液压缸的故障诊断方法

一、引出问题

如图1所示，想象一下，如果你是一位吊车司机，当吊机停好了，支腿也撑起来了，可是却发现其中一支腿老是往回缩。这可真是急死人呐！

出现故障该怎么办呢？废话，赶紧修呗，快到手的钞票还能让它飞了！

图1

我们都知道，吊机的支腿其实就是四个液压缸。要想解决上述问题，你需要着重了解下述两方面的知识：

• 支腿回路的系统原理图
• 液压缸的基础知识（相关内容在题为“液压缸的基础知识”一文中已阐述，下文不再赘述）

1.1、系统原理图

图2是该支腿的液压系统原理图，该回路非常简单，由一台齿轮泵给系统供油，通过溢流阀设定系统的压力，通过切换方向控制阀的通道来实现液压缸的伸出与回缩，最后油液经由回油过滤器回到油箱。

图2

二、解决问题

我们现在已经清楚了故障回路的原理图和液压缸的基础知识，让我们开始着重手解决这棘手的问题吧！

液压系统的故障诊断一般较为繁琐，我们主要分10个步骤，请耐心看完。

1、确定故障的根本原因

当你根据故障现象进行故障诊断时，你先要判断该故障是流量问题，还是压力问题，亦或是流动方向的问题。

• 流量问题：其故障现象可能表现为，液压缸的运动要么是太快了，要么是太慢了。
• 压力问题：其故障现象可能表现为，当液压缸承受很大负载时，活塞在未行至行程终点时就停止。
• 方向问题：其故障现象可能表现为，在一个方向上运动正常，在另一个方向上的运动出现了问题。

很显然，对于支腿回缩的问题，与速度无关；而且支腿也能成功伸出，因此也不是压力问题。剩下就是方向问题了。

2、仔细分析系统原理图

图3

请仔细研究图3中的液压系统理图，这是是故障诊断的关键。它可以提供给我们如下信息：

• 液压系统中的所有元器件，包括它们的编号，设定值等信息。
• 系统元器件之间的关系。
• 测试点的确切位置。
• 如何切断分支回路，以具备故障诊断条件。

3、确定出现问题的支回路

当系统非常复杂时，你需要先确定是哪条回路出现了问题，就比如四条支腿中只有一条支腿出现了问题，那你就把目标锁定在问题支腿所在的回路上。当然有些简单的液压系统，是完全可以省略这一步骤的。

4、查找可疑元器件

在步骤1中，我们已经确定了故障的主要原因是油液流动方向的问题。步骤3中，已经锁定了问题回路。因此，在这一步中，你可以缩小筛查范围，只需要将可能导致油液流动方向发生改变的元件列为可疑对象即可。

根据系统原理图，从液压泵往上开始对元件进行逐个筛查。

• 油泵和溢流阀：根据故障现象，4条支腿中只有1条支腿出现了故障。因此，故障点肯定在某一条支路上，而不是在主回路中。所以可疑排除泵和溢流阀的嫌疑。（除此之外，我们知道泵和溢流阀都不会改变油液的流动法向，同样可以排除它们的嫌疑）。
• 换向阀：换向阀会改变油液的流动方向，因此列为可疑对象。
• 液控单向阀：液控单向阀也会改变油液的流动方向，因此列为可疑对象。
• 液压缸：如果液压缸的活塞密封和有杆腔端盖处的密封出现泄漏，同样会引起油液流动方向的改变，因此列为可疑对象。
• 管路和接头：出问题的那个支腿的支路中的所有管道和接头发生泄漏的话，都会引起油液流动方向改变，因此均列为可疑对象。
• 油箱和过滤器：情况类似于油泵和溢流阀，它们均服务于整个系统，既然其余三条支腿都可正常工作，那么问题肯定不在它们身上，因此予以排除嫌疑。

最终，我们列出可疑清单，如下图4所示。

图4

5、决定检查顺序

在步骤4中，你已经列出了可疑对象，接下来就要着手检查了，那么该先检查哪个后检查哪个呢？

许多人会根据他们的主观判断，第一个检查他们最最怀疑的对象，但很多时候，这并不是一条高效的检修策略。

相反的，我们应该从最容易检修的元件开始，比如从那些不需要从回路中拆除就能进行检修的元件开始，比如管路、接头是否泄漏，过滤器是否堵塞等。

好了，下面按照检修的难易程度，重新排列一下元件检修顺序：

• 管路和接头
• 液压缸
• 液控单向阀
• 方向阀

6、观测实际的系统

上面都是纸上谈兵的工作，下面就要开始实操了。当你实际观测液压系统时，你很有可能继续发现新的可疑元件，同样也可能解除之前对某些元件的怀疑。

6.1、检查管路和接头

检查软管和接头处是否有泄漏，但是在系统有压力的情况下，一定戴上相关护具，且要注意以下几点：

• 不要随意折弯可疑的软管；
• 不要把你的手伸入错综复杂的管路中去寻找漏点；
• 不要拧动相关接头。
• 请与漏点保持一个安全距离。

n分钟以后，你已经检查完了所有的管路，发现并没有什么问题。OK，你可以解除对管路的怀疑了。让我们在清单中把管路和接头这一项划掉。如图5所示。

图5

6.2、检查油缸

根据支腿回缩的故障现象，我们可以判断，如果是液压缸出现了问题，那么就是端盖密封处有泄漏导致的问题。从图6可以看出，端盖密封处并无泄漏点，因此排除油缸的嫌疑。因此，我们可以在清单中把油缸这一项划掉。如图7所示。

图6

图7

6.3、检查液控单向阀

检查液控单向阀时，你需要提供一个相对安静的环境。先把发动机关掉，借助听诊器，监听液控单向阀的部位，看是否存在“嘶嘶嘶”的声音。

啊，真的有“嘶嘶嘶……”的声音哎！

我们都知道，在支腿伸出起支撑作用时，是不应该有流量流过单向阀的，但它确实发生了。因此，我们可以确定单向阀出现了故障，在清单中圈出来，如图8。

图8

既然找到了问题所在，接下来，我们可以着手维修工作了。

7、维修前的确认

动手之前，我们再快速浏览一下系统原理图（如图9），我们会发现该回路使用的是Y型中位机能的换向阀。该中位机能很容易使油缸无杆腔的油液通过单向阀流回油箱。

而我们在第六步的检查中，听到单向阀处发出的“嘶嘶嘶”声，这无疑是油液流动所发出的。

图9

8、维修或更换

动手操作的部分，这里就不赘述了，大家根据下图10，自行脑补一下。

图10

9、确认系统是否恢复正常

当更换好新的液控单向阀以后，接下来就需要花一点时间测试支腿是否能正常工作。图11是修好后的状态。

图11

10、查找故障原因

虽然支腿已经可以正常工作了，但是你的任务还没有完成哦！

你需要搞清楚液控单向阀为什么会出现故障呢？这对以后的故障诊断工作很有帮助。接下来，我们把旧的单向阀拆开来检查一下，图12是单向阀的剖面图。

图12

你会发现一些复合密封材料颗粒落在阀座上，阻碍了阀芯与阀座的接触。这种材料比较硬，肯定不是O型圈的碎粒，所以我们判断应该是活塞密封的一部分。因此，我们知道活塞密封已经出现了一定程度的损坏。如果这个液压缸升起的速度非常缓慢，那么就是时候更换活塞密封了。

好了，完成了上述工作，那咱们就走完了一套完整的故障诊断流程，有没有感觉学到很多东西呢！