交通工程机械液压传动系统故障原因分析

史林甫

(徐州市公路工程总公司,江苏 徐州 221600)

把液压技术手段较为合理地融入到工程机械当中，能够较好地促成该产业自动化的迅猛发展，较之传统模式下的机械设备和电气传动形式，可以发现，除了能够带来工作效率的提升外，液压传动系统出现故障的风险要更低一些，加上本身具备较理想的耐久性，十分适合大范围应用。但是相对的，在液压系统的运作中依然有可能出现故障，影响工程的运转。针对这一情况，在交通工程当中应用液压传动系统的时候，如果发生故障，工作人员必须要尽快确认其成因，并加以针对性处理，以保证整个系统能够继续稳定运转。

1.1 特 征

1)较强的隐秘性。对交通工程机械而言，液压传动系统大多要在密封性较高的空间中进行常规运转，加上运转介质本身的独特性特征，直接导致故障形成之后很难被察觉。因此，可以认为“隐秘性”这一特征也是液压转动系统最为主要的故障特征。

2)显著的多元性。针对大多数交通工程机械的液压传动系统的应用情况来说，其发生故障之后原因会呈现出十分鲜明的多元性特征。例如，液压油外泄导致的压力波动、噪音超标，可能会和机械电气有关联。诸多因素共同导致故障多元化特征，这也是日常监管已经十分完善的情况下依然有较大的风险导致故障出现的原因之一。

3)极高的反复性。针对各种传动系统出现的故障进行分析，可以发现，造成液压传动系统故障往往具备较强的反复性特征，例如，因液压系统的压力值过低造成的泄露问题、电泵问题和阀门故障等造成的事故，这一特征和多元性特征有一定的相似之处，但是较之多元性特征来说，反复性特征更加宏观，且较之多元性特征更加强调外在客观条件来说，反复性的特征涉及到的设备部件更多、更复杂一些。

1.2 分 类

1)压力异常故障类型。因为交通工程机械当中配备的液压传动系统在管线规划上有非常明显的反复性特征和特殊性特征，在实际运转的过程当中有必要配合压力表等设施进行数据信息的读取，并记录下即时液压系统运转情况，和标准数据加以对照判定，保证不会发生因未能即时监测或其他问题的风险管控而出现的问题，以期保证液压部件得以正常运转，不会发生太高或者太低的异常情况，为日常养护和故障维修奠定基础。

2)速度异常故障类型。在传动液压系统出现故障的情况下，可以结合实际情况分析并对比工程机械中各个部分的元件设计参数和正常参数，以判定故障类型。例如调速阀、节流阀和变量泵等，这种方式有助于判定速度异常方面的故障源头，以期能够为快速检修提供参考。

3)动作异常故障类型。“动作异常”在液压传动系统故障当中也是比较常见的成因，在出现此类故障的情况下，可以检查相关执行元件的运转情况，确认其是否存在异常，基本上就能够较精准地判定异常的换向阀，之后结合动作顺序依次展开行程控制，明确异常的位置加以维修，确保液压传动系统常规运转。

2.1 建设诊断体系，主观经验联合客观监测

2.1.1 观察诊断

在交通工程机械化设备当中的液压传动系统发生的异常状况中，主要存在介质泄露、部件失衡以及噪音超标等问题，结合工程实际情况以及操作人员经验，判断设备发生的异常反应是比较常规、比较快捷的方式。

1)向操作人员了解设备的运行状况，涵盖：液压系统的基本运作状态正常与否、液压泵是否出现了异常、液压油的清洁度检测的最近时间和对应的结果、滤芯是否清理或更换、故障出现之前是否调节过液压传动系统的基础元件、是否对密封元件进行过更换或调整、在发生故障时前后是否发现液压系统有异常反应、过去此系统是否发生过比较明显的故障(以及是否解决)等，依托于工程人员的工作经验，初步判断故障的发生情况。

2)观察液压系统的工作状况，涵盖：系统压力值、速度参数、油液状态(是否清洁或泄露)等。

3)认真听取液压系统是否有异常响动，涵盖：冲击音、泵噪音等，以了解液压系统的工作状态是否正常。

4)触摸设备和设备连接位置的松紧情况，以了解运动部件的工作情况。

整体来说，这种观察诊断形式对于操作人员的经验有较高的要求，配合简易仪表设备，观察、询问、触摸等多元角度入手了解工作状况并加以分析诊断，明确故障成因和位置。不过客观而言，这种方式始终是比较简易且有较大误差的，仅仅是作为初步判断而存在。

2.1.2 设备诊断

如今科学技术飞速发展并不断创新，包括液压检测设备在内的诸多诊断设备都得到了广泛应用。在实践应用当中，必须要针对出现故障的位置和特性进行判定，分析现有液压系统温度情况、流量参数等要素，剖析检测标准等。在装配环节当中，需要针对液压传动系统某个环节加以处置时，必须要保证液体从入口流入、从出口流出，这种诊断方式相对来说比较平稳且可靠，而且也不会产生严重的负面影响，有较为广泛的应用。在诊断的过程当中，需要注意的是参考目前阶段的次序针对不同部件进行逐个检查和判断，并结合目前阶段的判断规范地加以针对性诊断。流量参数测评和液压油的黏度有比较密切的关联性，而且和温度情况有关。所以，液压传动系统设置需要满足相关标准规范，控制温度范围在50℃上下。

2.1.3 替换诊断

因为液压传动系统中的元件拥有较强的独特性特征，因此，在排查诊断液压系统的故障过程当中，应该针对一些关键性元件进行逐一排查，明确元件没有明显的问题存在。具体来说，可以使用备份元件取代在经验诊断或者是设备诊断当中怀疑出现故障的元件，分析异常是否依然存在，明确故障的成因和发生未知，为采取针对性手段解决故障提供参考。通常来说，单向阀、平衡阀或者溢流阀等相对体积较小、容易拆卸的元件适合应用这种诊断方式。

2.1.4 智能诊断

这种方式是在近几年出现的现代化诊断方式，有较高的科技性特征，有助于深入分析系统，为高效诊断奠定了基础。通常来说，有三种模式是比较常用的：①模糊逻辑诊断模式，借助“模糊逻辑函数”，分析液压系统发生故障的成因和表现，并且借助函数运算的方式，判定故障成因和当前情况；
②事故树模式，参考统计信息，判断液压传动系统出现故障的主要诱因，将设备在正常运作的过程当中出现的故障事故纳入到“顶事项”当中，通过“事故叶”的形式来加以描绘和补充，借助“布尔代数”的形式获得计算结果，明确故障成因；
③信息系统模式，将液压系统的故障作为主要信息依据，打造智能化诊断数据资料库，配合大数据、云平台等技术手段，在数据出现异常反应的情况下，将具体情况录入其中，借助计算机查询来寻找故障成因、并出具报告。

2.2 完善应急处置，故障出现保证有效处理

2.2.1 液压泵

对于液压传动系统来说，液压泵是供给动力的重要环节。在施工的过程当中，其涵盖齿轮油泵以及叶片泵。参考施工实际，可以发现，齿轮油泵的故障一般会体现于液体的泄露问题，令泵体流量以及压力参数都异常降低，很难满足整个机械设备的正常运转需求。针对这一成因，我们必须要加强齿轮和轴承的检查，部件出现磨损的时候要尽快更换。在诊断出叶片泵发生故障的时候，要尽快将对应的部位拆除掉，并且替换磨损定子，假如转子和叶片都发现损伤故障，则需要结合实际情况进行针对性的维护。

2.2.2 液压油缸

油缸在液压传动系统来说属于直接供给压力的环节，油缸的故障一般类型并不复杂，概括来说可以从两个方面入手：①油缸外泄，需要及时检测密封元件的情况，判断损坏，在发现问题之后及时予以更换，将外泄的风险控制在最低，尽可能降低不良影响；
②元件破损，密封元件损伤会带来空气渗入(损伤参照下文阐述)，必须要尽快更换破损元件。假如液压油的纯度无法达到规范要求，那么要尽快进行过滤提纯，降低不良影响。

2.2.3 液压马达

较之液压泵，马达出现故障的风险并不大，通常来说，马达也并不需要刻意进行日常检查。不过针对马达的保护是不能忽视的，马达在运行的过程当中，液压油的补充过程也要尽量满足相关标准。补充油液的时候，适当过滤杂质，规避不良风险；
一旦故障出现，且噪音以及振动也已经发生，说明马达的运转已经受到影响，要立刻停止工作并加以修复或者更换。

2.2.4 控制阀

控制阀最主要的功能就是进行调控，强化不同阀体之间以及不同元件和阀体之间的契合性，促进装置的稳定运行，降低液压系统故障的隐患。该环节如果出现故障，必须在确保控制阀不会相互摩擦的基础之上，规避高频振动，并尽快进行维修。究其原因，控制阀如果过度颤动，势必会导致精准性降低甚至是失灵，因此，控制阀故障维护的过程中必须要重点关注摩擦和振动的影响因素。

2.2.5 管接头

对于交通工程机械来说，液压传动系统的管接头具备较强的独特性，出现故障的时候要加以谨慎处理，否则可能会导致损伤。

2.3 加强故障预防，确保液压油的规范应用

比起故障出现之后的诊断筛查、应急维修，日常加强故障的预防始终都是机械化发展进程当中的关键任务，就交通工程机械液压传动系统来说，保证液压油规范应用是最为关键的，可以从下述几个方面加强预防。

2.3.1 维持清洁

结合《工程机械油料手册》中的相关内容，液压传动系统当中正确、规范地应用标准且满足设备需求的液压油(以及替代品)，并保证其不会混入污染物或者杂质，能够在极大程度上规避传统系统发生故障的风险隐患。这是因为在系统当中，液压油除了是基本的工作介质之外，还是润滑剂，因此，其清洁度往往会直接影响整个系统的基本性能，并且影响元件安全性、工作效率以及工作寿命等性质，液压元件之间有极高的配合精度，油液中一旦混入污染物或者是杂质，势必会诱发淤积、擦伤或者腐蚀等方面的问题，埋下风险隐患。

从液压油受污染的成因角度分析，可以从以下几个方面加以预防：定期清理执行元件的外部，保证清洁；
养护的过程中注意液压油量的检查；
在注入液压油的时候，使用120目的过滤网来完成操作；
在操作中保证容器和涉及到的用具干净；
针对一些受到严重磨损或者重大损伤的密封部件进行定期维护或者更换；
在检修的过程中，热弯管路以及接头焊修形成的锈皮杂质必须及时进行清理；
液压油必须保证良好的存储环境。重视这些问题的解决和处理，将故障风险控制在最低标准上。

2.3.2 排除空气

在液压传动系统当中，液压油因其自身特性并不会压缩，不过空气的压缩性却是很大的，即便仅是很少的空气，也可能会造成极大的影响。究其原因，溶解于油液当中的空气，处于压力较低的条件下，就能够从液压油当中逸出，并形成气泡，造成空穴问题；
而处于压力较高的条件下，又会因为压力的冲击被击破并压缩，释放热能，导致局部受热，液压元件以及液压都会受到损伤，工作状态不良，甚至造成冲击振动。因此，必须要严格防止空气进入到液压系统当中。

具体来说，在日常养护和预防的过程当中，首先需要防止油管发生破裂以及接头松动、密封件破损等情况；
其次则是在加油的时候避免向下倾倒；
其三是保证回油管能够插入到油液面下面；
其四是防止液压泵的入口处滤油器发生阻塞问题，提升吸油阻力，无法保证溶解于油液当中的空气得以有效分离。

2.3.3 温度管控

在液压系统当中，液压油的工作温度需要控制在30℃～80℃，在使用的过程中必须防止油温异常升高。假如油箱当中液压油的油面不足、液压油的冷却器的散热效果不佳、系统效率偏低、元件的容量偏小、流速太高、油液的黏度不合标准(黏度太高会导致油液流动的过程当中能量损耗增加，黏度偏低则可能会加重泄露问题)等情况存在，都可能导致油温异常升高，因此，在使用的过程当中必须关注这些因素，定期进行温度检测，防止温度异常升高。除此之外，液压油必须要进行定期过滤，检查物理性能，保证液压系统基本性能，同时降低液压元件受到磨损或者腐蚀的风险隐患，适当延长液压油油液以及液压元件使用周期，保证交通工程机械化的高质量、高效率发展。

在交通工程机械设备当中应用的液压传动系统是否能够正常运作，一般是工程机械设备在施工期间顺利完成项目和交通工程投入应用的寿命周期的关键保障条件之一，保证其平稳运转对施工来说十分关键。液压传动系统在运转的过程当中比较容易受到一些客观因素影响，导致出现故障或者运转不畅(尤其是液压系统当中作为介质的液压油，其温度、清洁度等往往是导致系统故障的主要诱因)，轻则影响施工进度，重则导致风险事故。因此，作为从事交通工程的工作人员和管理人员，必须深刻认知液压传动系统发生故障可能会造成的严峻后果，定期加强预防和诊断，通过工作人员的主观经验配合客观、智能化的监测设备联合的方式，保证将风险控制在最低；
另外，一旦出现故障，要立刻做出反应，予以有效处理，将不良后果控制在最小水平，以期保证施工安全和工程稳定。

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