性進行研究，有利于提高其系統(tǒng)的可維護性，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)達到的功能及出現(xiàn)問題的形式。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，指錯誤操作或裝配所引起的故障。而出現(xiàn)問題則主要是指液壓系統(tǒng)的噪音和振動，如溢流閥泄壓時的高頻振動聲、液壓沖擊引起的振動與噪聲等。

液壓故障與一般的機構(gòu)或電氣故障相比，具有以下特點：

第一個是隱蔽性，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)場檢測條件有限，難以直接觀測，如各類泵、閥、液壓馬達、液壓缸等。由于表面的癥狀個數(shù)有限，加上隨機性因素的影響，故障分析也很困難。

第二個是交錯性，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。一個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：負載過大、執(zhí)行元件本身磨損、導軌誤差過大、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。一個癥狀也可能是由多個故障源疊加起來形成的，如泵、換向閥和液壓缸均處于磨損狀態(tài)時，系統(tǒng)的效率有較大幅度的下降，當逐一更換這些元件，系統(tǒng)效率也逐步提高。

第三個是隨機性，液壓系統(tǒng)在運行過程中，受到各種隨機因素的影響，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性的。由于諸如此類的隨機因素，故障具體發(fā)生的變化方向更不確定，會造成判斷與定量分析的困難。第四個是差異性，由于設(shè)計、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準在現(xiàn)場很難應(yīng)用，只有對具體的液壓設(shè)備與液壓元件確定具體的磨損評價標準，這又需要積累長期的運行數(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，并在維修工人指導下，對設(shè)備進行局部解體和檢查、清洗，并緊固連接件。其內(nèi)容為：對油箱內(nèi)油液進行過濾，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)問題應(yīng)及時更換；清洗油箱內(nèi)部和外表；對已經(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)維修人員進行，大修時有以下幾點要求：

一是更換液壓缸密封件，如液壓缸已無法修復(fù)，應(yīng)成套更換。對還能修復(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；

二是對所有液壓閥應(yīng)清洗，更換密封件、彈簧等易損件，對磨損嚴重、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)過修理和試驗，泵原來的主要技術(shù)性能指標均達到要求，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

四是對壓力表要進行性能測定和校正，若不合質(zhì)量指標，應(yīng)更換新表，新壓力表必須靈活、可靠、字面清晰、指示準確，壓力表開關(guān)要達到調(diào)節(jié)靈敏，安全可靠；

五是各種油管要清洗干凈，更?有問題的油管，如有明顯坑點和敲擊班點的管子、高壓膠管外皮已有破損等嚴重缺陷等，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、過濾器不能使用的要及時更換，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 液壓單元油位和油位指示器

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)?動時，不應(yīng)發(fā)生振動、噪聲以及顯著沖擊等現(xiàn)象；

九是系統(tǒng)工作時油箱內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生泡沫。油箱內(nèi)溫度不應(yīng)超過55℃，系統(tǒng)連續(xù)工作時，其油溫不得超過65℃。

3.液壓系統(tǒng)維修時的注意事項

(1) 系統(tǒng)工作時及停機未泄壓時或未切斷控制電源時，禁止對系統(tǒng)進行檢修，防止發(fā)生人身傷亡事故。

(2)檢修現(xiàn)場一定要保持清潔，拆除元件或松開管件前應(yīng)清除其外表面污物，檢修過程中要及時用清潔的護?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)場進行打磨，施工及焊接作業(yè)。

(3) 檢修或更換元器件時必須保持清潔，不得有砂粒、污垢、焊渣等，可以先漂洗一下，再進行安裝。

(4) 更換密封件時，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、分解液壓元件時要注意零部件拆卸時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，各零部件必須清洗干凈。

(6) 安裝元件時，擰緊力要均勻適當，防止造成閥體變形，閥芯卡死或接合部位漏油。

(7)油箱內(nèi)工作液的更換或補充，必須將新油通過高精度濾油車過濾后注入油箱。工作液牌號必須符合要求。

(8) 不允許在蓄能器殼體上進行焊接和加工，維修不當可以造成嚴重事故。如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時送回制造廠修理。

(9) 檢修完成后，需對檢修部位進行確認。無誤后，按液壓系統(tǒng)調(diào)試一節(jié)內(nèi)容進行調(diào)整，并觀察檢修部位，確認正常后，可投入運行。

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，對無端面間隙補償?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處的泄露量僅占4％~5％。至于高壓齒輪泵，一般采用安裝軸向間隙補償裝置或者提高齒輪齒形和殼體的制造精度等方法來減少泄露量。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容積下降。

圖三 齒輪泵

2.油缸

油缸內(nèi)泄漏嚴重將使油缸工作時表現(xiàn)出推力不足、速度下降、工作不穩(wěn)定。內(nèi)泄漏主要是因為活塞上的油封老化失效，密封環(huán)磨損嚴重，封油能力降低，活塞與缸孔之間間隙變大等。當高壓油漏向低壓腔時，將使活塞兩側(cè)的壓力差減小，活塞推動力下降。內(nèi)泄漏使高壓腔的有效流量減少，故活塞移動速度減慢。

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，同樣會使執(zhí)行元件動作遲緩無力。換向閥高、低壓油腔間在正常情況下內(nèi)泄漏較少。當油中磨料較多，磨損加劇以及配合面存在幾何形狀誤差時，內(nèi)泄漏量將急劇增加。由水力學原理可知，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，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，內(nèi)泄漏量將增大。

當滑閥和閥體切斷油路的銳邊磨鈍時，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)整不當或其他工作元件作用失效也會產(chǎn)生泄漏，如安全閥等壓力調(diào)整過低，閥芯在開啟位置卡住，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）。       

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，嚴重時將會引起生產(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，甚至損壞機件。外泄漏直接后果造成能源浪費。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)補充液壓油的容量與油箱的容積之比，若HFI=3，說明一年內(nèi)補給液壓系統(tǒng)的油量是油箱容積的3倍。一個液壓系統(tǒng)的外泄漏點很多，一個?復(fù)雜的液壓系統(tǒng)外泄漏點約有幾百處之多。如油液從高壓腔經(jīng)過活塞桿和導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，壓力流體從一個方向或兩個方向而來，密封件的損壞的狀況是不同的。相對運動部位的密封處應(yīng)具有較小的摩擦因數(shù)，以減少運動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運動，變換油液流動的方向、通或關(guān)閉油路。換向閥的常見故障有：一是閥芯不能移動，二是電磁閥線圈燒毀，三是運行中出現(xiàn)噪音。考慮到索道安全高效運行極其重要，所以對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；如無備件則需對閥進行拆檢清洗維修，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重的劃痕時，可將缸筒進行鏜、珩磨，消除劃痕，同時注意消除錐度。珩磨后表面粗糙度應(yīng)達到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)標準間隙。

（2）活塞桿表面有劃痕，造成漏油（每2～3min滴一滴）時，可以用活塞桿表面刷涂膠液或銀焊的方法進行修復(fù)?；钊麠U表面有較嚴重銹蝕或在活塞桿工作長度內(nèi)表面鍍鉻層嚴重脫落時，可以先進行磨削，之后再鍍鉻修復(fù)?；钊麠U上的防塵圈失效，會使灰塵、切屑、砂子進入液壓缸，故應(yīng)更換密封件?；钊麠U彎曲變形值大于規(guī)定值20%時，需進行校正修復(fù)。

（3）液壓缸內(nèi)泄漏量超過產(chǎn)品規(guī)定值3倍以上時，會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大，應(yīng)重對活塞進行研配修復(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，應(yīng)緊固；若是螺釘過長未能壓緊端蓋，應(yīng)檢查更換。

（4）緩沖式液壓缸的緩沖效果不好時，必須對緩沖裝置進行檢修。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、拉溝或間隙過大，應(yīng)按圖紙重做，裝配后還要對緩沖性能進行試驗。

五、結(jié)束語

液壓技術(shù)的使用是現(xiàn)代社會工業(yè)重要的技術(shù)之一，且在各個行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。也因為這樣，機械液壓設(shè)備在日常使用中，由于種種的原因，會出現(xiàn)一些故障，這就需要設(shè)備的治理維護人員做好檢修，及時發(fā)現(xiàn)問題，以提高設(shè)備的使用運行效率。

本文選自2022年全國索道年會論文

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