张青

摘　要：液压系统是结构复杂且精密度高的机、电液综合系统，其故障具有隐蔽性、交错性、随机性差异性等特点。而液压系统维修是保持和恢复系统运行、延长使用寿命的重要条件，而维修性是与维修关系最为密切的质量特性，是反映系统是否方便于维修的一种特性，也是系统设计时所赋予一种固有特性。对液压系统的维修性进行研究，有利于提高其系统的可维护性，从而避免液压系统难于维修的境地，具有重要意义。

关键字：液压故障  液压元件  维修

一、液压故障的特性

液压故障是指液压元件或系统丧失了应达到的功能及出现问题的形式。其中丧失功能包括以下三种情况：一是完全丧失功能，指发生破坏性故障，如泵轴扭断、电磁铁烧坏；二是功能降低，指发生功能性故障，如泵容积效率下降、液压缸速度减慢；三是误操作，指错误操作或装配所引起的故障。而出现问题则主要是指液压系统的噪音和振动，如溢流阀泄压时的高频振动声、液压冲击引起的振动与噪声等。

液压故障与一般的机构或电气故障相比，具有以下特点：

第一个是隐蔽性，液压系统的故障往往发生于系统内部，由于不便装拆，现场检测条件有限，难以直接观测，如各类泵、阀、液压马达、液压缸等。由于表面的症状个数有限，加上随机性因素的影响，故障分析也很困难。

第二个是交错性，液压系统的故障，其症状与原因之间存在各种各样的重叠与交错。一个症状可能有多种原因引起，如执行元件的速度慢，引起的原因有：负载过大、执行元件本身磨损、导轨误差过大、系统内存在泄漏口、调压系统故障、调速系统故障等。一个症状也可能是由多个故障源叠加起来形成的，如泵、换向阀和液压缸均处于磨损状态时，系统的效率有较大幅度的下降，当逐一更换这些元件，系统效率也逐步提高。

第三个是随机性，液压系统在运行过程中，受到各种随机因素的影响，如电网电压的变化、环境温度的变化、设备工作任务的变化等，外界污染物的侵入也是随机性的。由于诸如此类的随机因素，故障具体发生的变化方向更不确定，会造成判断与定量分析的困难。第四个是差异性，由于设计、加工材料及应用环境的差异，液压元件的磨损劣化速度相差很大，一般的液压元件寿命标准在现场很难应用，只有对具体的液压设备与液压元件确定具体的磨损评价标准，这又需要积累长期的运行数据。

1.设备液压系统小修的内容及要求

设备液压系统的小修是以操作者为主体，并在维修工人指导下，对设备进行局部解体和检查、清洗，并紧固连接件。其内容为：对油箱内油液进行过滤，若发现油液变质，应更换油液；检查滤网和空气滤清器，若发现问题应及时更换；清洗油箱内部和外表；对已经发现有泄漏的两结合面应更换密封件；紧固管接头、压盖和法兰盘上的螺栓及螺母；更换有问题的的液压油管；清除某些部位的明显外泄漏；检查电磁阀电磁铁、压力继电器、行程开关的电气接线是否良好。

2.设备液压系统大修的内容及要求

设备液压系统的大修通常由专业维修人员进行，大修时有以下几点要求：

一是更换液压缸密封件，如液压缸已无法修复，应成套更换。对还能修复的活塞杆、活塞、柱塞、缸筒等零件，其工作表面不允许有裂缝和划伤。修理后技术性能要满足使用要求；

二是对所有液压阀应清洗，更换密封件、弹簧等易损件，对磨损严重、技术性能已不能满足使用要求的元件，应更换；

三是检修液压泵，经过修理和试验，泵原来的主要技术性能指标均达到要求，才能继续使用，否则应更换新泵；

图一  液压泵、联轴器检查

四是对压力表要进行性能测定和校正，若不合质量指标，应更换新表，新压力表必须灵活、可靠、字面清晰、指示准确，压力表开关要达到调节灵敏，安全可靠；

五是各种油管要清洗干净，更?有问题的油管，如有明显坑点和敲击班点的管子、高压胶管外皮已有破损等严重缺陷等，管道排列要整齐，并配齐管夹；

六是油箱内部清洗干净，空气滤清器、过滤器不能使用的要及时更换，油箱中的一切附件应配齐，油位指示器要清晰、明显（图二）；

图二 液压单元油位和油位指示器

七是全部排油管均应插入油面以下，以防止产生泡沫和吸入空气；

八是液压系统在规定的工作速度和工作压力范围内?动时，不应发生振动、噪声以及显著冲击等现象；

九是系统工作时油箱内不应产生泡沫。油箱内温度不应超过55℃，系统连续工作时，其油温不得超过65℃。

3.液压系统维修时的注意事项

(1) 系统工作时及停机未泄压时或未切断控制电源时，禁止对系统进行检修，防止发生人身伤亡事故。

(2)检修现场一定要保持清洁，拆除元件或松开管件前应清除其外表面污物，检修过程中要及时用清洁的护?把所有暴露的通道口封好，防止污染物浸入系统，不允许在检修现场进行打磨，施工及焊接作业。

(3) 检修或更换元器件时必须保持清洁，不得有砂粒、污垢、焊渣等，可以先漂洗一下，再进行安装。

(4) 更换密封件时，不允许用锐利的工具，注意不得碰伤密封件或工作表面。

(5) 拆卸、分解液压元件时要注意零部件拆卸时的方向和顺序并妥善保存，不得丢失，不要将其精加工表面碰伤。元件装配时，各零部件必须清洗干净。

(6) 安装元件时，拧紧力要均匀适当，防止造成阀体变形，阀芯卡死或接合部位漏油。

(7)油箱内工作液的更换或补充，必须将新油通过高精度滤油车过滤后注入油箱。工作液牌号必须符合要求。

(8) 不允许在蓄能器壳体上进行焊接和加工，维修不当可以造成严重事故。如发现问题应及时送回制造厂修理。

(9) 检修完成后，需对检修部位进行确认。无误后，按液压系统调试一节内容进行调整，并观察检修部位，确认正常后，可投入运行。

三、液压系统主要元件磨损与泄露

1.齿轮泵

齿轮泵的内漏量居各种液压泵之首，故它的容积效率低。在一定转速和一定压力下，对无端面间隙补偿的齿轮而言，泄露的主要原因是齿轮端面与轴承座圈或盖板之间的间隙引起的，此处泄露量约占齿轮泵总泄露量的75％~80％，齿顶与壳体圆柱孔之间的间隙泄露量约为15％~20％，因齿形误差造成的啮合点处的泄露量仅占4％~5％。至于高压齿轮泵，一般采用安装轴向间隙补偿装置或者提高齿轮齿形和壳体的制造精度等方法来减少泄露量。齿轮泵零件的磨损是齿轮端面间隙和齿顶间隙增大的主要原因。它将使齿轮泵的主要工作指标容积下降。

图三 齿轮泵

2.油缸

油缸内泄漏严重将使油缸工作时表现出推力不足、速度下降、工作不稳定。内泄漏主要是因为活塞上的油封老化失效，密封环磨损严重，封油能力降低，活塞与缸孔之间间隙变大等。当高压油漏向低压腔时，将使活塞两侧的压力差减小，活塞推动力下降。内泄漏使高压腔的有效流量减少，故活塞移动速度减慢。

3.换向阀

换向阀因滑阀与阀体间磨损而使高压油液较多地漏向低压油腔时，同样会使执行元件动作迟缓无力。换向阀高、低压油腔间在正常情况下内泄漏较少。当油中磨料较多，磨损加剧以及配合面存在几何形状误差时，内泄漏量将急剧增加。由水力学原理可知，其泄漏流量是与单边间隙的立方成正比的，因此间隙随磨损增大时，内泄漏量的增加也是变化很快的。内泄漏量还与滑阀和阀体孔相对偏心率e的平方成正比，偏心率是偏心量与平均间隙的比值。故因磨损、加工等使滑阀与阀体不同心或因几何形状误差而间隙不均匀时，内泄漏量将增大。

当滑阀和阀体切断油路的锐边磨钝时，也将因不能迅速切断油路而使执行元件工作滞后。系统中某些阀压力调整不当或其他工作元件作用失效也会产生泄漏，如安全阀等压力调整过低，阀芯在开启位置卡住，吸油路的滤清器堵塞等，都将使高压腔油压不足（在相同流量时）。       

4、密封元件的损坏

液压系统因密封元件损坏是油液泄露到系统之外称为外泄露。外泄漏不但影响液压系统的工作性能，而且还造成环境的污染和能源浪费，严重时将会引起生产事故。例如索道弯轨提升系统液压缸的泄露就会造成弯轨提起缓慢或者不能提起。外泄漏使油箱油面下降，泵入空气，影响系统工作的稳定性，甚至损坏机件。外泄漏直接后果造成能源浪费。外泄漏量一般用HFI（Hy-draulic Fluid Index）值表示。HFI值是一年中向液压系统补充液压油的容量与油箱的容积之比，若HFI=3，说明一年内补给液压系统的油量是油箱容积的3倍。一个液压系统的外泄漏点很多，一个?复杂的液压系统外泄漏点约有几百处之多。如油液从高压腔经过活塞杆和导套之间的间隙泄漏到系统之外其泄漏量占系统外泄漏量的50%。

在高压、高频脉动流体作用下，更容易发生密封元件沿间隙被挤出的现象，压力流体从一个方向或两个方向而来，密封件的损坏的状况是不同的。相对运动部位的密封处应具有较小的摩擦因数，以减少运动部件的阻力和磨损量。

图四 损坏的密封圈

四、液压元件的维修

1.换向阀的修理

换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动，变换油液流动的方向、通或关闭油路。换向阀的常见故障有：一是阀芯不能移动，二是电磁阀线圈烧毁，三是运行中出现噪音。考虑到索道安全高效运行极其重要，所以对于损坏的换向阀一般在查明原因后予以局部（如线圈）或整体更换；如无备件则需对阀进行拆检清洗维修，如能修复可应急使用。

2.齿轮泵的修理

齿轮泵的常见故障有噪音大、排量不足或咬死等，一般需更换新件，需要注意试运行前要向泵内注油，避免干磨影响其使用寿命甚至造成损坏。

3.液压缸的维修

液压缸可修理的内容与方法如下：

（1）缸筒与活塞因磨损间隙增大到0.2mm以上或缸壁与活塞有严重的划痕时，可将缸筒进行镗、珩磨，消除划痕，同时注意消除锥度。珩磨后表面粗糙度应达到Ra0.32～0.16μm，圆柱度误差不得大于0.015mm?然后配加大尺寸的活塞，使其恢复标准间隙。

（2）活塞杆表面有划痕，造成漏油（每2～3min滴一滴）时，可以用活塞杆表面刷涂胶液或银焊的方法进行修复。活塞杆表面有较严重锈蚀或在活塞杆工作长度内表面镀铬层严重脱落时，可以先进行磨削，之后再镀铬修复。活塞杆上的防尘圈失效，会使灰尘、切屑、砂子进入液压缸，故应更换密封件。活塞杆弯曲变形值大于规定值20%时，需进行校正修复。

（3）液压缸内泄漏量超过产品规定值3倍以上时，会造成液压缸工作效率明显下降，应检查内泄漏原因。若是密封件失效，应更换密封件；若是活塞磨损后间隙过大，应重对活塞进行研配修复。液压缸两端盖处有外泄漏，若是端盖处密封件老化、破损，应更换密封件；若是紧固螺钉松动，应紧固；若是螺钉过长未能压紧端盖，应检查更换。

（4）缓冲式液压缸的缓冲效果不好时，必须对缓冲装置进行检修。若是采用单向节流阀的缓冲装置，应检查缓冲活塞与缓冲套的配合间隙，如有拉毛、拉沟或间隙过大，应按图纸重做，装配后还要对缓冲性能进行试验。

五、结束语

液压技术的使用是现代社会工业重要的技术之一，且在各个行业发挥着越来越重要的作用。也因为这样，机械液压设备在日常使用中，由于种种的原因，会出现一些故障，这就需要设备的治理维护人员做好检修，及时发现问题，以提高设备的使用运行效率。

本文选自2022年全国索道年会论文

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