工程机械液压传动系统故障分析与维护方案研究

刘青苑

（上海城建隧道装备有限公司，上海 200137）

工程机械液压传动系统的可靠性与安全性关系到工程推进进程。尤其与机械、电气、燃气等传动方式相比，工程机械液压传动系统具有误差率小、寿命长等明显优势[1]，但同时也存在较大局限性。具体而言，由于以液压油为工作介质，工程机械液压传动系统势必产生表面泄漏现象。特别在连续工作环境下，工程机械液压系统作业负荷变化幅度较大，会在一定程度上减缓整体工程进度。因此，为满足动力要求及经济性要求，工程机械液压系统就要及时调整自身的功率[2]。同时，工程机械液压传动系统在工作过程中会应作业要求而随时调整输出较大功率，也会应管理人员的需求进行精细化工作。综合来说，工程机械液压传动系统的动力性、经济性和调速性就要具备良好的条件。尤其在不同场景下，工程机械液压传动系统中的液压油黏度会发生较大的变动，一定程度上会影响液压系统的性能。若液压传动系统出现故障，会对整个工程产生较大的负面效应[3]。鉴于此，有必要检测工程机械液压传动系统的故障，由此判断并做出维护方案，使得整个项目能够有序推进。

1 现实环境中工程机械液压传动系统故障表现

1.1 高温故障

工程机械液压传动系统的高温会给系统稳定性带来较大负面影响，不仅会造成液压油质量恶化，也会降低零部件匹配度，降低工作精度[4]。究其原因，工程机械液压系统经过长期工作之后，未能通过专业人员进行定期维护与保养。这使得制冷系统出现故障，对工程机械液压系统带来不可修复的损伤。因而，相关操作人员或管理人员在使用或管理工程机械过程中，应着重关注此类细节问题，并在适当时期进行维护。

1.2 液压油泄漏故障

理论而言，操作人员在对工程机械液压传动系统进行各项作业时，应确保这类装置为关闭状态。若工程机械液压传动系统未处于关闭状态而产生失效现象，就会导致出现液压油大量渗漏现象[5]。随后，空气就会进入液压系统内部，引起大量局部发热现象，进而对液力驱动产生极大负面效应。同时，工程设备中的液压传动系统主要凭借液压油实现驱动工作。若发生液压油泄漏故障，就会导致设备出现较大程度的问题，使得设备运转不畅，对工程进度产生阻滞作用。究其原因，由于工作环境恶劣，其他杂质会侵入活塞、管道等工作系统，会对工程机械液压系统产生负向效应。设计人员需要将这类问题纳入工作中，为相关检修人员提供理论参照，从而为推进工程项目奠定基础。

1.3 系统堵塞故障

堵塞是工程机械液压系统常见故障现象，主要指零配件在液压系统运转过程中，会因彼此压力而产生位移现象，由此堵塞内部结构并引起一定的故障[6]。这种情况下，若机器长时间出现偏差，就会导致正常系统工作无法顺利开展。或者说，若内部零部件存在一定杂质或未能清洗干净，工程机械液压系统会产生堵塞现象。具体来讲，若工程机械液压传动系统长时间处于运转模式而未能够及时被检修或维护，一定程度上会提高系统内部温度[7]，从而产生较大程度故障。此情况下，工程机械液压系统温度若达到上限，易使系统内部各类元件产生形变等损坏现象，也会导致油液发生变质，不利于推进工程进度。并且，在实际运行过程中，工程机械液压传动系统如出现无力承担相应外界荷载的现象，就会降低整体系统运转速度，甚至会完全停止运转。

2 工程机械液压传动系统故障特征与原因

由于系统内部构造复杂，工程机械液压传动系统在运作过程中通常会面临一定故障。其中，液压泵、控制阀、变矩器等零部件是工程液压传动系统的重要部分，也会发生一定故障[8]。这些组成因受外部或内部多重因素影响，可能会出现液压离合器接合不良、行走无力等状况，进而降低其他系统运行效率[9]。这样一来，工程机械液压传动器无法正常运行，导致整体工作项目推进缓慢。经过梳理，笔者认为工程机械液压传动系统故障特征与原因主要表现为如下方面。

1）隐蔽性。由于在封闭环境中工作，工程机械设备在出现问题时很难被人们关注，这使得系统出现隐藏故障。实际上，工程机械液压系统中的压力测点预留与否是事关压力检测工作顺利与否的关键，相关人员在工程机械液压系统管路设置时需要预留压力测点，使得相关人员可从明显位置进行观测，方便维修。就目前情况而言，多数人员使用专门仪器才可以判断压力是否正常。但是测出压力读数并不能够判断出其压力异常与否，这导致许多故障并不能为管理人员所掌控。

2）多样性。当前，工程机械液压传动系统故障可能由多重原因造成。其中，机器构造、泄漏都会使得压力不稳定，也会产生噪声过大问题。特别是工程机械液压系统速度异常，是传动器系统故障多样性的重要表现。在这一过程中，相关人员需要逐一调节工程机械节流阀、调速阀以及变量泵变量机构。相关人员只有充分了解系统多样性，才能测试执行元件速度，为进行下一步维护方案的制定提供参考。

3）复杂性。一般来讲，工程液压系统故障可能是由多个因素造成，而非单一因素导致的。其中，工程机械液压系统低压会导致液压油泄漏，也会造成电动水泵与阀门失效[10]。详细而言，内因（因素）和外因（诱因）是工程液压传动系统故障的重要原因。其中，内部原因主要指内部结构、状态对液压故障产生抑制或促进作用；外部因素主要是由热量、摩擦、磨损等外部破坏因素，对液压元件和液压系统液压扰动造成冲击、破坏作用，一定程度上不利于推进工作进程。以动作异常为例，在判断工程机械液压传动系统是否正常时，就要通过复杂性诊断过程进行分析，才能更好地判断动作是否异常。

3 工程机械液压传动系统故障诊断方法

3.1 简易故障诊断法

简单故障诊断法是目前应用较为普遍、诊断效果较好的方案。从内涵来看，维修人员根据个人经验并凭借日常所使用的简单工具，以询问、观察、倾听、触摸等方式，评估液压系统故障，在了解系统工作条件的基础上，更详细地分析故障原因。然而，这一方法要求较高，要求设备操作员需要具备如下操作技能：一是液压系统是否正常工作，或者说液压泵是否异常；二是液压油纯度时间是否有效；三是故障前是否调整液压元件，故障前后液压系统出现何种异常现象。在了解如上设备运行状况之后，设备管理人员还需进一步了解此系统出现了哪些故障现象。

3.2 工具判断法

为提高工程机械液压传动系统故障诊断效果，人们开始研究更深层次的诊断工具，即借助专业工具进行分析和评估。具体来说，专业检测仪器既能够评价系统故障或故障本质，亦能够检测系统中出现故障的位置，为维护人员提供精准维修方案。也就是说，专业检测工具通过实时检测液力、液温、液面等内容，并按实际需要将其安置到最优位置，可探测液体进出情况，从而明晰系统是否存在故障。

3.3 元件对换法

元件对换法主要面向单向阀、平衡阀以及溢流阀此类容易操作的元件。原因在于，此类元件体积相对较小，且容易拆卸，故在展开多种检验方法之前，人们大多通过此类方法进行研究。在检验之前，需先检测元件是否正常，待确定之后再调换元件。此时，通过工程液压系统工作状况进行检验，由此找到比较合适的元件。元件互换方法也是诊断工程机械液压传动系统故障的重要方案。就内涵而言，其在于将可能存在故障的部件替换为正常部件，然后逐步排查故障出现在哪里，从而发现并消除部件之间的缺陷，找出具体原因。

3.4 智能诊断

智能诊断是当下对工程机械液压传动系统故障诊断的重要补充方法，一般划分为如下几方面。一是模糊逻辑诊断。此方法主要是相关人员利用模糊连接方式，找出系统故障的原因和具体表现形式，据此探讨故障原因与对应优化方案。二是信息系统诊断。现实而言，工程机械液压系统故障数据信息库的建立，可为相关维修人员提供必要的数据支撑。若系统重复发生故障，维修人员即可找到问题症结所在并据此提出维修方案。三是事故树分析与诊断。此方法主要是维修人员通过统计数据分析液压传动系统误差，在此基础上将故障发生主要因素作为第一事件，由此描述故障，以布尔代数法得出解决方案。

4 工程机械液压传动系统故障维修

4.1 液压泵

作为向液压传动系统传递动力的关键构件，液压泵结构部分一般分为两个方面，即油泵和电机。从各种施工实践情况来说，液压泵的故障通常表现为液体的泄漏。这一故障的出现，容易降低泵体流量和压力，难以契合工程机械液压系统正常工作的需要。因此，相关工作人员需要及时清理齿轮，并及时更新、更换易磨损件。特别是对于针式泵故障的诊断，维修人员需要及时维修更换模式的定子，或者转子、刀片。

4.2 液压缸

液压缸负责向系统提供压力，是工程机械液压传动系统中的核心要件。若液压缸部件出现损坏并出现下述现象，就要进行检修。第一种现象是空气进入液压缸内，这需要相关人员进行排气处理。第二种现象是异物和水分进入液压缸内，并由此导致局部拉伤和烧结。此时，维护人员应尽快修磨一下缸筒内壁，并判断异物混入具体原因。第三种现象是液压缸安装不良，使得中心线偏离导向套的导轨。

4.3 液压马达

液压泵故障概率一般要高于液压马达。所以在日常使用过程中，维护人员只需要对液压马达进行简单维护，并采取各种措施减少发动机故障，降低液压马达故障率，即可降低检测概率。实际上，维修人员在日常维护与检修过程中，需要注意如下问题：一是确保添加的液压油的纯度符合要求；二是更换机油时避免液体渗入发动机和空气进入液压油。

4.4 控制阀

液压控制阀作为工程液压系统中关键的控制元件，主要用于控制液压系统中流体流量、流动方向与压力，使其满足工程液压系统中各个元件不同动作要求。具体来讲，控制液压系统中流体压力的阀门包括多种类型，包括溢流阀、顺序阀、减压阀等；流量控制阀是控制流体流量的总称。另外，特殊液压阀是在普通液压阀的基础上为进一步满足某些特殊使用要求发展而成的，其中包括多路换向阀、电液伺服阀、插装阀、叠加阀、电液比例阀和电液数字阀等。一定意义上，在多种配套设备检修过程中，控制阀门的调整要求较为严格。这种情况下，控制阀的密封件有破损，在修理时，不能用力拉，以免影响阀芯的密封性。

5 工程机械液压传动系统故障的维护方案

5.1 提升液压系统的清洁度

提升液压油清洁度，一定程度上是维持设备健康的重要方案。现实而言，高质量的液压油对降低机器故障频次、延长工程机械寿命、减少维护成本有着极为重要的作用，液压油的质量很大程度上决定整台机械工作质量。定期过滤净化精密液压元件的杂质，可提升液压油的清洁度，减少设备磨损，提高油品有效使用率。若工程机械液压传动系统混入杂质或金属粉，会大幅度磨损干扰液压元件，严重时可能导致意外，不利于推进工程进度。这种情况下，为提高工程机械液压传动系统稳定性，维护人员要通过各种方法消除油污和杂质。同时，考虑到工程机械液压传动系统的部件较为复杂，维修人员要利用清洗液清洗每一个部件。此外，维修人员还应清理机器孔洞和接缝中的灰尘，避免灰尘大量积累。最后，操作人员在使用机器之前，要清理周边环境，避免一部分外部环境杂质落入系统中。

5.2 防止液压油混入空气

鉴于空气能够被高度压缩，少量空气进入系统会对工程机械液压传动系统产生较大负面效应。因而，维护人员需要做好保护措施，避免空气进入工程机械液压传动系统。在具体执行过程中，维修人员应加快检查吸油管表面是否有裂缝、接头是否牢固、密封是否良好；在将液压油装入回油管前，要确定油泵进口的油滤器已经松开，以减小油液的吸油阻力。

5.3 维持液压油温度

目前来说，55 ℃～60 ℃是液压油最佳温度区间。当超过这一区间之后，工程机械液压传动系统需配备高温自动预警装置。当温度高于65 ℃时，系统会立即启动高温自动报警装置，由此检验水冷却器，避免系统始终处于高温状态。也只有当液 压油的冷却器工作处于正常状态时，工程机械液压传动系统才可以高效工作。

6 结语

综上所述，工程机械液压传动系统是推进工程项目过程中的重要工具，一旦发生故障将会减缓工程进度。只有对液压系统进行稳定性维护，确保工程机械液压传动系统正常工作，才能更好地推进项目进展。从实际情况来看，工程机械液压系统面临高温故障、液压油泄漏故障、堵塞系统故障等问题，一定程度上会使得液压传动系统出现安全问题。因此，维护人员有必要对系统进行检测与维护，从而采取相关措施，维持液压油的清洁，对系统工作环境进行检修，确保工程设备正常运转。