第九章工程机械液压系统的诊断ppt课件.ppt

第九章 工程机械液压系统的诊断,第一节 液压系统检测与诊断的基本原理和方法第二节 液压系统状态检测第三节 典型液压系统的故障诊断与分析第四节 液压系统故障分析实例,一 液压故障诊断的概念,是判断机械设备液压系统的运行状态是否正常，液压系统是否发生故障，确定液压设备的部位及产生故障的部位及产生故障的性质和原因。二 液压系统故障的特点1 故障的多样性和复杂性2 故障的隐蔽性3 引起同一故障原因和同一原因引起故障的多样性4 故障产生的偶然性与必然性,三 液压故障的分类,（一）按液压故障发生的时间分：早发性故障 2 突发性故障 3 渐发性故障(二） 按液压故障特性分：1共性故障 2 个性故障 3理性故障（三）按液压故障发生的原因分类1 人为性故障 2 自然性故障,第一节 液压系统检测与诊断的基本原理和方法,一、 液压系统的构成液压传动系统由动力装置（液压泵），执行元件（液压缸和液压马达），控制元件（各种类阀）及辅助元件（液压油箱、接头、管道、滤油器、散热器、蓄能器等）和介质（液压油等）组成。 1单泵系统和多泵系统：根据系统中液压泵的数目，液压系统可分为单泵系统和多泵系统。 1)单泵系统：由一个液压泵向一个或一组执行元件供油的液压系统，即为单泵系统。主要用于不需要进行多种复合动作的工程机械，,2)多泵系统：有些工程机械动作比较复杂，如液压挖掘机、汽车起重机的工作循环中，既需要两个执行元件实现复合动作，又需要对执行元件能够进行单独调节。显然，采用单泵系统不可能很好地满足工况要求。 2定量系统和变量系统：按照系统所采用液压泵型式的不同，可分为定量系统和变量系统。1）定量系统：采用定量泵的液压系统，称为定量系统，定量系统中所用的泵可以是齿轮泵、叶片泵或柱塞泵。 2）变量系统：采用变量泵的液压系统，称为变量系统，变量系统中所采用的泵为叶片泵或柱塞泵，且以柱塞泵居多。 3串联系统和并联系统：根据向液压缸和液压马达等执行元件的供油方式和次序的不同，液压系统可分为串联系统和并联系统 .,1）串联系统：在串联系统中，液压油依次进入每一个执行元件，串联系统中液压泵的出口压力约等于整个管路系统的压力损失与各串联液压缸(或液压马达)内有效工作压力之总和。 2）并联系统：并联系统中的流量的分配是随各执行元件上外载荷的不同而变化，首先进入外载荷较小的执行元件。 3）串并联系统：多缸并联、串联的组合系统。 4开式与闭式系统：在液压传动系统中根据油液循环的方式不同，可分为开式循环系统和闭式循环系统。1）开式循环系统(简称开式系统)：液压泵自油箱吸油，经过换向阀等元件供给液压缸或液压马达对外作功。而液压缸或马达的回油及系统中的泄漏油则流回油箱。 2）闭式循环系统(简称闭式系统)：液压泵和马达的进出油管直接首尾相接，形成一个闭合回路。,5单级直动式和多级先导式控制：1）单级直动式是指主要元件直接由手动操纵或电磁操纵，多用于流量不大的系统。2）多级先导式控制是指主要元件操纵靠液压控制，多用于流量较大或需远程控制的系统。其结构复杂，判断故障困难，须分级排除。,二 液压系统故障诊断方法：,（一）液压系统故障诊断的步骤1.排除前的准备工作 阅读设备使用说明书，掌握以下情况：系统的结构、工作原理、性能及设备对液压系统的要求；液压系统中所采用各种元件的结构，工作原理，性能。 2分析判断：在现场检查的基础上，对可能引起故障的原因做初步的分析判断，初步列出可能引起故障的原因。 3调整试验：调整试验就是对仍能运转的设备经过上述分析判断后所列出的故障原因进行压力、流量和动作循环的试验，以去伪存真，进一步证实并找出哪些更可能是引起故障的原因。,4拆卸检查：拆卸检查就是对经过调整试验后，进一步认定的故障部位进行打开检查。5处理：对检查出的故障部位修复或更换，勿草率处理。6重试与效果测试：按照技术规程的要求，仔细认真的处理。 7故障原因分析总结：按照上述步骤故障排除后，对故障要进行认真地定性、定量分析总结，以便对故障的原因、规律得出正确的结论，从而提高处理故障的能力，也可防止同类故障的再次发生。,（二）液压故障诊断,一般可分为简易诊断和精密诊断。1简易诊断技术：简易诊断技术又称主观诊断法。 2精密诊断技术：精密诊断技术，即客观诊断法。 （三）查找液压故障的方法1根据液压系统图查找液压故障。 2因果图（又称鱼刺图）分析方法，对液压设备出现的故障进行分析，既能较快，又能积累排除故障的经验。 3铁谱技术分析故障。4利用故障现象与故障原因相关分析液压故障。,第二节 液压系统状态检测,所谓液压系统状态检测就是利用现代科学技术手段和仪器设备，依据对液压系统中流量、压力、温度等基本参数的检测和执行机构（液压马达和液压缸）的运动速度、噪音，油液状态以及外部泄漏等因素的观测来判断液压系统的工作状态和液压元件的损伤情况。 液压系统的评价：因为液压传动与其它传动方式相比，在控制精度、自动化程度及操作方便、省力以及传动平稳、速度变换平滑、迅速等方面具有非常明显的优势，所以液压传动已成为广泛采用的重要传动方式之一。 这就是说，对液压系统的评价，就间接地表明了液压工程机械性能的优劣。,一、液压系统的效率：,液压系统的效率是指对输入液压系统的能量的利用程度，也就是反映液压系统本身能量损失的多少的参数。具体说，就是在一个工作循环内，各执行元件在每个工序中对外所做有用功率之和与输入系统的总功率之比。引起液压系统效率变化的原因很多，其中主要的有：液压系统的传动方案，调速方案及元件、管路本身的特性等。 以下几个方面 出现能量损失1换向阀在换向制动过程中出现的能量损失2元件本身的能量损失 3溢流损失 4背压损失,二、功率的利用,功率利用是指系统在工作循环中对发动机功率的利用程度，也就是整机效率问题。对于多回路、多执行元件的液压系统，它不仅与各回路的设置及其之间的配合有关，而且与液压泵的数目及其控制方式有直接关系。例如，采用双泵变量系统比采用定量泵系统的功率利用要合理；采用双联变量泵总功率控制系统比采用双联变量泵分功率控制系统的功率利用更加合理；在多数情况下，采用双泵合流及多功能控制，更有效地利用发动机功率。功率利用这项指标，不仅仅是反映对发动机功率利用的好坏，而且对节省能源，也具有很大的现实意义。为了提高功率利用率，在国外的工程机械液压系统中，对液压泵采用零位起调，即在工作压力小于液压泵起调压力时，泵的流量为最小，这样可以减少低压时的功率损失。,三、调速范围和调速特性,工程机械的特点之一是工作机构的负荷及其速度的变化都比较大。 不同的工程机械其调速范围是不同的，即使在同一工程机械中，不同的工作机构其调速范围也是不一样的。大小可以用速比来衡量。液压系统的调速范围与液压泵及执行元件的性能有关，或者说与系统的流量调节范围及系统压力有关。 所谓微调性能，是反映执行元件速度调节灵敏度的一项指标。它除了取决于调节元件本身的特性及其控制方式外，还与系统的动态特性有关。,第三节 典型液压系统的故障诊断与分析,一、液压元件的故障分析液压元件主要分为动力元件（液压泵）、执行元件（液压马达和液压缸）、控制元件（阀）和液压辅助元件（蓄能器、滤油器等），在本章第四节中列表说明。 二、液压传动系统的故障分析液压系统中，各种元件和辅助装置的机构以及油液大都在封闭的壳体和管道内，不能像机械传动那样直接从外部观察而且寻找故障原因。且排除故障也比较困难。一般情况下，任何故障在演变为大故障之前都会伴随有种种不正常的症兆，可归纳为以下几个方面：出现不正常的声音；例如泵、马达、溢流阀等部位的声音不正常；出现回转、行走等马达以及各工作装置油缸作业速度下降及无力现象；出现油箱液位下降、油液变质现象；液压元件外部表面出现工作液渗漏现象；出现油温过高现象；出现管路损伤、松动及振动现象；出现焦糊气味等等。,三、液压传动系统的几种常见故障现象,1漏油 液压系统的漏油分为内漏和外漏，通常所说的漏油是指系统的外部漏油。漏油最常见的是管接头出故障，此时拆卸并重新拧紧即可治愈。 2系统压力失常 系统中压力显著变化的最常见的原因如下：1）不带阻尼的旁通阀，这种情况的处理是换一个带阻尼的阀或恒压式阀2）阀堵塞，需要清洗，必要时换成带有防堵塞运动的更合用的阀。3）泵的压力脉动，这种压力脉动通常可用蓄能器阻尼来减缓。或者可采用不同类型的压力输出特性比较恒定的泵。4）由于混入空气而使油箱中气泡太多，这可能是由于油箱设计不当，系统漏气或类似的设计过失使得空气混入油液中。,3系统操纵失灵,系统操纵失灵即指是操纵系统工作时，系统不能按照操作者的意愿工作，压力该升高不升高，流量该增大不增大。 方法 ：1）系统压力正常，执行元件无动作。原因可能是无信号；收到信号的电磁阀中的电磁铁出故障；机械故障。2）压力正常，执行元件速度不够。原因可能是外部漏油；执行元件或有关管路中的阀内部漏油；控制阀部分堵塞；泵出故障或输出管堵塞，出口油液过热，粘度下降，致使泄漏量增多；执行元件过份磨损；过大的外负载使执行元件超载；执行元件磨擦加大；如由于压缩密封调整不当，弯曲载荷引起的变形等所致。,3）系统压力低，执行元件速度不够。原因可能是泵出故障(磨损)或漏油使输出流量不足；蓄能器出故障或气压不足需要充气；泵的驱动出故障；阀的调整不正确，溢流阀或旁通阀出故障。4）不规则动作。通常是由于混入空气所致，按上述压力不稳检查。其他可能的原因是：摩擦太大，由于密封太紧或配合不当而楔紧所致，如果使用挡圈，在高压下O型圈可能被挤入间隙或楔紧，滑动副不足或卡紧等可能是摩擦增大的另一个原因；执行元件不对中，执行元件、工作台、滑块等不对中，导致不规则运动；压缩效应，油液在高压作用下的压缩性会影响精密的运动和控制，这是正常的油液特性，在这方面合成液压油好一些，混入空气会加大油的弹性。5）卸荷时系统压力仍很高。原因可能是把系统卸荷部分隔离出来的单向阀出故障；卸荷阀调整不好。,第四节 液压系统故障分析实例,一、按故障分类分析 以ZL50装载机为例，按故障分类分析说明液压系统故障诊断的思路,（一）铲斗及动臂均无动作,1液压泵失效；测量工作油泵的出口压力；（1）泵轴折断或磨损，（2）液压泵旋转不灵或咬死，（3）滚柱轴承锈死卡住，（4）外泄漏严重，（5）固定侧板的高锡合金被严重拉伤或拉毛。2滤油器堵塞；伴随噪声；3吸油管破裂或吸油管与泵的管接头损坏松动；4油箱油液太少，无法吸吸；5油箱通气孔堵塞；6多路阀中的主溢流阀损坏失效。（二）铲斗翻转力不够，即轻载时能翻转，重载时不能翻转：1首先试验动臂升降，若动臂提升也无力，则故障原因是：（1）多路阀中主溢流阀故障，（2）液压泵因磨损、性能下降，（3）吸油管破裂或吸油管与泵的管接头损坏松动，（4）油箱油液太少，无法吸吸。,2若动臂举升正常，则故障原因是：（1）翻斗操纵阀泄漏严重（2）翻斗控制油路上的过载阀出现故障，造成过载阀提前开启.（3）翻斗液压缸故障 （4）管路泄漏。（三）动臂起升力不够，轻载时可起升，重载时不能起升或起升慢：1首先检查翻斗翻转情况，若翻斗无力，（1）多路阀中主溢流阀故障，（2）液压泵因磨损、性能下降，（3）吸油管破裂或吸油管与泵的管接头损坏松动，（4）油箱油液太少，无法吸吸。2若翻转动作正常，由故障原因是：（1）动臂操纵阀泄漏 （2）动臂液压缸故障（3）管路漏油。,（四）翻斗翻转和动臂起升运动速度都缓慢：1液压泵磨损造成的容积效率降低 2多路阀故障（1）主阀芯拉毛或硬物划伤 （2）主阀弹簧失效，（3）针阀及阀芯密封不严有泄漏 （4）调压弹簧失效，3双泵单路稳流阀故障，（1）阀芯划伤拉毛造成卡死 （2）阀芯弹簧失效，（3）单向阀阀芯卡死未能开启，4油箱油量少 5油温过高6多路阀中的主溢流阀故障，（1）主阀芯弹簧失效不能复位 （2）针阀及阀座密封不严，（3）主阀芯及阀座密封不严（五）动臂起升速度缓慢但翻斗翻转速度正常：1动臂液压缸泄漏，2多路阀中动臂操纵阀阀芯和阀杆之间泄漏，3动臂起升油路过载阀有泄漏。,（六）翻斗翻转速度缓慢但动臂起升速度正常：参阅动臂起升速度缓慢故障现象，只需检查翻斗操纵阀和翻斗液压缸（七）动臂液压缸不能锁紧，即操纵中位时，液压缸下沉较大：1动臂液压缸内泄漏现象，2阀杆复位不良，未能严格到中位。（八）操纵阀操纵杆沉重或操纵不动：1操纵连杆机构故障，2操纵阀阀杆变弯、拉毛或产生液压卡紧操纵。（九）液压油油温过高：1环境温度过高或长期连续工作，2系统经常在高压下工作，溢流阀频繁打开3溢流阀调定压力过高，4液压泵内部有摩擦，5液压油选用不当或变质，6液压油油量不足。,（十）动臂缸动作不稳定有爬行现象：1液压泵吸入空气或系统低压管路有漏气处2动臂液压缸的杆端或缸底的连接轴销因磨损而松动3对动臂油路上装有单向节流阀的系统，单向节流阀中单向阀不密合，节流口时堵时通。（十一）全液压转向器故障：液压转向常见的故障有转向功能下降，转向系统转向不灵，转向油缸运动不平衡，转向系统存在咬住现象，或铰接机架达不到规定的偏转角等，产生故障的原因主要考虑转向液压缸、转向油泵和转向阀。由以上可知对液压系统故障的判断、分析，应该首先将液压系统分解，才能分清故障产生的原因，尽快排除。,二、按分系统分类分析方法：,图92（p147） 本机液压系统由如下回路组成：总功率变量泵组调节回路、减压式先导操纵控制回路、回转回路、双速行走回路、动臂回路、斗杆回路、铲斗回路和备用回路。下面分别对它们具体分析说明，并对其常见的故障进行分析： （一）总功率变量泵组调节回路 泵控制系统的故障与排除：分析故障要根据故障的症状，首先确定是单泵还是双泵系统。是泵故障还是发动机的故障，进而分析是机械系统故障或电子控制器系统故障，此时可以把电子控制器系统的备用开关拨到手动位置，使电子控制器失去控制作用，发动机的转速靠人工调节的方法来分析判断。下面是因泵控系统引发的故障及原因:1单泵控制组件动作缓慢：（1）单组伺服阀不能正常工作，调整不当；（2）单泵柱塞、配油盘磨损严重。2液压油温过高：（1）泵磨损严重；（2）电子控制器系统故障；（3）无负荷时不能降低发动机的输出功率；（4）无负荷时不能降低发动机的输出功率；（5）反馈流量控制溢流阀卸荷，或调整不当。,（二）减压式先导操纵控制回路,减压式先导操纵回路常见的故障分析；1操纵操作杆，执行元件无动作：（1）控制阀的阀芯液压卡紧或破损；（2）滤油器破损，污物进入而卡住检查、清洗、更换损坏的零件；（3）配管、软管破裂；（4）控制压力低。2操纵杆沉重或操纵不动：（1）控制阀的滑阀液压卡紧或破损；（2）控制联杆机构有毛病。（三）回转回路：液压挖掘机回转系统采用闭式回转制动，主要通过对回转制动过程的控制来实现。1切断回转系统中作为回转动力源的液压马达的动力；2控制液压马达中的机械闭式制动器实现机械闭式制动；3两者有机结合使液压挖掘机实现对回转制动快速和平稳制动的要求；,回转回路常见的故障分析1不能回转 2回转速度缓慢 3回转时启动停止有冲击 （四）双速左、右行走回路 双速左、右行走回路中常见的故障分析：1行走速度缓慢无力： 2行走跑偏 3单方向不行走 （五）动臂回路 动臂回路中常见的故障分析：1操纵动臂先导阀后，动臂动作缓慢2动臂动作不稳定，有冲击 3动臂自重下落量大 4不操作控制先导阀，动臂仍有动作,（六）斗杆回路,斗杆回路中常见的故障分析：1操纵斗杆先导阀后，斗杆无动作:2操纵斗杆先导阀后，斗杆动作缓慢：（七）铲斗回路：铲斗回路常见故障分析：1挖掘力小（油缸无力）：（1）液压油泵性能降低，因磨损而性能下降时要更换；(2)溢流阀（调压阀）的调压能力偏低，检查并调节至规定的调节压力；（3）工作油量减少，加油至油面线；（4）吸油滤清器阻塞，清洗滤清器；（5）吸进空气，拧紧吸油管路；（6）油缸活塞密封不好，内泄漏量大，检查内泄漏，如果泄漏量大应更换油缸组件。,三、按框图法分析,以沥青混凝土摊铺机为例，说明液压系统诊断与排除方法。1系统过热 系统过热故障诊断与排除见图9-3所示 (p152)2系统响应迟缓：系统响应迟缓故障诊断与排除见图9-4所示。 (p152)3系统执行元件在两方向不能工作：系统执行元件在两方向不能工作故障诊断与排除见图9-5所示。(p152)4液压油起泡：液压油起泡故障诊断与排除见图9-6所示。(p153)5油路泄漏：油路泄漏故障诊断与排除见图9-7所示。(p153)6噪声严重：噪声严重故障诊断与排除见图9-8所示。(p153),四、按列表法分析,（一）泵常见故障与排除方法1外啮合齿轮泵液压故障诊断 外啮合齿轮常见原故障有：泵不排油或排油量与压力不足，噪声及压力脉动较大，温升过高，液压泵旋转不灵活或咬死等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-1所示。(p153)2摆线转子泵液压故障诊断 摆线转子泵常见的故障有：输出油液压力波动大，输出流量不足，发热及噪声大等。产生这些故障的原因和排除的方法如表9-2所示。(p154)3叶片泵液压故障 叶片泵常见的故障有：噪声严重伴有振动，泵不吸油或输出油液无压力，排油量及压力不足，主轴油封被冲出，泵盖螺钉断裂，发热等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-3所示。(p155)4轴向柱塞泵液压故障诊断 轴向柱塞泵常见的故障有：排油量不足，执行机构动作迟缓。输出油液力不足或压力脉动较大，噪声过大，泄漏，液压泵发热，变量机构失灵，泵轴不能转动等。产生这些故障的原因及排除方法如表9-4所示。(p156) 各种表见以下几页,（二）液压马达故障诊断,1、齿轮液压马达液压故障诊断 齿轮液压马达常见的故障有：输出转速低，输出扭矩也低，噪声过大等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-5所示。(p197)2. 叶片式液压马达液压故障诊断 叶片式液压马达常见的故障有：输出转速低，输出功率不足，泄漏，异常声响等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-6所示。(p197)3轴向柱塞式液压马达液压故障诊断 轴向柱塞式液压马达常见的故障有：输出转速低，输出扭矩也低，内外泄漏，异常声响等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-7所示。(p198)4径向柱塞式大扭矩液压马达液压故障诊断 径向柱塞式液压马达常见的故障有：输出轴的转动不均匀，发出激的烈的撞击声，转速达不到设定值，输出扭矩达不到要求，输出轴不旋转，外泄漏等。产生这些故障的原因与排除方法发中表9-8所示。(p198)各表如下:,（三）液压控制阀故障诊断,1换向阀液压故障诊断 换向阀常见的故障有：不换向；控制执行机构换向运动时，使执行机构运动速度比要求的速度更慢；干式电磁换向阀的推杆处漏油；湿式电磁铁吸合释放过于迟缓；板式换向阀结合面渗漏油；电磁铁过热或烧坏；换向不灵；换向有冲击和噪声等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-9所示。(p159)2多路换向阀液压故障诊断 多路换向阀是一种以换向阀为主体，包括有溢流阀、单向阀、补油阀、过载阀、缓冲阀等组合在一起的组合阀。它的常见故障与排除如表9-10所示。(p161)3单向阀及液控单向阀液压故障诊断 单向阀及液控单向阀常见的故障有：单向阀控制失灵；液控单向阀的液控不灵；泄漏和噪声等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-11所示。(p161) 各表如下:,4压力控制阀故障诊断,（1）溢流阀液压故障诊断 溢流阀常见的故障有：振动与噪声；调节压力升不起来或无压力，调节无效；调节压力降不下来，调整无效；压力波动和泄漏等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-12所示。（2）减压阀液压故障诊断 减压阀常见的故障有：不起减压作用，压力波动，减出压力较低，升不高；振动与噪声等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-13所示。（3）顺序阀液压故障诊断 顺序阀常见的故障有：根本建立不起压力来，压力波动大，达不到要求或调定压力不符，振动与噪声等。产生这些故障的原因与排除方法如表9-14所示。（4）压力继电器液压故障诊断 压力继电器常见故障与排除方法如表9-15所示。,5节流阀液压故障诊断 节流阀常见故障与排除方法如表9-16所示。,6调速阀液压故障诊断 调速阀常见故障与排除方法如表9-17所示。7行程节流阀（减速）液压故障诊断 行程节流阀（减速阀）常见故障与排除方法如表9-18所示。（四）液压缸及常用液压辅件液压故障诊断： 液压缸的故障多种多样，在实际使用中经常出现的故障主要是推力不足或动作失灵，爬行，泄漏，液压冲击及振动等，这些故障有时单处出现，也有同时出现。液压缸常见故障与排除方法如表9-19所示。(p195)各表如下,（五）几种常用的液压辅件液压故障诊断,液压系统的辅助元件包括油管及管接头、滤油器、蓄能器、冷却器、油箱、密封件、压力表及压力开关等。虽然这些元件在液压系统中起辅助作用，但它们对液压系统和元件的正常工作、使用寿命和工作效率等影响极大。1滤油器常见故障与排除方法见表9-20。2蓄能器常见液压故障与排队方法如表9-21所示。3 冷却器常见液压故障与排除方法如表9-22所示。各表如图:,五、故障列表,上述元件故障列表是分析系统故障的基础，需要读者对照各元件的基本结构原理加以理解。以下表9-27列出了42种常见故障产生原因及排除方法，供读者参考。,