毕业论文--挖掘机液压系统故障分析及解决措施.doc

挖掘机液压系统故障分析及解决措施 摘要：挖掘机是一种全液压机械，能量的输送是在管道和液压元件内部进行液压传动的，能量输送的过程不易观察和测量，因而对液压系统来讲传统维修方式是不适用的，因此针对液压挖掘机液压系统经常出现的故障，通过对液压系统类型和产生故障原因的分析，提出了相应的解决措施，并且指出了液压系统故障诊断时应遵循的一般原则及注意事项。 关键词：液压系统；检查；维护；诊断1、引言液压系统是工程机械中的一个重要部分，是挖掘机最重要的系统之一。液压系统由于具有体积小、重量轻、易安装、功率密度大、响应快、可控制性强、工作平稳且可实现大范围的无级调速等优点，应用日趋广泛。液压挖掘机是目前工程施工中使用较为广泛的一种工程机械，其行走、回转和举升、挖掘动作都是通过发动机把机械能转化为液压油的压力能来驱动液压油缸和马达工作而实现的。按照挖掘机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合体，称为挖掘机的液压系统。对于液压系统，虽然只是作为挖掘机复杂主系统的子系统，但是其对主系统的功能和效率产生的影响是巨大的。液压系统的失效将会直接导致主系统的失效，从而造成严重的经济损失。因此，对液压挖掘机液压系统的分析及故障诊断尤为重要。 2、液压挖掘机的一般组成及特点2.1液压挖掘机的一般组成液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成。根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等 工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。回转装置包括回转驱动装置、回转支承，回转驱动装置一般采用定量马达，经过回转减速机两行星齿轮与回转支承的内齿圈相齿合而实现转台的回转，具有结构紧凑，体积小，效率高速比大，承载能力强，发热量和功率损失小，工作可靠等优点，回转支承一般采用的滚动轴承，其中用的最广泛的是单排滚动式和双排式滚轴柱式回转支承。行走装置：液压挖掘机行走装置的反力同时能使挖掘机作短距离行走，按结构不同，可分为履带式、轮胎式两类。履带式行走装置由履带、支重轮、托链轮、驱动轮、导向轮、张紧装置、行走架液压马达、减速机等组成，液压挖掘机的行走装置采用液压马达、减速机、驱动轮，每条履带有各自的液压马达和减速机，由于两个液压马达可独立操作，因此，机器的左右履带可以同步前进后退，也可以通过一条履带制动来实现转弯，还可以通过两条履带相反反向驱动，来实现原地转向，操作十分简单。回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地， 也可改用电动机。1一动臀升降：2一斗杆收放；3铲斗装卸；4一转台回转；5整机行走2.2挖掘机液压系统的特点（1）具有多执行部件：至少包括动臂、斗杆、铲斗、转台、行走；（2）动力特性要求高：要求大功率输出、大输出力(矩)、高速、高变速指标；（3）载载变化大：外负载变化大、多冲击、频繁启制动和换向，功率需求变化剧烈；（4）执行部件可独立动作：各部件动作顺序没有预定的规律；（5）需要良好的操纵特性：调速特性、独立操纵特性等；（6）特殊功能要求：锁定、制动、同步等。3、挖掘机的液压系统类型及基本工作原理按液压泵特性，液压挖掘机采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。 3.1 定量系统 在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随负载而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。 3.2变量系统 在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵一定量马达调速、定量泵变量马达调速、变量泵变量马达调速。液压挖掘机采用的变量系统多采用变量泵一定量马达的组合方式实现无级变量，且都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关联，分为分功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机械，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各拥有一斗发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同，同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。3.3基本工作原理 液压泵给整个系统提供具有一定压力的压力油，压力油一部分经过自减阀后进入先导油路，另一部分通过主控阀后根据需要进入到各工作装置。泵控制器对各传感器传回的数据进行分析，然后通过pc-epc电磁阀、pc阀、ls阀、伺服活塞等控制部件来调节主泵的压力和排量，使工作装置负载和发动机的功率相匹配。4、液压系统故障分析及解决措施液压挖掘机液压系统的主要故障多数是由液压油过热、进空气、污染、油泄漏造成的，对造成这些故障的原因进行分析并采取相应的预防措施很重要。 4.1 油过热 4.1.1液压油过热的危害 (1)液压油粘度、液压系统工作效率均下降，使元件及系统内油的泄漏量将增多，这样就会使液压泵的溶积效率降低，严重时甚至使机械设备无法正常工作。 (2)液压系统的零件因过热而膨胀，破坏了零件原来正常的配合间隙。导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，并可能加速橡胶密封件老化、变质、破坏，使液压系统严重泄漏。 (3)油液汽化、水分蒸发，使液压元件产生穴蚀。 (4)油液氧化形成胶状沉积物，易堵塞滤油器，使液压系统不能正常工作。 4.1.2液压油油温过高的主要原因及解决措施 (1)由于油箱散热性能差，致使油箱内油温过高。应增大油箱容积即散热面积,并安装油冷却装置。 (2)液压油选择不当。油的质量和粘度等级不符合要求，或不同牌号的液压油混用，造成液压油粘度过低或过高。 (3)污染严重。施工现场环境恶劣，随着机器工作时间的增加，油中易混入杂质和污物。受污染的液压油进入泵、马达和阀的配合间隙中，会划伤和破坏配合表面的精度和粗糙度，使泄漏增加、油温升高。 (4)环境温度过高，并且高负荷使用的时间又长，都会使油温太高。应避免长时间连续大负荷地工作，若油温太高可使设备空载运转一段时问，待其油温降下来后再工作。 （5）工作油不够、溢流阀动作频繁、油冷切器散热片积存污垢、冷切风扇带轮转速降低。应补充适量的工作油、检查调节压力是否正常，如弹簧阀座损坏应加以更换、清洗、张紧带轮的传动带，使转速达到规定要求。4.2进空气 4.2.1空气对挖掘机液压油污染的危害 (1)产生空穴、气蚀作用，导致金属和密封材料的破坏；产生噪音、振动和爬行现象，降低液压系统的稳定性。 (2)使液压泵的容积效率下降，能量损失增大，液压系统不能发挥应有的效能。 (3)液压油导热性变差，油温升高，引起化学变化。 4.2.2进空气的主要原因及其解决措施 (1)接头松动或油封、密封环损坏而吸入空气。液压系统应有良好的密封性，各接头应牢牢固定，并确保油箱密封完好，这样可防止外界空气进入而污染系统。 (2)吸油管路及连接系统的管路被磨穿、擦破或腐蚀而使空气进入。应合理设计液压系统结构，使管路走向布局合理化；要保持管路的清洁，减少外界腐蚀。 (3)加油时由于不注意而产生的气泡被带入油箱内并混入系统中。 4.3污染 4.3.1液压油的污染对液压系统的危害 (1)堵塞液压元件。污染物会堵塞液压元件进出油或其间隙，引起动作失灵，影响工作性能或造成事故，还可能引起滤网堵塞，并可能使滤网完全丧失过滤作用，造成液压系统的恶性循环。 (2)加速元件磨损。污染颗粒在液压缸内会刮伤缸筒内表面，加速密封件的损坏，使泄漏增大，引起推力不足或者动作不稳定、爬行、速度下降、异常噪声等故障现象，严重影响系统的稳定性和可靠性。 (3)加速油液性能的劣化。液压油中的污染颗粒长期存在，会与油液发生一些反应，反应的生成物会腐蚀元件。 4.3.2液压油被污染的主要原因及解决措施 (1)侵入物污染。作业环境粉尘多，系统外部不清洁。液压系统长期在粉尘污染严重的场地作业时，最好2个月过滤一次油液，大概半年更换一次进油滤油器。 (2)残留物污染。在加油、检查油面和检修作业时，杂质被带入系统，通过被损坏的油封、密封环进入系统。 （3）生成物污染。这主要是指液压系统在工作过程中产生的金属微粒、密封材料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状生成物等，造成液压油污染。应在系统的有关部位设置适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤芯。4.4泄漏 4.4.1泄漏的危害 液压系统一旦发生泄漏，将会使系统压力建立不起来。液压油泄漏还会造成环境污染，影响生产，甚至产生无法估计的严重后果。 4.4.2泄漏产生的主要原因及解决措施 (1)设计因素。由于设计中密封结构选用不合理，密封件的选用不合乎规范；另外，由于工程机械的使用环境中具有尘埃和杂质和没有选用合适的防尘密封，致使尘埃等污物进入系统破坏密封而产生泄漏。应在选用和设计密封件的时候，考虑液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压力、工作速度高低、环境温度的变化等，选择合理的密封件，当在恶劣的环境下工作时，要选用合适的防尘密封。 (2)制造和装配因素。所有的液压元件及密封部件都有严格的尺寸公差、表面处理、表面光洁度及形位公差等要求。由于在制造过程中超差，使得密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生，使其失去密封功能。液压元件在装配中的野蛮操作，过度用力将使零件产生变形，特别是用铜棒等敲打缸体、密封法兰等。这些原因都可以破坏密封而产生泄漏。应在设计和加工环节中要充分注意密封部件的设计和加工，另外要选择正确的装配方法。 (3)零部件损伤。密封件是由耐油橡胶等材料制成的，由于长时间使用发生的老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件造成泄漏。要选择合适的密封件，延长其老化时间，并注意对密封件的保护，避免其被别的部件划伤。（4） 工作压力。在相同的条件下，液压设备的压力越高，发生泄漏的可能性就越大。因此，应该使压力的大小符合液压系统所需要的最佳值，这样既能够满足工作要求，又能够避免系统压力不必要的提高。因此应控制压力的大小，减少油管接头。液压系统的工作压力，应该在设计时根据计算来确定，在使用过程中不应该随便改动。液压系统漏油有3040是管接头漏出的。所以在设计时应广泛采用集成回路和油路板，以减少油管接头。在连接油管时，应尽量减少弯曲，且在弯曲处不要用管接头连接。管接头的安装位置应便于拆装。5.挖掘机液压系统故障诊断应遵行的原则及应注意事项5.1遵循的原则当发生故障时要根据不同机型的特点，充分利用设备自身的监控系统，具体问题具体分析，掌握有效的故障分析方法。在诊断时应遵循由外到内、由易到难、由简单到复杂的原则进行，挖掘机液压传动系统故障诊断的顺序是：查阅资料(挖掘机使用说明书及运行、维修记录等)了解故障发生前后的设备工作情况外部检查试车观察(故障现象、车上仪表)内部系统检查(参照系统原理图)仪器检查系统参数(流量、温度等)逻辑分析判断调整、拆检、修理试车故障总结记录。挖掘机的故障有许多种，如遇较复杂的综合故障，应仔细分析故障现象，列出可能的原因逐一排除。5.2注意事项 (1) 液压元器件一定要清洗干净，油路处理畅通后方可组装。 (2) 不要使用不干净的液压油，不用劣质的密封件。 (3) 一定要正确组装元件，如“y”型圈开口不能装反，油管不能接错。 (4) 对工作泵排量及安全阀的调整在未弄清楚之前不要乱动，以免引起调大了冲坏液压元件，调小了工作缓慢、无力或无动作。 （5）液压元件中精度高的加工表面较多，在分解和装配时，避免工具或其他东西将加工表面碰伤。要特别注意工作环境的布置和准备工作。 （6）在安装液压元件或管接头时，不要用过大的拧紧力。尤其要防止发生液压元件壳体变形、滑阀的阀芯不能滑动以及接合部位漏油等现象。总之，当液压系统出了故障，不要盲目处理，按照“先易后难、先外后内、先重点后一般”的顺序分析和解决问题，一般先检查外部泄漏情况，检查油量油质，检查堵塞情况，对于元器件内部磨损引起的故障，要先弄懂原理后作针对性的检查，通过对液压系统更加深入的了解和掌握，不断提高技术和工作能力，才能更好的解决好液压设备使用者面临的主要问题，管理好液压系统。当系统出现问题时能找出引起系统故障真正的原因，更多的工作是从平时的日常点检开始，注重设备检查和维修工作的细节，在故障早期就将引起故障的各种因素消除，通过对工作循环不断的改进与提高，从而使预知维修工作能在不断变化的工作环境中更进一步，确保设备发挥更大的效益，实现设备事故为零的目标。6、结语液压控制系统在挖掘机中的应用之所以能取得如此广泛的重视，主要是因为挖掘机采用液压控制系统以后，将对产品的很多性能带来极大的提高，降低了能耗，提高了控制性能，适应主机越来越复杂的工作要求。但同时要注意的是液压传动是一个多元件组成的复杂系统，其保养维修难度比机械传动大得