查找液压故障的方法(故障诊断法)

如前所述，从故障现象分析入手，查明故障原因是排除故障的最重要和较难的一个环节，特别是初级液压技术人员，出了故障后，往往一筹莫展，感到无处下手。此处从实用的观点出发，介绍一些查找液压故障的典型方法：

(一)根据液压系统图查找液压故障

熟悉液压系统图，是从事液压设计、使用、调整、维修及排除液压故障等方面工作的技术人员和技术工人的基本功，是排除液压故障的基础，也是查找液压故障一种最基本的方法。

液压系统图是表示液压设备工作原理的一张简图，它表示该系统各执行元件能实现的动作循环及控制方式，一般还配有电磁铁动作循环表及工作循环图。液压系统中的液压元件图形采用职能符号图和结构示意图或者它们的组合所构成。

例如图2-13为二位四通电磁阀图示举例，左边为结构示意图，右边为职能符号图。

职能符号图已标推化，现绝大多数的液压系统图均采用职能符号图，只个别的情况(如磨床)采用结构示意图；或者采用职能符号图和结构示意图共同组成。

在用液压系统图分析排除故障时，主要方法是“抓两头”——即抓动力源(油泵》和执行元件(油缸)。然后是“连中间”,即从动力源到执行元件之间经过的管路和控制元件。“抓两头”时，要分析故障是否就出在油泵和油缸本身。“连中间”时除了要注意分析故障是否出在所连路线上的液压元件外，还要特别注意弄清系统从一个工作状态转换到另一个工作状态时是由哪些发讯元件(电器、机动还是手动)发讯，是不能发出讯号不动作还是发出了讯号不动作，要对照实物，逐个检查；要注意各个主油路之间及主油路与控制油路之间有无接错而产生相互干涉的现象，如有相互干涉现象，要分析是设计错误还是使用调节错误。

下面以图2-14所示的液压系统图为例，说明如何根据液压系统图查找液压故障的步骤与方法。

图2-14所示的为某组合机床的液压系统图，它实现图中电磁铁动作表所例的六个循环动作。下面我们分析这6个动作无一正常的故障分析和排除方法。为了便于分析，可将液压系统图中的管路和液压件编上数码号(如图中的①~①)。

从动作循环表可知，先是工件夹紧，夹紧缸⑤右腔压力达到一定值确保夹紧可靠后，压力继电器IYJ发讯，进给油缸进人快进动作，快进压下行程开关XK1,转入工作进给(慢进):压下行程开关XK2后，转入快退；再压下行程开关XK3后，夹紧缸松开；松开到位后，夹紧缸左腔压力升高，压力继电器2YJ发讯。5DT通电，回路卸荷，这里的“两头”,指泵⑩和油缸⑤与⑥;“连中间”即指所连接的阀和管路：发讯元件是1YJ、2YJ、XK1、XK2、XK3等，发讯元件使电磁铁动作，再控制执行元件③⑥动作。

1.工件不夹紧：即夹紧油缸③不动作，不能向左运动。查找这一故障时先“抓两头”,此两头是油缸⑤和变量泵，先检查夹紧油缸本身是否因某些原因(参阅油缸的故障排除内容)不动作，还是油泵无油液输出和压力不够，造成油缸不动作，如无不正常进入“连中间”继续查找。“中间”经减压阀⑦单向阀⑥及电磁阀③。夹紧时，从电磁铁动作表可知，4DT应该通电，电磁换向阀处于“”工作位置(左位),否则不能

夹紧，此时便要确认4DT是否通电，如不通电，则要检查电器故障。另外油路如果虽导通，但进入夹紧缸⑤右腔的压力油压力不够，也可能使油缸⑤不动作，则要检查减压阀是否卡死在小开度位置，引起压力不够。另外如果6DT不通电，油泵来的油经电磁阀④流回油箱而卸荷，油缸⑤也无夹紧动作。

这样便通过“抓两头”“连中间”找出无夹紧动作的故障。

2.夹紧油缸⑤虽有夹紧动作，但夹紧不牢靠：我们可仿照上述方法查找，影响夹紧力大小的关键是进入油缸⑤右腔的压力油的大小，而此压力油是通过减压阀⑦进行调节的，此时可以从压力表(装在压力表开关⑧上)测量Pj的大小并确认是否适当，如不适当可调节减压阀，如果调节减压阀，压力还是上不去，则要检查减压阀压力调不上去的原因，如减压阀无毛病，则要看是变量泵还是油缸③本身的毛病。

依此类推我们可以根据液压系统图、电磁铁动作表(工作循环表)查找出如；夹紧后无进给油缸快进、快进后无工作进给、进给缸无快退动作以及无松开夹紧缸不卸荷等故障。

由于是循环动作，哪一步出了故障后，下一步动作便无法进行，发讯元件的正常与否往往非常重要。

另外，本系统还可能误动作。例如：当压下行程开关XK3后，应该是夹紧油缸松开。但此时2YJ可能提前动作，使系统卸荷(6DT断电),系统卸荷后，夹紧油缸⑤便可能松不开，即出现了误动作，这时我们可从液压系统图进行分析找出2YJ误发动作的原因，一般情况产生这一误动作的现象来源于液压冲击，当电磁阀①关闭油路(IDT断电)后，换向阀①处于中间位置，此时，紧靠该阀A处的油液突然停止流动，油液的动能转变成压力能，使与A处相连的整个管路中的油压升高△P,并在时间△t内，向系统的各个方向传递，也传到减压阁的进口处，由于减压阀自动调节时有一滞后时间，减压阀出口压力在此△时间内也是增高的，此增高的压力便可能使压力继电器2YJ动作发讯，先使6DT断电，系统便卸荷，卸荷后油压低，可能推不动夹紧油缸⑤向右运动，而松不开工件。通过这种对液压系统图的分析，可知产生这一误动作的原因在于液压冲击，我们可以对原系统存在的此问题加以改进。

改进的方法采用增设阻尼器消除液压冲击，将阻尼器装在原安装板内，压力继电器2YJ便不误发讯号，故障也就解决了。见图2-15。

上面所述是实践中经常用到的利用液压系统图排除故障的方法，读者按照此方法可以排除液压设备的各种故障。

(二)利用动作循环表查找液压故障

液压设备的使用说明书中，除了液压系统图外。一般还备有动作循环表，如无动作循环表，可以自行编制，以此用于查找液压故障。此处以M8612A型花键轴磨床为例说明这种查找故障的方法：

1.编制动作循环表

①将液压系统图中所有液压元件和管路编号、如图2-16中的1F、2F,·等。

②根据液压系统图分析设备的动作步骤和顺序，弄清它的工作原理。

M8612A型花键轴磨床液压系统具有使工作台自动往复运动和头架自动往复运动及头架自动周期分度等功能。其中，头架自动周期分度运动的工作原理如下：

当分度选择阀1F在“分度”位置，分度开关8F在“开”位置(图示位置)时，当工作台向左运动到调定的分度位置时，固定在工作台右端的撞块压下联锁阀7F,并通过换向杠杆带动先导阀d右移。此时，来自减压阀j的低压油，一路经分度开关8F→联锁阀7F→二位六通阀10F右端，使该阀左移；另一路经先导胸d后分别流到换向阀C左端以及经二位六通换向阀10F流到换向阀C右端，使换向阀C两端处于压力平衡，保持在网体环槽的中间位置，以达到工作台油缸G两端互通压力油，从而保证液压系统在头架分度时工作台绝对停止。

此时，二位三通换向阀9F因二位二通阀10F的油液使它处于左端位置，则高压油经9F分两路一路经分度选择阀1F→二位四通阀6F左端，推动该阀右移；另一路经二位四通阀6F后又分为两路：一路油液经分度选择阀1F→分度滑阀2F→插销油缸g右端，使插销拔出；另一路油液经齿条活塞h右端使其左移，则齿条活塞h通过齿轮带动头架主轴开始进行分度、当齿条活塞h左移到分度运动将近结束位置时，分度滑阀2F也随之左移，从而切断压力油，并使插销活塞g右腔油液接通回油箱，则插销就在弹簧力作用下压向分度盘边缘。由于齿条活塞g继续左移，则头架继续进行分度，直至插销插入分度盘槽内分度运动告终。

另来自齿条活塞h右端的高压油经过插销活塞g至二位六通阀10F左端，推动该阀右移。则换向阀C就失去原来的平衡而向右移动，工作台开始换向起动，联锁阀7F上升，二位三通阀9F右移。直至工作台在右端换向后，液压系统又恢复至分度运动开始时的原始位置。当工作台又向左移动到所需的分度位置时，

撞块又压下联锁阀7F,……重复上述动作，如此周而复始，以实现头架自动周期分度运动。

③编制循环动作表

根据上述分析可知头架自动周期分度是按下列顺序进行的：工作台左行→工作台在分度位置停止→插销拨出→头架分度→插销插入→工作台右行→工作台换向后重复循环。我们按上述动作步骤以表格形式编制动作循环表，表中体现出液压系统中的各液压元件在每一动作步骤中的工作位置状况：每一横行用以表示有关液压控制元件分别在各个动作循环单元中所处的正常工作位置，每一竖列表示液压系统从一个动作转换到另一个动作时工作位置的变动状况，这样编制利于用来查找液压故障(表2-6)

表2-6

2.利用动作循环表查找液压敌障

如上所述动作循环表由三部分组成：左边部分表示动作循环过程的内容；中间部分表示循环过程中一个动作转到另一个动作的信号来源；右边部分表示在各循环动作中各液压元件所应处的正常位置，通过此表，就不难根据故障出现在哪一动作阶段，从表中查出故障原因所在。

例如产生不分度故障，其故障现象表现为：工作台停在分度位置，而头架不作分度动作，从表2-6中看出，头架分度动作(序号4)的实现必须在序号3“插销拔出”结束后才能进行，如果通过对机床观察证实插销还未拔出，则按序号3动作栏逐一检查有关液压控制元件是否在正常位置，逐一确认，如当中某一控制元件位置不正确，便是故障原因所在。

从“循环序号2”与“循环序号3”对比发现，只有两栏不同，即“引起循环单元转换的信号来源”与“插销活塞g”处的位置不同，显然插销未拔出，g还停在“右”位，而不是“左”位，此时便要分析二位四通阀6F是否处于右位，此时便要拆开阀6F看它是否因毛刺和污物卡死在左边位置。

如果通过对机床观察证实插销已经拔出，但头架不分度，则应按第4循环单元栏查实有关液压控制元件是否都处于正常工作位置。对照第三动作循环单元栏可知，齿轮活塞h应换到左位，但如果该活塞h卡死在右端，或者右边的压力油压力不够，便不能产生分度动作。

又如该机床出现了头架结束而工作台不起动右行的情况，则根据同样的方法可以按照插销插入动作单

元栏或工作台右行动作循环单元栏而查得形成故障的原因。

实践证明，这种方法可以获得事半功倍的效果，为维修工人提供了很大方便，特别是液压系统较复杂、液压元件较多的系统，利用这种表可迅速找出故障原因。

(三)利用因果图查找液压故障

因果图又叫鱼刺图，编制方法类似于全面质量管理中所采用的方法一样，找出影响某一故障的主要因素和次要因素，编制因果图，编制中可借鉴他人的经验，查阅有关资料、总结自己的工作实践，进行编制。

例如图2-17所示的是油缸外漏故障的因果图、利用这种图可以帮助我们查找油缸外漏的原因。

(四)通过滤油器查找液压故障

往往在拆洗滤油器时，通过对滤芯表面贴附的污物种类的分析，可发现某些液压故障。例如，如在滤芯表面发现铜屑粒，则可分析液压系统的某些用铜制造的零部件和液压元件有了严重的磨损和拉伤。进而可知道诸如柱塞泵的缸体、滑履这类用铜(QA-19-4)制造的零件发生了磨损；如在滤油器表面发现粘附有密封橡胶碎片和微粒，则一定有某处密封破损而失效。所以滤油器是查找故障的窗口。

(五)故障的实验法诊断一隔离、比较与综合法

由于故障现象各不相同，液压设备结构各异，所以实验方法往往千差万别。在总结维修和使用经验的基础上，提出以下几种实验方法：

1,隔离法

隔离法是将故障可能原因中的某一个或几个隔离开的实验方法。这时可能出现两种情况；一是隔离后故障随之消失，说明隔离的原因便是引起故障的真实原因；二是故障依然存在，说明隔离的原因不是该故障的真实原因。

2.比较法

比较法是指对可能引起故障的某一原因的零部件进行调整或更动的实验方法。情况不外有二：一是对原故障现象无任何影响，说明该原因不是故障的真实原因；二是故障现象随之变化，则说明它就是故障的真正原因。为更能说明问题，一般按有利于故障消失的方向调整变动零件。

3.综合法

综合法是同时应用隔离法和比较法的实验方法，适用于故障原因较复杂的系统。

4.实验法诊断实例

如M7120A型平面磨床出现“工作台撞动撞块再拨动先导换向阀后偶然出现不换向冲出撞缸”的故障(参阅图2-18)

运用实验法时，先对产生故障的可能原因进行分析，换向阀无动作或动作迟缓引起原因可能为：

①先导阀通向换向阀的辅助油路不畅通。

②换向阀间隙太小或划伤，或者因污物卡住，动作有时不灵活。

③换向调节节流阀失去作用。

④换向阀两端进油，单向阀钢球在液流卷吸作用下贴住堵在进油口小孔上，使进油受阻。

实验顺序的确定：上述原因按可能性大小的排列顺序为：④、②、③、①≠按实验方法的难易程度排列为：③、④、②、①;因此，实验顺序确定为：③、④、②、①。

实验I:用隔离法判别可能原因③

将原换向调节节流阀芯取下，用一短螺钉拧入原螺孔，以封住该螺孔口。这样，相当于在原结构中取消了节流阀，亦即隔离开原因③。此时，机床运转中故障现象老无改变。据此，可排除原因③

实验1:用比较法判别可能原因④

在单向阀中加装一适中长度的细弹簧，以改变辅助油通过单向阀将钢球托起时的力平衡关系。使钢球升起高度至换向阀端头进油小孔的距离足够大，摆脱液流的卷吸作用影响。这时，开动机床，长时间试车不再出现故障，而且，调节换向节流阀有明显的控制作用，证明故障确由原因④引起。

在采用实验法诊断液压故障时，必须考虑下述几点原则：

①实验时，不能进行有损液压设备的试验，如损伤零部件，破坏精度等。

②实验前首先要从液压设备的工作原理、传动系统、结构特征等方面综合分析产生故障的可能原因，再进行逐项隔离或逐项比较或综合的实验方法。

③因为实验是验证性的，必须有明确的实验目的。对实验中可能出现的各种情况，预先要有充分估

计，明确何种情况要说明什么问题，出现紧急情况怎么办等均要预先周密考虑。

④为了诊断故障的真正原因，一般需要对故障的可能原因逐一进行验证判断。这样可能费工费时，因此实验次序要先行计划安排，原则是容易试验的在前，可能性大的原因排在前，即“先易后难”,“先重要后次要”。

(六)实用感官诊断法

感官诊断是直接通过人的感觉器官去检查、识别和判断设备在运行中出现故障的部位、现象和性质，然后由大脑作出判断和处置的一种方法。它与我国传统中医学的疾病诊断的“望闻问切、辨证施治”如出一辙。也是通过维修检查人员的眼、耳、鼻和手的直接感觉，加上对设备运行情况的调查询问和综合分析，达到对设备状况和故障情况作出准确判断的目的。

感官诊断的实用效果如何，完全取决于检查者个人的技术素质和实际经验。运用这一诊断技术时不仅要不断积累个人长年的实际经验，还要注意学习他人这方面的经验，才可能有所成效。感官诊断的方法如下：

(1)询问

问清故障是突发的、渐发的、还是调修后产生的。通常可向操作者了解下述情况：

①液压设备有哪些异常现象，故障部位以及何时产生等：

②故障前后加工零件质量有何变化?

③维护保养及修理情况如何；

④使用中是否违章操作，油液的更换情况等。

(2)视觉诊断—-眼睛看

①观察油箱内工作油有无气泡和变色(白浊、变黑等)现象，液压设备的噪声、振动和爬行常与油中有大量气泡有关。

②观察密封部位、管接头、液压元件各安全装接合面等处的漏油情况，结合观察压力表指针在工作过程中的振摆、掉压以及压力调不上去等情况，可查明密封破损、管路松动以及高低压腔串腔等不正常现象。

③观察加工的工件质量状况并进行分析，并观察设备有否抖动、爬行和运行不均匀等现象并查出产生故障的原因。

④观察故障部位及损伤情况，往往能对故障原因作出判断。

(3)听觉诊断——用耳朵听

正常的设备运转声响有一定的音律和节奏并保持持续的稳定。因此。熟悉和掌握这些正常的音律和节奏，就能准确判断液压设备是否运转正常，同时根据音律和节奏变化的情况以及不正常声音产生的部位可分析确定故障发生的部位和损伤情况。例如：

①高音刺耳的嘴叫声通常是吸进空气，如果气蚀声，可能是滤油器被污物堵塞，液压泵吸油管松动或油箱油面太低及液压油劣化变质、有污物、消泡性能降低等原因。

②“嘶嘶”声或“哗哗”声为排油口或泄漏处存在较严重的漏油漏气现象。

③“哒哒”声表示交流电磁阀的电磁铁吸合不良，可能是电磁铁内可动铁芯与固定铁芯之间有油漆片等污物阻隔，或者是推杆过长。

④粗沉的噪声往往是液压泵或液压缸过载而产生的。

⑤液压泵“喳喳”或“咯咯”声，往往是泵轴承损坏以及泵轴严重磨损、吸进空气所产生。

⑥尖而短的摩擦声往往是两个接触面干摩擦发生，也有可能是该部位拉伤。

⑦冲击声音低而沉闷，常是油缸内有螺钉松动或有异物碰击等。

(4)嗅觉诊断——鼻子闻

检查者依靠嗅觉辨别有无异常气味可判断电气元器件绝缘破损、短路等故障，还可判断油箱内有否蚊蝇等腐烂物。

(5)触觉诊断———用手摸

利用灵敏的手指触觉，检查是否发生振动，冲击及油温升等故障，例如：

①用手触摸泵壳或液压油，根据凉热程度判断是否液压系统有异常温升并判明温升原因和升温部位。熟练的手感测温人员可准确到3~5℃。(参阅表2-7)

表2-7温度与手感情况

②手感振动异常，可判断“电机—泵”系统等回转部件安装平衡不好，紧固螺钉松动、系统内有气体等故障。

(6)第六感官——灵感与意念

长期从事液压技术的人员，具有丰富的专业技术知识和实践经验，并且勤于思考，剪于实践，善于总结，在处理故障方面往往可达到炉火纯青、运用自如的地步，经常是“手到病除”。这并非是“意念”“灵感”或特异功能，而是“熟能生巧”。肯钻研事业心强的维护人员通过努力都可以做到这一点。

应该指出，故障的感观诊断具有简便快速等独特优点，但它与现代诊断技术相比，受检测者的技术素质和实际经验制约，否则可能误诊或者难以确切诊断。因此，在实施故障感观诊断的同时，要与其它诊断方法结合起来。

(七)应用铁谱技术对液压系统的故障进行诊断和状态监控。

铁谱技术是国外近十儿年来逐步发展起来的一门新的检测技术。它是一种以机械摩擦副的磨损为基本出发点，利用铁的磁性，能从液体工作介质(如液压油)中分离和分析出各种磨损微粒和其它污染微粒，通过铁谱技术对微粒的相对数量、形态、尺寸大小和分布规律、颜色和成份以及组成元素等做出分析判断，再根据这些信息就可准确地得到液压设备液压系统的磨损部位、磨损形式、磨损严重程度甚至液压元件完全失效的结论。这样，就能为机械液压设备液压系统的状态监控和故障诊断提供科学的、可靠的依据。

如在采用斜盘式轴向柱塞泵的液压系统中，油样经铁谱分析发现铜磨粒时，则可能是来自油泵滑靴(材料为QA19-4)和铜缸体的磨损。当发现有大量非金属的杂质纤维时，则可能是过滤器有部分损伤。如发现其中有磨粒呈回火蓝色，则知柱塞泵中存在局部的摩擦高温，这可能来自油泵的配流盘处。如在油样中发现有红色氧化铁磨粒，则可断定油液中混入了水份。此外，任何黑色氧化铁磨粒的出现，都将是不正常磨损的信号。

(八)区域分析与综含分析查找液压故障

区域分析是根据故障现象和特性，确定该故障的有关区域，检测此区域内的元件情况，查明故障原因采取相应区域性的对策。

综合分析是对系统故障作出全面分析。因为产生某一故障往往是多种原因和因素所致，需要经过综合分析，找出主要矛盾和次要矛盾所在。

例如：活塞杆处漏油或者泵轴油封漏油的故障，因为漏油部位已经确定在活塞杆或泵轴的局部区域，可用区域分析法，找出漏油原因，可能是活塞杆拉伤或菜轴拉伤磨损，也可能是该部位的密封失效，可采取局部对策排除故障。

又如，执行元件(油缸或油马达)不动作的故障，便不能只圃于执行元件区域，因为产生不动作的原因除了执行元件本身外，还有可能是油泵、其它阀以及整个回路有故障而引起，此时便要经过调查研究，采用综合分析的方法，找出故障原因，逐个加以排除。图2-19、图2-20可以用来作综合分析参考。大多数故障既要进行区域分析，又要进行综合分析。

(九)利用故障现象与故障原因相关分析表查找液压故障

根据工作实践，汇总了故障现象与故障原因相关关系表2-8,可以用于一般液压故障的查找和处理，此表对初级液压修理工人有一定参考价值。

例如执行元件“一有负荷，速度便变慢”的故障现象与故障原因中的18、19、20、25、27、29、38、39、40等因素有关，可逐一查找，加以排除。

(十)间接检测

有些故障，不是直接检查，而是通过测量其它项目，间接地推断出该故障的原因。例如靠振动检测判断油泵的磨损程度便是间接检测法查找故障。

表2—8故障现象与故障原因相关

分析表(工程机械)

下面介绍日本日立建机公司研制出的一种检测液压泵故障的装置---HICLASA型泵故障检测仪便是靠振动变化来检测泵的损伤程度的间接检测装置。它通过微电脑来分析处理有关数据、判断出泵的磨损程度和故障。用不着把泵拆开而是从外部简单地在短时间内就能检测出结果，并推断出该泵的使用寿命。

这种检测仪由下列部分组成：检测振动的加速度计，对所需信号进行放大的放大器、为获得必要的振动频率所需的滤波器，把计算机模拟信号变换成数字信号的模一数转换器(A/D),判断输入信号进行分析运算处理的微电脑(计算机)等，并由打印机打印检测结果(图2-21)。

检测方法是：首先调整油温为50℃,泵转速为1200rpm,然后把检测振动的加速器安装在泵壳上面，检测回路开通后，30秒钟

内便可将检测结果打印输出。此外，由于能定量地测出当时泵功能的减弱程度，也就能推断出泵继续使用的寿命。对因偶发性故障所造成的机体损伤或使液压设备发生的二次故障都能做到防患于未然，进而能把经济损失控制到最小程度。

(十一)利用检测仪表查找液压故障。

在查找液压故障时，需要一定的检测手段和检测仪器仪表。例如压力、流量、温度检测仪表，传感测量仪表，油液污染度检测仪表，振动和噪声测最仪表，放大镜显微镜等。通过对液压系统的检测，从仪表上进行观察和记录，能对故障作出比较准确的定量分析。例如常用的通过装在系统中的压力表和压力表开关，可观察系统各部分的压力及压力变化状况、分析压力上不去下不来，压力脉动等故障的部位，进而分析查找原因。这种利用检测仪表查找故障的方法，较之纯粹用五官进行“看、摸、嗅、听”等方式更准确。

(十二)利用设备的自诊断功能(辅助功能)查找液压故障(图2-22)

国外进口的某些机床上，由于采用了电子计算机控制，通过电子计算机的辅助功能(M功能),接口电路及传感技术，可对液压机床的某些故障进行自诊断，并显示在荧光屏上，操作者可根据显示故障的内容进行故障排除。

例如纺织部部属企业从日本引进的HR7A型、HR5B型等加工中心机床便具有这种自诊断功能，通过按PARAM]键和N键，可在荧光屏上显示PC参数(DGM)0200～0220,每一个参数有8位数，操作者可根据每一位显示的数据是“0”还是“1”判断出是否有故障。

当荧光屏上显示N0200为00001000,则表示液压和润滑压力过低，应子以排除。

(十三)利用在线监测检修测试器诊断故障

利用本法诊断液压系统故障时，可将图2-23所示的测试器连接在相应部位，检测时进入系统，正常工作时可退回以恢复原工况。测试座1做成三通管接头式，类型(卡套式、焊接式等),规格(通径大小)可与所联液压系统的该位置相匹配。测试杆2垂直于管道中心线安装，密封圈6防止泄漏，顶盖7与座1用蝶纹牢固联接。测试时，调节螺杆9顺时针旋转，测试杆5进入测试位置(图示位置)。磁性材料制成的叶轮

3在管内压力油的作用下旋转(叶轮3由两侧板4支撑着)。叶轮3的上方装有磁敏电阻5,用以接受磁力变化信号并将该信号输出给二次仪表。二次仪表制成台式(在线监测用)或便携式(巡回检修、检测用，对于野外检修更是方便)。二次仪表测出叶轮3的每分钟转数，进而推算出管内流速、流量。每个测试都经过标定，以保证测试精度。一般流量计的测量精度在0.5~2%之间，本测试器控制在5%以内，对故障诊断来说已足够了。如果用两个磁敏电阻前后排列并左右错位，则可测出管内液体流向。如需测压力、温度时，可以将测试座1做成四通或五通，将压力传感器和温度传感器接上即可。

根据系统的复杂程度和对系统需要了解的程度来决定液压系统到底需要安装几个测试器。从(图2-24)所示系统装3个测试器即可对系统故障部位进行判断。故障诊断分析过程图如(图2-25)所示，各测点压力表一般系统都已接好，测试器的安装如同普通管接头一样方便。测试器测得信号由给属屏蔽线输送，将输出端集中在屏蔽线长5M范围内，检测十分方便，检测时工作，不检测时可不工作。测试器内部材质是

不锈钢和铜，加之液压油的润滑，故很难损坏。

(十四)逻辑思维故障诊断程序法查找故障1.主要步骤

主要步骤分三步：步骤一由若干个阶段组成，是故障分析的具体过程；步骤二是总的结论，是对步骤-的全面总结；步骤三是对策与处理意见，意在怎样排除故障、其具体过程表示如下：

步骤一：各主要诊断阶段

阶段A……………………阶段n

A₁提出问题

A₂假设与构想

A₂-1

A₂-n

A₃分析与评定

A₃-1

A₃-n

A.得出结论

n₁提出问题

n₂假设与构想

n2-1

D2-n

n;分析与评定

n3-I

n3-n

n,得出结论

步骤二：得出总的结论

步骤三：提出对策与处理意见

如果一直不能找到故障的真正原因，或者未能找到全部原因，则应检查原诊断过程：

①各小步骤2(如A₂-1)是否假设得不周全，是否遗漏了其它还存在的原因?

②各小步骤3(如A₃-2)是否合理，是否将不应否定的也否定掉了?

③其它方面是否还有不正确的方法和结论?

2.诊断实例

一台经改装后的XZ-ZY-125型注塑机(图2-26),产生的故障是：液压系统由卸荷状态(1DT断电)转入工作状态(1DT通电),系统压力要滞后4秒钟(从1DT通电算起)才能上升到Y-100B型溢流阀的调定压力(6MPa)。

现按上述逻辑思维故障程序诊断法找出故障原因并提出解决措施。

步骤一；各主要诊断阶段

阶段A

A₁提出问题：什么原因使系统压力上升滞后?

A₂假设与构想

A₂-i油的粘度过大，引起阻尼过大，吸油困难，以致压力上升滞后；

A₂-2系统吸油部分其结构不合理，滤油器容量小或堵塞，引起吸油困难，以致压力上升滞；A₂-3单向阀I-25B密封失效(轻微),引起压力上升滞后；

A₂-换向阀V₁密封失效，或其它原因使控制油路不能完全切断，引起压力上升滞后；A₂-s系统其它部位有不太明显的泄漏部位，影响了系统压力的正常上升

A₂-6吸油管漏气(或泵本身漏气),使气体进入系统，当IDT通电后，系统内压力要先将气体压缩，压力由低到高的过程引起压力上升滞后；

A₂-,大油泵有问题，如磨损严重，装配不良等；A₂-g阀安装板设计制造有问题；

A₂-9溢流阀Y-100B,Y-25B有问题。

A₃分析与评定

A₂-1本系统采用20号液压油，符合要求，故A₂-1不成立；

A₃_₂吸油系统结构合理，吸油高度<500mm,滤油器容量选择合理，未堵塞，故A₂-2不成立；A₃_3单向阀经检查(如灌煤油静置)无泄漏，故A₂-3不成立；

A₃-4,1DT、2DT通电(或用工具顶住两电磁铁推杆),启动油泵，再用手按住阀V₁出油口，油液立

即断流(手感无压力),故A₂-4不成立；

A₃-s,2DT通电，小泵经Y-25B调压从卸荷状态转入工作状态，系统压力立即上升到调定压力(上升时间<0.5秒),说明系统不存在影响压力上升滞后的其它泄漏，故A₂-s不成立；

As-g系统工作后，未出现明显的噪声，气泡、振动与温升，可说明不存在漏气现象，故A₂-6不成立；A₃-7,油泵经检查未出现任何异常，故A₂-7不成立；

A₃-8阀板未改装、原设计正确，故A₂-g不成立；

A₃-yY-100B溢流阀是新换上的，从表面看无问题，但将其拆下装在另一台机器上同样出现压力滞后，并且，从库房掌来同样备件，也出现同样压力滞后现象。故断定，Az_9成立。

A₄得出结论；溢流阀Y-100B设计制造不合理，引起系统压力上升滞后。阶段B

B,提出问题：溢流阀Y-100B什么地方设计制造不合理，引起系统压力上升滞后?

B₂假设与构想

B₂-1溢流阀主阀芯与阀孔配合过紧，阀芯移动困难，当切断控制油后，不易回到工作位置，关闭回油口，以致压力上升困难；

B₂-2主阀弹簧太软，当控制油口关闭后，弹簧力难以推动主阀芯将回油口关闭，以致压力上升困难。

B₂-g主阀上升位移太大，控制油切断后，主阀在弹簧力的作用下往下行，这时先导阀被弹簧顶住，不能打开，主阀上腔(见图2-28)的体积随着弹簧顶主阀芯下行而增大，此腔的增大受到经阻尼孔往上腔流的流量的大小的影响，油不及时流进上腔，上腔就可能出现真空，即增大了主阀芯下行的阻力，控制油刚关阀瞬间，由于主阀上下端的压差小，故经阻尼孔流入上腔的流量也小，主阀不易下行迅速关闭回油口而建立起压力。如果使主阀芯可能拾起的位移减少，使阀芯更快地关闭回油器，主阀下腔的压力就上升得快，主阀芯两端的压力差就大，阻尼孔的流量也就大，主阀芯下

行就快，关闭回油口使压力上升到调定压力所需的速度就快，因而压力上升滞后的时间就减少了。B₁分析与评定

B₂-1检查主阀的配合，发现阀芯上下滑动自如，无任何卡紧现象，阀芯上开有均压槽，不可能产生大的液压卡紧力。故B₂-;不成立；

B₃-2改用刚度大或长的弹簧，滞后现象可明显改善，但会带来卸荷压力升高的不良现象(由原来0.1MPa升高到0.8MPa),对系统发热不利，故B₂-2不成立(不足取);

B₃_3主阀芯最大松起高度为7.5mm,现用3个环状零件，依次装在溢流阀主阀芯上(见图2-28)分别限制主阀芯上升高度1、2、3mm(实验结果是可使系统压力上升时间分别减少到3、1.5、1秒。其卸荷压力分别是0.15、0.25、0.5MPa,由此，可证明B₂-3成立。

B.得出结论：Y-100B型溢流阀设计时主阀芯抬起高度过大，造成压力上升滞后。步骤二：总结论

①Y-100B型溢流阀设计不完善，主阀芯可抬起高度过高，故主阀芯在控制油关闭后，从最高位置下行到工作位置所需的时间太长，故不易建立起压力，从而使整个系统压力上升滞后；

②大多数情况下，液压故障是由装配、操作、维护保养不善所引起的，但是，也不能忽视液压元件设计制造不合理引起故障的可能性，在诊断时，有必要作为考虑因素之一。

步骤三；处理意见

限制(减少》主阀芯抬起高度2mm,既可保证滞后时间少，又不致使卸荷压力过高。(十五)从电气和液压元件的相互关系查找液压故障

液压传动设备(机械),其控制系统一般由两部分构成。即电气部分和液压部分。负责电气或液压的人员往往不能迅速做出判断和分析。主要原因在于他们只熟悉本专业的技术，而对相关知识知之甚少。“机一电一体化”还是近些年的事。企业中既懂电，又懂机械液压的“全才”目前还极少。为了迅速准确排除液压设备故障，弄清电气和液压元件的工作原理、功能和作用，弄清它们相互之间的类比关系是有很大益处的。

1.电气和液压的共性(类比)关

如表2-9所示，对应元件之间，功能几乎相同，称之为共性关系，维修人员若掌握电气和液压功能相同的对应元件，就可凭借电气和液压知识完整地掌握整个控制系统的工作原理，一旦出故障，可以全方位地考虑问题所在。

表2—9电气与液压的共性关系

2.电气与液压的互为关条

图2-28为某液压设备电气与液压控制原理图。按下QA,中间继电器1J吸合，1DT得电吸合，原来压力油经换向阀3与二位二通行程阀4进入油缸A腔，推动活塞向右运动。活塞杆撞块压下阀4,则压力油经节流阀5进人油缸A腔，变为慢速。当缸7进给到位，压下行程开关，同时压力继电器YJ因油压升高而闭合，2J线圈得电，2DT吸合，压力油经换向阀3右位进入缸7B腔，推动活塞返回。

从图a中电磁阀控制回路看，继电器的常开触点起信号作用，控制电磁阀吸合、释放。此处电气元件为信号元件，液压元件(电磁阀)为执行元件。在图中(b),压力继电器为压力检测元件发出压力信号，控制图中(a)的2J的吸合、释放。此处液压元件为信号元件，电气元件为执行元件，环扣一环。弄清电气元件和液压元件相互之间的互为关系，即互为信号与执行的关系，当一个互为关系中无论哪个出了故障，便导致尔后的互为关系失效，从而通过电气与液压的互为关系查找液压设备故障原因。

互为关系不但发生在电气和液压元件之间，同一类元件(例如液压)自身也存在。如压力继电器是油压先升到某一调定值再接通或断开电。电磁阀则是先电的接通或断开再是油路的接通或断开，都兼有信号与执行的互为关系。弄清这些互为关系，利于查找液压故障，

3.电气和液压的互补关系

图2-29中行程开关2XK和压力继电器YJ都可发快退信号。2XK的设置是为了防止进给过程中油路发生意外变化，压力继电器过早动作使油缸进给不到位就退回，YJ的设置是确保油缸进给精确定位(碰上死挡铁压力才升高)的，而单用行程开关达不到这一要求。这种电气和液压串联发出信号就在于互相弥补，避免一些故障的发生。

(十六)用断路法查找液压故障

所谓断路法就是将液压系统某些通路，在适当位置断开(拆卸管路),用塞头堵住，以检查液压故障到底出在哪一段油路上的方法。此法在前述的“故障的实验法诊断”中已有类似说明。

下面以压粉团机为例，来查找其“油压升不上去”的故障原因。该机的电器与液压原理如(图2-29)所示。

工作循环如下：放入粉团，按下起动按钮1QA,接触器C吸合，高低压泵1与2同时起动。按下2QA按钮，继电器1J吸合，换向阀3DT动作，上油缸活塞下降。按下3QA按钮、2J吸合，2DT通电，下油缸活塞上升。上下活塞和粉团接触后油压上升，当压力升到1.5MPa时，压力继电器1YJ吸合，1DT通电，低压大流最泵1卸荷。高压小流量泵2向上、下油缸送油，油压升高到15MPa后，压力继电器2YJ吸合，时间继电器SJ经延时后动作，1J释放，3DT断电，上油缸活塞上升，这时下缸活塞仍然上升，顶出粉团。按下1TA,2DT断电，下缸活塞下降，压制过程结束。下面介绍在“低压泵卸荷高压泵继续向上下两油缸送油，油压上不去”的断路查找法：

(1)判断故障是否出在油泵2、溢流阀11和压力表4。

用断路法将图中A、B两处油路封闭，开动油泵2.如果调节溢流阀11,油压能升高，则压力上不去的原因不在泵2和阀11。如果压力上不去，则可断定故障是源于阀11,原因来自泵2的极小，来源于压力表的更少，因为此时如果只是压力表4有问题，粉团还是可以压紧的。

(2)判断故障原因是否来源于换向阀6和上油缸10。图b)中，当打开A,断掉B。如果压力上去，则原因不在换向阀6和上油缸10。如果压力上不去，则判断故障来自换向阀6或油缸10(上下腔串腔)。

(3)用上述方法，不同的断路法可依次判断故障原因是否源于①换向阀5(打开B.封闭AE);②下油缸9(打开B、E、F,封闭A);等。

(十七)计算机测试在故障诊断中的应用

计算机测试在故障诊断中的应用表现为计算机辅助监测和诊断系统，可以利用计算机的输入过程通道以多个被选定的观测点进行高速数据采集，并对这些信号进行快速的综合分析和处理(如在时序分析的基础上，建立AR模型或ARMA模型，对振动和噪声信号的频谱分析得到二维、三维全息谱图或全息瀑布谱图)。

在液压设备的故障诊断技术中，用计算机对振动、噪声和压力脉动等动态信号进行数据采集和分析处理，是常用的诊断方法之一。如前述“(十)间接检测”中所述，通过对振动信号的监测和分析来诊断元件的故障，例如利用计算机采集液压元件壳体的振动信号，并进行时域、频域以及各种经典谱和现代谱分析，从多方面提取故障特征，从而进行故障的监视与预报。又如对声学信号或泵出口处的低频微小压力脉动信号的计算机数据采集和频谱分析来诊断泵是否已经发生了气蚀现象。

总之，计算机信号采集与处理(即计算机测试技术)已经成为现代机器设备和液压系统状态监测、故障早期预报以及故障诊断的重要手段之一。可以预料，未来的测控故障诊断系统不仅大大简化系统本身的结构，而且还会引起传统测试技术的彻底变革。

五、液压系统的监测与故障的早期诊断

由于大规模和超大规模集成电路硅片的出现.微型计算机售价急剧下降，从而导致微机技术领域进一步扩大。这一技术可用于液压系统和液压元件的监测与故障的早期诊断，以避免发生停机事故。

上述的自诊断功能便是其应用例之一。这种方法较之人工监测系统和故障早期诊断有很大的优越性。人工的方法，判断的正确程度取决于监测人员的经验(包括理论与实践),“人为”的因素为主；而且在判断中从稳妥可靠方面考虑的多，因而不能充分发挥元件的潜力。如采用微机监测判断，可根据专家们的经验，集思广益，发展专家系统。一则提高判断质量，二则减少培养人工监测人员的费用和时间，三则可以在同类型系统上全部或大部分采用。

这种监测与早期诊断系统要解决的关键有二：其一为硬件，主要包括在液压测试工作中的传感器(如振动、噪声和液压油污染物及油质劣化的传感器),以及有选择一定频宽能力的带通滤波器(以滤去干扰信号)和放大器；其二为软件，即前述的专家系统软件(人工智能软件)。

例如液压油的监测可考虑以下几种方式：

①对来自泵、马达摩擦副磨粒的污染物监测可以采用液压油磨粒污染监测器。它的原理是；从系统主管道中旁路引出样油，使样油通过喷嘴冲到一块和射流方向垂直的特定金属薄膜上，油中的磨粒冲击薄膜后使它产生磨损，金属膜的截面减少，电阻值增大，在恒定电流下测量通过金属膜产生的电压降，并换算成电阻值用此值和一个同样的但不受污染油射流冲击的金属薄膜的电阻值相比较得出差值，用此电阻差值的变化速度可以判断元件的磨损情况。如系自然磨损，电阻差变化的速度斜率小。但零件加剧磨损时，斜率就会变大。这只是“定性”的叙述。在实际应用中，还要做大实验工作找出“定量”的规律。

此外还有一种较简单的在线监视油中金属磨粒增加的装置。原理是在主管道中装一个永磁体塞子、即在一个螺堵上装两块有一定间隔距离的永磁铁，从永磁铁各引一条导线，导磁磨粒(铁基和铁基金属接触下的非铁金属的磨粒)被吸附到永磁铁上并逐渐增多，最终使两块永磁铁发出“断通”信号，因此采用一个永磁体塞子得不出污染度变化的过程。但可用一组带不同间隙的永磁体塞子装到管道中以改善这种传感器的性能。

除了上述办法外，有美国UCC公司和Diagnetic公司研制的液压油污染度检查器，其工作原理是：从主管道引出的油通过一个细管以一定压力流入仪器下端，然后经过一个精密滤网流入计量缸下端推动活塞向上移动。当油中污染物把滤网网孔完全堵死时，便不再向计量缸供油，计量缸活塞的位移大体上和油中污染物含量成反比，测量计量缸的活塞位移可换算出油的污染度。因为活塞位移和通过滤网的油压力有关，所以在计算中应考虑压力。这种仪器上装有反流冲洗按钮，用以控制油流反向，把滤网上污染物冲洗干净。以备下次使用。

②油中胶状和乳状的悬浮物可用滤油器前后的压力差间接检测，油中水分国外已研制出相应的传感器进行测量，其原理估计是检测油的导电性。

上述液压传动系统的监测可表示于图2-30中。

电液伺服系统的监测，基本上与上述例相似，但要增加监测放大器的输入输出信号，电液伺服阀控制绕阻和反馈绕组电流，控制油的滤前和滤后压力和负载压力等物理量，监测放大器的输入和输出信号的目的，在于判断故障出在控制系统还是液压系统。如果电液伺服阀的控制电线断线或接线不牢，可以电绕阻电流反映出来，如果控制部分一切正常，而伺服阀跑偏，则可断定是伺服阀芯卡滞所致。