浅析机床液压系统的故障维修与维护保养

张春梅

（南京二机齿轮机床有限公司，江苏 南京211103）

0 引言

机床若要平稳运行，首先取决于液压系统的运行状态良好。为了达到这个良好的状态，有2个需要注意的事项：一是高质的液压油，二是正确的维护。对机床的液压系统进行检修时，笔者根据多年的工作经验采用“听、摸、查、看、闻”的五字修理法，使得检修工作的效率得到了极大提高。

1 液压系统故障

液压系统出现故障的情况是指系统的部分功能丧失，或者是不能按照要求完成指定的工作。液压系统故障的分类标准很多，在工作时，按照发生的情况，可以分为渐发性故障和突发性故障；按照系统故障对系统的影响程度，分为功能性故障和完全性故障，功能性故障只是使系统的使用功能降低，而完全性故障是使系统的功能完全丧失；按照事故的发生原因，液压系统故障又可以分为磨损性故障和人为操作故障，前者不能避免，只能在一定程度上延缓机械的磨损，而后者通过改正以及注意是可以避免的。

液压系统的故障表现形式多种多样，其故障原因也很难确定，这是因液压系统的结构所造成的，液压系统及其工作介质都是在一个封闭的油路内，所以液压故障具有复杂性、相关性、不确定性和延迟性的特点。具体如下：

（1）复杂性。液压系统的主要组成部分是液压回路，液压回路主要由液压元件组成，这三者之间相辅相成又相互制约。对于系统的影响主要来自于2个方面：一是人为操作，二是工作介质。这2个因素无论哪个环节出现问题，液压系统都会出现故障，液压系统的故障表现与故障原因并不是相对应的，因此对于故障的判别由于这种复杂性就变得十分困难。

（2）相关性。液压系统中的部件是相关的，一旦液压系统由于某种原因导致了故障的发生，引发故障的原因必然会造成相关元件的工作状态及其功能出现一定的变化，从而造成新的故障。这就是我们在工作中经常能够遇到的一种故障原因可能引发多种故障现象以及一种故障现象是由多个故障原因造成的局面。

（3）不确定性。当液压系统出现故障时，检修人员要对故障进行诊断，但是液压系统故障诊断工作的复杂性和相关性使得故障原因和故障现象不能简单地一一对应，这又造成了液压系统故障的不确定性。

（4）延迟性。液压系统的故障并不是一种突变，而是液压系统在长期的工作中由于细小问题的累积，即量变的累积造成质变的一种现象。这个量变到质变的中间“时间”就是孕育系统故障发生的过程。故障早期诊断可以有效地避免故障的发生，延长机械使用寿命，这就要求我们要利用好中间“时间”。液压系统故障的发生具有延迟性，在系统故障发生之前，系统的某些特征信号就会发生一定的变化，对于这些变化规律的掌握可以对系统的当前状态进行判定并对故障进行预测。

从以上内容的介绍可以知道液压系统故障检修难度之大，一旦液压系统发生故障，给企业带来的经济损失往往是巨大的。

2 液压系统故障的诊断方法

对液压系统故障的诊断，主要就是当液压系统出现故障时，使用检修仪器和工具，采用检修手段了解液压系统的状态，对系统故障的类型有一个基本的判断，例如故障的发生时间、严重程度、故障部位以及故障原因等。通过对这些信息的整合来制定解决故障的方案。对于液压系统的故障诊断分为3步：一是使用状态监测技术获取系统故障的相关信息；二是通过对故障分析技术的使用完成对故障发生部位的定位；三是通过对故障修复法的使用排除液压系统的故障。

液压系统故障诊断系统的优劣判定从3个方面入手，即准确性、全面性和敏感性。该系统在对系统故障进行诊断时，主要采用感官诊断法、逻辑分析法、专用仪器检测法、状态监测法和专家系统法。

2.1 感官诊断法

（1）听——通过听液压系统的工作状态与正常工作状态是否有差异以及噪音的产生位置来对系统故障进行诊断。在“听”时要关注：液压系统的噪声大小，尤其是液压泵和溢流阀；液压系统运行时是否存在撞击声，尤其是管路和动力元件。

（2）摸——通过触摸来对液压系统的工作状态进行判定。在“摸”时要关注：温度，重点对油箱、液压泵以及阀体进行检测；振动，重点在油管以及运动部件上。

（3）查——通过对设备相关资料的查阅以及对设备使用操作者的询问来判断设备的运行状态。在了解液压系统时，首先要了解系统的工作介质，查看其更换或者过滤是否满足要求，并对易损常耗件进行检查，看是否能够满足工作要求；了解故障发生前后工作元件的工作状态，查看其是否已调节；查阅设备相关资料，从而掌握系统的修理和保养情况，了解液压系统当下的性能。

（4）闻——通过闻液压系统工作介质的味道，来判断工作介质是否变质。这种判断方法只限于对故障进行定性分析，并且其正确性会受检修人员的工作经验和个人素质的影响。尽管如此，“闻”也是液压系统故障检修前的必备过程，这是进行下一步检修的基础。

（5）看——观察液压系统以及机械设备的工作状态，重点在于：观察运动机构的运行状态，如果出现振动、跳动、冲击等情况要及时修理；对系统油液油量进行观察，查看是否满足工作要求；对各个压力表的数据进行观察；对设备的产品质量进行观察，以判断设备的运行状态是否正常。

2.2 逻辑分析法

当液压系统出现的故障较为复杂时，首先要根据故障现象进行逻辑分析和推理。使用此方法对液压系统进行故障诊断时，要对液压系统的工作情况和本系统所支持的设备的工作情况进行查询，因为当液压系统本身发生故障时，有时在短时间内并不会对所连接的设备产生直接影响，如不会立即出现噪声增大以及油温变化的情况等。逻辑分析法也只是对故障进行定性分析，使用此种方法还要结合专用的仪器，这样才能对故障进行定量判定，使故障检修的正确率得以提高。

2.3 专用仪器检测法

这种检测方法与前2种检测方法最大的不同点在于，此方法可以对系统的故障进行定量分析，但是从经济角度考虑，该方法不太适于推广使用，这是由于专用仪器的检测手段和条件要求较为苛刻，并且价格昂贵。由于实际需要，该检测手段主要应用于对液压系统的流量、速度、温度、油液油量、噪声、压力以及负载等进行定量的检测。

2.4 状态监测法

状态监测法与专用仪器检测法的相似之处在于在进行液压系统的故障检测时都是使用仪器，但不同的是，状态监测法是将监测系统以及监测设备安装在液压系统以及液压系统的连接设备上，来对整个系统的工作状态加以监测。常见的状态监测仪器有位移传感器、温度传感器等，这些仪器监测到的信息会输入到计算机系统，计算机系统中的相关软件会对监测系统的信息进行处理，然后对液压系统及其关联设备的工作状态进行判断。状态监测技术可以弥补前面介绍的3种方法的不足，使得故障诊断工作更加精确。由于需要对监测仪器进行安装，所以这种方法只适用于较为大型、精密、重要的液压系统。

2.5 专家系统法

此种方法也是一种与计算机相关的故障检测方法，主要是通过对智能计算机程序的利用来诊断液压系统的故障情况。之前我们介绍过液压系统故障的复杂性、相关性、不确定性以及延迟性等，再加之液压系统是不可见的，这些特点决定了专家系统法更适合用于液压系统故障的诊断。专家系统主要包括2部分，一是知识库，二是推理机。知识库就是液压系统各种故障以及解决办法的知识的存放地，这些知识全部来源于检修人员或其他途径总结的液压系统的故障和解决办法，是建立在大量工作经验基础上的。推理机是用来存放各种推理方法的。专家系统内既存有液压系统故障的各种现象，又存有系统的解决故障的方法，整个系统将故障现象与解决故障的方法相联系对应，一旦系统发生了故障，通过故障现象的输入，计算机根据系统内的信息就能提供解决该故障的方法，然后通过显示器反馈给用户，用户根据故障原因和系统提供的方法，进行维修办法的制定。专家系统法内的各种信息都是来源于生产实际。

与上述4种系统故障诊断方法相比，专家系统法的主要优势在于：

（1）计算机系统对于信息的处理更加的系统、客观，较之于人为信息的处理过程来讲，其处理结果更加实际。给机床的液压系统进行故障诊断就如同我们在现实生活中的看病，医生的水平对于诊断结果会产生很大的影响。所以在进行故障诊断时，对于故障的处理会因为检修员这一个体素质水平、专业能力、世界观等而产生偏差。专家系统诊断法就避免了这种情况的发生，并且专家系统知识库的信息可以根据实际情况进行删减和修改，使得诊断模型能够不断被优化，从而使诊断结果的准确性得以提高。

（2）诊断速度优势。计算机的诊断速度是远远超过人为速度的。但是专家系统诊断法较之于其他方法还是一种新的诊断技术，其应用还不够成熟完善，在进行研制时难度也是非常大的，例如，由于专家系统中的信息均来源于实践中的人为经验，这些经验的准确性以及可靠性很难得到保障。但是专家系统的广泛应用是可以预见的，其应用前景是十分广阔的。

3 液压系统的正确维护

3.1 液压油的选用

系统对于液压油的选择不正确或不恰当是液压系统早期故障和功能下降的主要原因，液压油在液压系统中的主要作用是润滑、传递压力、密封以及冷却等。在对液压油进行选择时应按该机型的使用说明书中的规定进行选用，当情况特殊时，选用代用油的原则是其性能尽量与原牌号的液压油相同。当液压油的牌号不同时不能进行混合，以免影响液压油的性能。当液压油的颜色呈乳白色或深褐色并出现异味时，为液压油的变质现象，就不能够使用。

3.2 油液中混入空气的维护

当油液中有空气混入时，油箱中会出现针状的气泡，当进入的空气量比较大时，气泡的量也会相应变多，气泡增大。由于气体易于被压缩，所以系统的压力就会受到影响，能量的传递也会变得不稳定，产生噪音以及振动等情况，严重时会造成爬行现象或换向冲击等故障。

如何防止空气混入油液是解决该问题的根本，在使用过程中要经常对油箱的油量进行检查，避免吸入空气情况的发生；要对油液的外观、气味进行定期检查，防止其变质；在对液压系统进行安装以及维修等操作时，要使元件以及管路中的空气排干净，同时要将泵体和吸油管灌满油液，使其密封性能良好；要定期频繁地对过滤器进行检查，查看其是否堵塞；排气装置对于解决该问题也起到了至关重要的作用，在管道上部和液压缸上设置排气装置，可以及时排除进入系统中的空气。

3.3 油液中混入水分的维护

当油液中掺杂了水分，并且水分的含量超过一定值时，油液的颜色就会发生变化，变成乳白色，使油液变质不能继续使用。严重时，会使整个液压系统出现瘫痪。造成该情况的主要原因：使用了变质的液压油；过滤器不能过滤掉潮湿空气中的水蒸气；冷却器漏水等。

判断油液中是否含有水分的方法如下：

（1）爆裂试验。取一个厚度在3mm以下的金属薄片，加热至110℃以上，滴一滴液压油，如果油出现爆裂的情况即证明其中还有水分。此方法的精确度为含水量0.2%。

（2）试管声音判别试验。取一个洁净干燥的试管，滴入2～3滴液压油，静置3～5min，待油气泡完全消失后，用酒精灯（为了方便可以使用打火机）加热试管，然后倾听。如果发生“嘭嘭”声，证明油中含有水分，该声音就是因油中的水粒碰撞沸腾产生的水蒸气造成的。声音越大，响声的频率越高，含水量越多。

（3）棉球试验。取洁净的棉球或棉纸一张，沾取液压油少许，然后点燃，若伴随有炸裂声以及闪光现象的发生即证明液压油中含有水分。

为了杜绝液压油中有液体混入，一是选用正规厂家生产的指定牌号的液压油，二是及时对冷却油箱进行检查。

3.4 油液中混入杂质的维护

这里的混入杂质包括砂土、焊渣、锈片、切屑等其他固体粉末，都会使液压系统的工作性能受到很大的影响，减少机械的使用寿命。为了预防这种情况的发生，首先要保证油箱的洁净，在进行灌油前，要对油箱进行清洗。在使用过程中，箱盖要严密覆盖，向油箱注油时，要使用专门的过滤设备，使油液中的微小杂质得以滤除。表1为油液污染情况的判别标准。

表1 油液污染情况的判别标准

4 液压系统的保养

4.1250h检查保养

在本阶段是对滤清器的滤网进行检查，查看是否含有附着物。如检查结果显示金属粉末含量较多时，可大致判定为油泵发生了磨损或油缸拉缸。根据以上判断进行检修并确认后方能开机。如果发现滤网损坏要及时更换滤网，若污垢积聚，必要时可以更换液压油。

4.2500h检查保养

当机床运行500h后，首先要进行滤芯的更换，当工作环境的温度较高时应提前更换的时间。

4.31000h检查保养

此时应该对滤清器进行清洗，对滤芯以及液压油进行更换，同样地如果长期处于高温作业状态要提前保养。

4.47000h和10000h检查维护

根据实践经验，当设备工作达到10000h时，要对进口液压泵以及液压马达进行大修，以免其出现对液压系统致命性的破坏。液压系统在机床工作中是非常重要的环节，对于液压系统的正确使用、维护以及保养是非常重要的。在使用机床的过程中，为了使机床的故障率降到最低，对生产的影响程度最小，要正确地对每一个系统进行维护，为了使其使用寿命延长要及时对液压系统进行保养。

5 作业中的注意事项

5.1 机械作业要平顺柔和

在进行机械作业时不能野蛮操作，否则产生的冲击负荷会造成机械故障的发生频率增大，影响机械的使用寿命。野蛮操作的主要影响：使机械结构件产生磨损甚至破坏；冲击压力会对液压元件造成损坏，出现系统故障。

在工作中，操作人员还要注意保持操作的平稳。这是由于不同设备间的自由间隙的大小是不尽相同的，自由间隙会对连接部位的磨损程度产生影响。自由间隙就是每台设备的个性，操作工只有熟悉设备的个性，并适应设备的个性，正确地操作设备才能使设备的使用寿命得以延长。这也是机械行业中定人定机制度的原因之一。

5.2 注意噪声

在作业中要对液压泵以及溢流阀产生的噪音给予足够的重视，当液压泵发生“汽蚀”时，要及时进行排气，若依然不能消除该噪声，要尽快排除故障然后再使用。若执行元件在无负荷的状态下动作迟缓，溢流阀同时出现声响，要立刻停止机械工作进行检修。

5.3 严格执行制度

在操作人员接班时，要交接对设备的安全检查，并且核查其准确性。检查内容主要包括系统是否发生渗漏、连接情况、油箱油位等。

6 结语

在对机床的液压系统进行维护时，要做到仔细认真。在维护系统时要将定期维护与不定期维护相结合，采用“听、摸、查、看、闻”五字法进行检修，同时注重对专家系统的开发和升级。液压系统故障具有复杂性、相关性、不确定性和延迟性等，因此要注重仪器、人为操作和计算机三者之间的协调合作，从而使修理效率事半功倍，使修理任务圆满完成。

［1］黄志刚.数控机床液压系统的保养与维护［J］.中国科技财富，2011（22）

［2］张哲.浅谈机床液压系统的维护与保养［J］.张家口职业技术学院学报，2009（1）

［3］成祥红.机床液压系统的正确维护与保养［J］.机床与液压，2008（3）