液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的原理和故障維護(hù)

李志學(xué)

摘 要：在現(xiàn)代工程機(jī)械傳動(dòng)過程中，除了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和電氣裝置，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。與電力傳動(dòng)、氣體傳動(dòng)等相比，工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障率較低，使用壽命較長(zhǎng)。不過，液壓傳動(dòng)主要以液壓油為工作介質(zhì)，在實(shí)際運(yùn)行中難免會(huì)發(fā)生泄漏問題，再加上液壓油的黏度會(huì)隨著溫度變化而逐漸發(fā)生變化，最后都會(huì)影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能。因此，相關(guān)人員一定要對(duì)工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障進(jìn)行合理分析和研究，以確保其穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng);工作原理;故障維護(hù)

一、系統(tǒng)的工作原理

（1）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成：主要由動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等5部分組成。

（2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達(dá)）把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（3）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10%～20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊;2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)地自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1：2 000（一般為1：100）;3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換;4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制;5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng);6）操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高;7）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù);8）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。

（4）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)用。液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式，由于其具備諸多優(yōu)點(diǎn)因而應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等;行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等;鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等;土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等;船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等;特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等。

二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見故障和排除方法

（一）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障分類

一般而言，根據(jù)各類液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)和液壓元件運(yùn)行狀況，可以將故障分為3類：（1）共性故障，即各類液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)和液壓元件經(jīng)常出現(xiàn)的液壓故障;（2）個(gè)性故障，即各類液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)和液壓元件所具有的特有液壓功能所出現(xiàn)的特殊性故障;（3）理性故障，即液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或者不完善，液壓元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者選用不當(dāng)而引起的故障。

（二）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的診斷

一是“望”，即看液壓系統(tǒng)壓力、速度、油液、泄漏、振動(dòng)等是否存在問題。二是“聞”，即聽液壓系統(tǒng)聲音：沖擊聲、泵的噪聲及異常聲，判斷液壓系統(tǒng)工作是否正常。三是“問”，即詢問設(shè)備操作者，了解設(shè)備運(yùn)行狀況，其中包括：液壓系統(tǒng)工作是否正常，液壓泵有無異?，F(xiàn)象，液壓油檢測(cè)清潔度的時(shí)間及結(jié)果，濾芯清洗和更換情況，發(fā)生故障前是否對(duì)液壓元件進(jìn)行了調(diào)節(jié)，是否更換過密封元件，故障前后液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過哪些不正常現(xiàn)象，過去該系統(tǒng)出現(xiàn)過什么故障，是如何排除的等，要對(duì)這些問題逐一進(jìn)行了解，以便科學(xué)診斷。四是“切”，即摸溫升、振動(dòng)、爬行及聯(lián)接處的松緊程度，判定運(yùn)動(dòng)部件工作狀態(tài)是否正常。

（三）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見具體故障原因和排除方法

1、系統(tǒng)無壓力或壓力不足

（1）故障原因：1）溢流閥開啟，由于閥芯被卡住，不能關(guān)閉，阻尼孔堵塞，閥芯與閥座配合不好或彈簧失效;2）其他控制閥閥芯由于故障卡住，引起卸荷;3）液壓元件磨損嚴(yán)重，或密封損壞，造成內(nèi)、外泄漏;4）液位過低，吸油堵塞或油溫過高;5）泵轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)速過低或動(dòng)力不足。

（2）排除方法：1）修研閥芯與殼體，清洗阻尼孔，更換彈簧;2）找出故障部位，清洗或修研，使閥芯在閥體內(nèi)運(yùn)動(dòng)靈活;3）檢查泵、閥及管路各連接處的密封性，修理或更換零件和密封;4）加油，清洗吸油管或冷卻系統(tǒng);5）檢查動(dòng)力源。

2、流量不足

（1）故障原因：1）油箱液位過低，油液粘度大，過濾器堵塞引起吸油阻力大;2）液壓泵轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)速過低或空轉(zhuǎn)磨損嚴(yán)重，性能下降;3）回油管在液位以上，空氣進(jìn)入;4）蓄能器漏氣，壓力及流量供應(yīng)不足;5）其他液壓元件及密封件損壞引起泄漏;6）控制閥動(dòng)作不靈活。

（2）排除方法：1）檢查液位，補(bǔ)油，更換粘度適宜的液壓油，保證吸油管直徑;2）檢查原動(dòng)機(jī)、液壓泵及液壓泵變量機(jī)構(gòu)，必要時(shí)換泵;3）檢查管路連接及密封是否正確可靠;4）檢查蓄能器性能與壓力;5）修理或更換。

3、泄漏

（1）故障原因：1）接頭松動(dòng)，密封損壞;2）板式連接或法蘭連接接合面螺釘預(yù)緊力不夠或密封損壞;3）系統(tǒng)壓力長(zhǎng)時(shí)間大于液壓元件或輔件額定工作壓力;4）油箱內(nèi)安裝水冷式冷卻器，如油位高，則水漏入油中，如油位低，則油漏入水中。

（2）排除方法：1）擰緊接頭，更換密封;2）預(yù)緊力應(yīng)大于液壓力，更換密封;3）元件殼體內(nèi)壓力不應(yīng)大于油封許用壓力，換密封;4）拆修。

4、過熱

（1）故障原因：1）冷卻器通過能力小或出現(xiàn)故障;2）液位過低或粘度不適合;3）油箱容量小或散熱性差;4）壓力調(diào)整不當(dāng)，長(zhǎng)期在高壓下工作;5）油管過細(xì)過長(zhǎng)，彎曲太多造成壓力損失增大，引起發(fā)熱;6）系統(tǒng)中由于泄漏、機(jī)械摩擦造成功率損失過大;7）環(huán)境溫度高。

（2）排除方法：1）排除故障或更換冷卻器;2）加油或換粘度合適的油液;3）增大油箱容量，增設(shè)冷卻裝置;4）調(diào)整溢流閥壓力至規(guī)定值，必要時(shí)改進(jìn)回路;5）改變油管規(guī)格及油管路;6）檢查泄漏，改善密封，提高運(yùn)動(dòng)部件加工精度、裝配精度和潤(rùn)滑條件;7）盡量減少環(huán)境溫度對(duì)系統(tǒng)的影響。

三、工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障預(yù)防措施研究

提高液壓油的清潔度。在工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，液壓油不僅是工作的介質(zhì)，同時(shí)還是一種潤(rùn)滑劑。因此，油液的清潔度對(duì)工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)性能以及元件安全性、可靠性具有重要作用和意義。由于液壓元件的配合精度非常高，因此，對(duì)油液中的污物雜質(zhì)所造成的淤積以及阻塞等非常敏感。所以，在實(shí)際的工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作過程中，相關(guān)人員一定要全面提高液壓油的清潔度，對(duì)液壓油中侵入的雜質(zhì)以及污物等進(jìn)行嚴(yán)格把控，從而保證系統(tǒng)可以正常工作和運(yùn)行。

避免液壓油混入到空氣當(dāng)中。在工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，液壓油是不能壓縮的，但是空氣的可壓縮性非常大，所以，即使工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中含有少量的空氣，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成較大影響和制約。溶解在油液中的空氣，在壓力較低的情況下會(huì)從油液溢出非常多的氣泡，并且這些氣泡非常容易被擊碎，從而致使工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的噪聲，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，當(dāng)氣體受到一定壓縮時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱能，導(dǎo)致局部發(fā)熱的情況，這樣不僅會(huì)對(duì)液壓油以及液壓元件造成一定損壞，還會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)工作出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。因此，在今后的工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作過程中，一定要避免油管出現(xiàn)破裂或者接頭松動(dòng)的輪情況，確保密封件不被損壞。在加油的過程中，一定要避免不適當(dāng)?shù)南蛳聝A倒。還有，在回油管插入油面的過程中，應(yīng)該防治液壓泵人口濾油器阻塞的情況，減小吸油的阻力，確保油中的空氣不會(huì)分離。

四、結(jié)束語

對(duì)于工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，相關(guān)人員在實(shí)際的工作過程中，一定要根據(jù)實(shí)際情況，沉著冷靜對(duì)待問題，合理分析故障產(chǎn)生的原因，并且根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)排查和清除，確保相關(guān)設(shè)備可以順利工作。此外，相關(guān)管理人員還要建立健全的機(jī)械設(shè)備管理制度，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)和更新，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，進(jìn)一步提高工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉沁鋼.煤礦工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的分析與處理[J].低碳世界，2015（13）：110-111.

（作者單位：江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）