液压故障分析

1、 液压系统的故障类型一.流量故障二.噪音：过大噪声主要是由下列原因造成：1)油泵和油马达质量问题 质量问题如加工精度不高，流量和压力脉动加大；困油现象解决不当，产生压力冲击，使流量脉动加剧；轴承质量不好，零件磨损间隙过大，增加流量和压力脉动；油污染，使泵吸油不畅，引起干摩擦，产生尖厉的噪声；与电机轴联接不同轴或松动等，这些都会增加噪声。2)泵吸空现象造成过大噪声 泵吸空现象主要是指泵吸进的油液中混有空气。油液中混有过量的空气，将导致气蚀和噪声发生。 泵吸进空气主要是由于下列原因造成：油箱内液面太低；油粘度太大；泵吸油口通流面积过小；从回油管中冲出的油使油箱内液面剧烈地搅动，空气便混入油内，吸油

2、管即吸入带有气泡的油；吸油管道接头密封不严，吸入空气等。（2）液压系统进入空气是噪声产生的另一主要原因。系统中进入空气或介质中溶解的空气（一般油中溶解有6-12的空气），由于压力变化，如在低压区的油液体积较大，流到高压区受压缩，体积突然缩小，当又流到低压区体积突然增大，产生空穴现象，即气泡体积的突然改变，产生爆炸现象，发出噪声。混入的空气越多，噪声越大。如图所示。（3)控制阀引起的噪声控制阀引起的噪声主要有以下几种情况：流体对阀体壁的冲击，尤其是在喷流状态（油通过阀口时产生节流作用产生很高的流速，速度可达100-150m/s）下，油流速度不均匀，产生涡流或流体剪切，引起压力振动，阀体壁振动形成

3、噪声。气穴通过阀口压力降到低于大气压（喷流状态），溶解于油中的空气便分离出来，产生大量气泡，这些气泡在下流阀体和管中，由于压力回失，产生噪声（200HZ以上）。自激振动噪声阀芯支在弹簧上，由于弹簧运动与其质量，阻尼，管道及其它因素有关。当某些参数超过临界值时，会因其它部分的扰动而产生自激振动和异常噪声。某些滑阀，伺服阀等由液动力引起的自激振动也产生高频声响。阀动作，使压差很大的两个油路连接时产生液压冲击，使管道与压力容器等振荡，形成噪声。如换向阀的换向冲击声，溢流阀卸荷动作的冲击声等。此外阀的不稳定振动引起的压力脉动也会造成噪声。如先导溢流阀的导阀在工作过程中，经常处于不稳定的高频振动状态，而

4、产生剌耳的噪声。 E电磁铁因阀芯卡滞，电信号断续产生噪声。三.液压系统振动过大的主要原因:(1) 油泵和油马达质量问题引起的振动过大液压系统中一般认为主要的振动源是泵和马达。流量脉动是油泵和油马达的固有特性。由于流量脉动势必引起压力脉动，这种固有的脉动势必产生流体振动.若油泵和油马达质量有问题如加工精度不高，流量和压力脉动加大；困油现象解决不当，产生压力冲击，使流量脉动加剧；轴承质量不好，零件磨损间隙过大，增加流量和压力脉动；与电机轴联接不同轴或松动等，这些都会使振动加大。（2)泵吸空现象造成振动泵吸空现象主要是指泵吸进的油液中混有空气。油液中混有过量的空气，使液压系统进入空气是造成振动产生的

5、另一主要原因。系统中进入空气或介质中溶解的空气（一般油中溶解有6-12的空气），由于压力变化，如在低压区的油液体积较大，流到高压区受压缩，体积突然缩小，当又流到低压区体积突然增大，产生空穴现象，造成振动。（3）控制阀引起的振动压力阀（换向阀换向、溢流阀开启）等动作引起振动。伺服阀和阀芯由于阀芯的轴向液动力与管道的相互作用所产生的自激振动。（4）机械连接引起的振动电液系统中常有机械结构，如连接泵和驱动环节的联轴节，由于迥转体的不平衡或刚性不足造成振动；联轴节轴与泵轴同轴度差，造成振动；又如管路安装不良，基座处未加弹性垫等引起振动。四. 引起液压冲击的原因液压冲击的基本原因以图 为例进行分析。图中

6、一端有较大的容腔，例如缸或蓄能器，它们由管道连接。在管道另一端装一阀门，因为液容较大，可以认为容腔中的压力是恒定的。当阀门开启时，管道中的液流以一定的速度流经阀门排出。当阀门突然关闭时，液流不能再排出。在此瞬时，紧靠阀门的液6层受到压缩，这一部分液体动能转变为液体的压能。这时由于管道其它部分的液体受惯性作用仍以原速度向右运动，因此管道中的液体从阀门处开始，依次向左逐层受压。设管道的长度为L，冲击压力波在管道中传播的速度为C（即液体介质中的声速），则在阀门突然关闭后，在t1=L/C时间内，冲击压力将传递到大容腔处。在这一瞬间，管道中的油液全部停止流动，而且处于压缩状态。由于大容腔中的压力低于传递

7、来的冲击压力，因此管道中的油液又向大容腔中倒流，并且以速度C依次向右使液体压力逐层降低，当t2=2l/C时，传递到阀门处，由于阀门是关闭的，油液因惯性继续倒流，使阀门处的油压又进一步降低，这低压又以声速C向左传递，如此继续循环往复。但嚣于往复流动的能量损失所致，将逐渐衰减至消失。这种在管道中发生的压力冲击称为液压冲击。 在液压系统中，引起上述油流变化的原因很多，主要原因有：油液换向或液流通道快速关闭时，由于惯性作用仍向前运动，致使压力升高而产生液压冲击。如换向阀移到中位时压力油突然与缸切断，此时，由于运动部件及液流的惯性作用，使缸一端7油受到压缩，压力突然升高，另一端油腔中压力下降，形成局部真

8、空。同时，由于压力油突然被切断也产生高压形成冲击。节流缓冲装置失灵而引起的液压冲击带有节流缓冲装置的液压缸，希望在行程终点时，逐渐制动。若缓冲装置失灵会引起较大的液压冲击压力阀调整不当或发生故障，使油温过高，泄漏增加，节流阻尼作用减弱系统中进入大量空气等原因，都易引起液压冲击。系统中某些元件反应动作不够灵敏，也可能造成液压冲击。如系统中压力升高时，溢流阀不能及时快速打开而造成压力超调；或限压式自动调节的变量泵，当油压升高时不能及时减少输油量而造成液压冲击急剧改变运动机构的速度时产生液压冲击。液压冲击的危害液压冲击会使系统瞬时压力比正常工作压力大好几倍。液压冲击不仅影响系统性能稳定和工作可靠性，

9、还会造成系统元件、密封、管件等破坏。其危害有以下几点：(1) 影响系统性能稳定和工作可靠性，使调整失效，控制失灵，程序动作错乱。如系统中装有压力继电器时，由于压力冲击，压力继电器有可能发出错误的电信号，引起系统动作秩序混乱。(2)引起振动和噪声，联接件松动，管道破裂。引起仪表和元件等损坏。减少液压冲击的原则：1. 允许延长速度变化的时间（即增大时间减少液压冲击）。如液压换向阀加延长换向时间装置或在排油口加节流装置，或用比例阀，伺服阀。2. 缩短冲击波传播的距离（设置蓄能器）。3. 增大管径或用弹性系数小的管材（如橡胶软管）。4.液压缸出入口加灵敏溢流阀。5.元件结构或回路上设置单向节流阀或开节

10、流三角槽等 五. 爬行爬行是液压系统中出现的不正常运动状态，轻微的爬行时出现目光不易察觉的振动，严重时将出现大距离的跳动。爬行现象一般发生在低速相对运动时，因为在低速相对运动时润滑油形成油膜的能力会减弱，油膜厚度较小，油膜承受不了运动件向下压的重量而部分被破坏，使相对运动件凸起部分发生直接接触并承受一部分负荷。由于接触面积小，压力高而发生塑性变形和局部高温，进一步促使润滑油膜破坏。由于润滑油膜破坏而使摩擦面的摩擦阻力发生变化，发生塑性变形和局部高温，如此反复变化加重了爬行现象。爬行现象是很有害的。爬行危害：其一 是破坏系统工作稳定性。其二 是破坏定位精度和机床加工精度。在实际运动中，产生爬行一

11、般与负荷大小，滑动表面的面压，供油状态等有关，可参看爬行逻辑诊断流程图。.造成爬行现象主要的原因有以下几个方面： 1. 摩擦阻力变化引起的爬行运动件阻力变化 机构摩擦阻力变化也容易引起执行机构的爬行，如机床导轨精度差，达不到要求，或由于刮研配磨等不当，局部金属表面直接接触，油膜破坏，出现干摩擦或半干摩擦，使摩擦阻力不均或增加，造成执行机构的爬行。 液压缸阻力过大1) 由于装配不当，引起缸别劲造成的爬行 缸装配不当很容易造成缸别劲，在运动时受弯或扭力作用，阻力过大，造成执行机构的爬行。特别是卧式大行程的液压缸，当活塞从缸体的最里位置，或活塞从缸体的最外位置，开始运动时，活塞杆工作条件处于最不利的

12、情况，最为危险。因活塞杆的重量对活塞产生一个倾倒力矩，造成活塞滑动部位两端的接触面压力极大增高。造成滑动面断温出现爬行现象。2) 因负荷反作用力使缸歪斜引起别劲造成的爬行 在缸工作时，因缸安装地脚刚性不足，引起活塞杆挠性变形，造成缸的负荷反作用力使缸歪斜引起别劲造成的爬行。3) 缸壁和缸衬套的烧接现象造成的爬行 缸内进入异物或别劲使缸壁和缸衬套的烧接，发生烧接的部位工作阻力增加，缸将不能平滑工作，出现爬行。4) 密封圈对爬行的影响 液压缸产生爬行现象，受密封圈的影响很大。一般液压缸运动速度在5mm/s以下运行时，易产生爬行现象。密封圈的选择影响很大。有时须采用特殊的密封形式才行。如o形密封圈是

13、靠强制的体积变形，即挤压作用增大接触面压力来实现密封作用的。在低压下使用，因其动摩擦阻力与静摩擦阻力之差较大，易造成爬行。又如U形密封圈，在无压时依靠唇缘变形的反作用力，产生面压以达到密封效果的。内压增高，滑动面积增大，接触面压力增加，密封效果提高，但同时也影响橡胶的弹性，使唇缘的接触阻力增大，U形密封圈将发生倾倒及唇缘伸长而造成爬行现象。润滑油不良引起的爬行相对运动部件的接触面间润滑油不充分或润滑油选用不当，均会引起爬行。相对运动件在运动过程中，摩擦与润滑是交织在一起的，若两摩擦面间有一薄层润滑油膜，则摩将大大减少。提高油的粘度能提高油膜的强度，并对爬行有阻尼作用。润滑油的流量选择也应适当，

14、过多，会产生运动件上浮影响使用精度；过少不能形成油膜都会造成爬行驱动刚性差引起的爬行驱动刚性差主雪指油液中含有过量的空气，由于空气有压缩性，使液压油产生明显的弹性，使其刚性降低。或油液的压缩性使其刚性降低造成爬行。(1)系统中含有过量空气如缸中有了空气，当一腔通入压力油，缸克服静摩擦力要开始运动时，腔内的气泡未压缩，缸不动。当压力升到一定值后，气泡受压，体积缩小。当缸要运动时静摩擦力转为动摩擦力时，阻力减小，该腔压力也随之降低，气泡膨胀，使缸突然向前跳动。由于这一跳动，另一腔气泡突然被压缩而体积缩小，阻力增加，缸速度减慢或停止，又变成起动状态。随着此工作循环产生反复的压缩与膨胀，形成爬行。系统

15、中混入过量空气的原因有：有连续、断续和往复运动的零件之间，需要有一定的配合间隙，空气易从这些间隙混入。油管的连接一般采用硬性连接套、管接头和螺帽，密封不严或松动，空气由此进入。管道高处或缸处未安装排气阀，使弯曲或直通的管路中积存的空气未排除。泵吸油侧进入空气：如油箱中吸油管插入深度不够油液不足，造成吸油时混入空气；吸油管被污物堵塞，形成真空；吸油管侧接头密封不良等均为混入空气；回油管高出油箱中的液面，回油冲击液面，泛起波浪使空气混入。系统中局部压力低于空气的分离压，使溶于油中的空气分离出来。 油液的压缩性对爬行的影响与空气相比，油的压缩性很小。但当缸内容积较大，压力又较高时，油液的可压缩性可明

16、显表现出来。此时须考虑油液的压缩性对爬行的影响。如垂直位置工作的缸，向上运动为工作行程，当下行回程时靠自重下降，其运动能量由于工作油液的压缩性而被吸收，使缸内压力上升。如活塞的运动速度在某一时刻内大于缸的排油量所决定的活塞运动速度时，缸回油腔内压力上升与活塞向下作用力平衡时，活塞停止运动。此后由于缸仍继续回油，内压力减小，活塞又开始向下运动。如此反复动作，结果静、动摩擦阻力差增大，产生爬行现象。又如进油节流调速系统中没有装背压阀，当运动件惯性大时产生前冲现象等。液压元件磨损引起的爬行 (1) 液压元件内零件磨损，间隙过大，引起油量与压力不足或严重波动引起爬行。(2) 阀类元件控制孔堵塞，阀芯移

17、动不灵，造成系统压力波动使执行机构爬行。六.分析系统产生故障的根源 普通液压系统一般由液压元件（泵、阀、辅件等）、电控元件（电磁铁、PLC、插头等）、工作介质、执行元件、仪表等组成各种回路。因此分析系统故障可从元件和回路的状态分析（见第四章）。由于液压系统中出现故障的原因是多方面的，为了寻找主要原因，我们按上述介绍的方法即：方框图分析法；鱼刺图分析法；液压系统图分析法；逻辑流程图分析法进行分析。现在我们选逻辑流程图分析法进行。 首先应在现场调研，寻找同类型系统常出现的故障，根据调研结果，将出现的主要故障列出，根据系统原理图寻找与故障之有关的元件和回路进行分析,并画出逻辑流程图进行分析。 逻辑流

18、程图 l . 分析系统在停车后滑动横梁下滑现象产生的原因 根据流程图确定原因为： a.主缸泄漏; b. 液控单向阀泄漏; c. 顺序阀压力调定过低或阀口封闭不严;电磁阀泄漏d. 电磁阀泄漏。七.电液系统故障诊断 电液系统故障诊断包含了两层意义，即系统出现故障后进行诊断和系统故障先兆诊断。这里主要介绍系统出现故障后进行诊断的故障诊断技术。3.1 电液系统故障诊断技术 电液系统故障诊断技术主要有简易诊断技术和精密诊断技术。3.2.1 简易诊断技术 简易诊断技术（又称直接观测法或直接监测法）是靠维修工程技术人员利用简单的诊断仪器和个人的实际经验，对液压系统出现的故障进行诊断，判别产生故障的原因和部位，并提出相应的排除方法。 简易诊断技术是普遍采用的方法，具体做法可归为简单的六个字，即一看二听三摸四闻五阅六问。一看：看液压系统工作实际状态。 看液压系统中各测点的压力值和波动现象。 看油液是否清洁变质，表面有否泡沫，油量及油粘度是否符合要求等。 看有否泄漏。 看工作部件工作时有无振动现象。 看产品质量，判断运动机构工作状态，系统工作压力和流量的稳定性。 二听：用听觉判断液压系统工作是否正常。 听噪声（泵，压力元件等）是否过大，有无尖叫声。 听冲击声。液压缸，换向阀换向时的冲击声等是否过大，有无撞击现象