某型装备液压系统故障研究

某型装备液压系统故障研究

姚会举

江南机电设计研究所 贵阳 550009

摘要针对某型装备液压系统故障类型多、诊断难，影响重等特点，本文从液压动力系统和功能系统原理出发，全面地分析了液压典型元件的故障表征及原因，深入研究了装备液压系统任务过程中的故障，可为装备液压系统故障的预测、诊断和维修提供支持，有效提升装备的可用性和保障任务成功。

主题词 液压系统；故障研究

1液压系统原理分析

某型装备的液压系统与其任务成败相关的关键核心系统，其研制过程中设计到机械、液压、电子等各方面的相关技术，是一个结构复杂的综合性系统。因其使用环境和使用载荷相对较大，使用工况比较恶劣，为保障在使用过程中的可用性和安全性，有必要对其故障现象和原因进行全面、系统地分析，同时也有助于维修人员采取及时有效的恢复措施。

液压系统按组成可以分为液压动力系统和液压功能系统，其工作原理如下：

a）液压动力系统原理

液压动力系统是整个液压系统的动力来源，通过电机油泵将液压动力输送到各个位置的液压管路上，为了控制液压油流量和压力以满足液压系统各部分的动力需求，需要设计和安装溢流阀、控制阀等各类液压元件。此外，为保证液压油免受污染和状态稳定，还需要设计液压油过滤器、液位计及液温计。

b）液压功能系统原理

液压功能系统是液压系统为实现不同任务阶段动作而设计的控制系统，其关键组成元件是电磁换向阀，通过电控系统可以控制阀的开口大小和方向，进而实现在不同组合指令输入下完成调平、起竖、提拉和行军固定等动作。

液压系统按使用阶段可分为四个阶段：一是液压调平阶段，通过液压系统调试水平基准；二是起竖阶段，通过液压系统把挂载装备从水平状态转化成起竖状态；三是提拉阶段，根据任务动作要求提拉装备，四是行军固定阶段，固定负载的装备，防止运输过程中的位移。

2液压典型元件故障分析

2.1液压泵故障分析

以变量柱塞泵为例，变量柱塞泵的使用时间越长，使用次数越多，则泵的性能会有所下降。一旦泵性能下降到一定程度或出现系统故障，整个液压系统的部分功能就会失效。从故障表征的层面来讲，通常包括油液传输异常、泵轴转动异常、泵压过小、泵输油少、油液泄漏以及泵压波动大等故障。

2.2溢流阀故障分析

溢流阀的功能包括调节溢流压力、卸载系统负载和保护装置安全等。随着溢流阀使用时间和次数的增加，溢流阀的性能会受到影响持续下降，进而转变为外在故障，一般可根据溢流阀的振动频率、压力以及工作时的噪声等预测故障。就溢流阀系统承受的压力来讲，故障类型有压力小、压力波动过大、压力骤增骤降或无压力等。

2.3电磁换向阀故障分析

电磁换向阀的功能在于通过电磁铁的磁力控制阀芯运动方向保证液体按照系统要求顺利流出。将电磁换向阀安装在液压系统中的目的是为了根据系统工作要求调整油液流向，随着使用次数和时间的增加，电磁换向阀的性能会持续下降，形成无法换向或换向速度慢等故障。

2.4液压锁故障分析

在液压系统中安装液压锁的目的在于锁住重要元件，避免关键元件位置偏移。调平阶段内，液压锁负责提高并维持较高的调平精度；起竖和提拉阶段内，液压锁负责固定竖架结构位置。液压锁也叫做双液压单向阀，包括两个相同结构和功能的液控单向阀。液压锁故障类型主要有漏油和锁不住等故障。

2.5液压缸故障分析

在液压系统中通常会安装液压缸，负责能量转换，实现从压力能到机械能的转换，通过液压系统控制元件运动。调平阶段内，液压缸通过液压控制伸出活塞杆用于调整装置位置，根据伸出量的多少来保持装备处于调平状态；执行起竖和提拉工作时，液压缸负责提起负载装备，提拉到预定结束。液压缸工作过程中会发生多种故障，比如活塞杆伸缩异常、液压缸伸出缓慢或油液泄漏等。

3液压系统任务过程故障研究

3.1调平阶段故障研究

调平阶段发生故障时的外在表现包括油缸运动异常、支腿伸出不足等。导致支腿油缸运动异常的原因有很多，比如液压泵发生故障使得输油失败或油液供应不足。导致油缸伸出不足出现的原因有很多，比如液压泵发生功能性故障，电磁换向阀出现异常无法改变油液方向，管路破裂出现发生内泄等。

3.2起竖阶段故障研究

起竖阶段常见的故障表征包括起竖失败、角度固定异常或设备抖动等。导致起竖阶段出现故障的原因有很多，比如液压泵供油量少、平衡阀故障、油缸压力不足、液压锁固定失败、油缸阻塞或污染、溢流阀功能异常以及电磁换向阀功能异常等。假设系统发送起竖指令后起竖装置没有移动，原因在于压力油供油不足、液压泵功能性故障、管路泄漏、压力参数设置低于预设值、电磁换向阀功能异常、溢流阀功能异常、液压缸阻塞以及液压锁功能异常等。假设执行起竖动作时装置出现明显抖动，代表平衡阀存在功能故障，若负载装置无法在任意角度被锁定，则代表液压锁功能故障，自锁失败。

3.3提拉阶段故障研究

提拉阶段常见的故障形式包括装置提拉失败、两油缸动作不一致或下放速度太快等。导致提拉发生故障的原因有很多，可大致总结为三个方面：一是供油量和压力不足，在系统发送提拉指令后油缸并未按照指令执行，或油缸执行动作速度过于缓慢，延长提拉时间；二是同步阀出现功能异常，比如执行动作时波动较大；三是调速阀功能异常，比如执行动作速度过快或缓慢，可能会造成安全事故。

可采用调速阀和同步阀来控制速度保证动作同步，避免发生安全事故或造成经济损失。可根据装置的水平度来判断同步阀是否存在功能故障，也可参考起竖架水平度来预测液压缸的潜在故障。

4 结束语

液压系统是某型装备执行关键任务的核心系统，其组成复杂、工况恶劣，在使用过程中通常在短时间内排故困难，一般尽可能在故障发生前通过一定的故障表征进行诊断，及时安排维修和状态恢复工作。本文从装备液压系统的组成和功能两个维度分析了其工作原理，在此基础上重点研究了液压典型元件故障和不同任务阶段中的可能出现的故障表征及故障原因。可为该型装备液压系统的故障预测、诊断和维修提供参考，并为新装备的设计和优化打下基础。

参考文献

 [1]刘杰.液压传动系统故障诊断分析及应对策略[J].矿业装备,2023,(01):139-141.

1