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摘要：本文在理论分析挖掘机液压系统的基础上，系统分析了挖掘机液压系统常见故障，提出了较为完善的挖掘机液压系统故障处理措施，对于提高挖掘机的可靠性水平和施工效率具有重要的意义。
关键词：挖掘机 液压系统 故障 处理措施
【分类号】：TU621
1. 引言
近年来， 由于液压系统具有体积小、易安装、功率密度大、响应快、可控制性强、工作平稳且可实现大范围的无级调速等优点，液压挖掘机是目前工程施工中使用较为广泛的一种工程机械，其行走、回转和举升、挖掘动作都是通过发动机把机械能转化为液压油的压力能来驱动液压油缸和马达工作而实现的。液压系统对挖掘机的功能和效率产生巨大的影响，液压系统的失效将会直接导致挖掘机的失效，从而造成严重的经济损失。而且挖掘机液压系统故障具有隐蔽性、多样性和复杂性等特点，因此，对液压挖掘机液压系统故障进行系统的分析并提出完善的处理措施对于提高挖掘机的可靠性具有重要意义[1-3]。
2 挖掘机液压系统的类型
按液压泵特性，液压挖掘机采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。
2.1定量系统
在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不随负载的变化而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。
2.2 变量系统
在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵-定量马达调速、定量泵-变量马达调速、变量泵-变量马达调速。
液压挖掘机采用的变量系统多采用变量泵-定量马达的组合方式实现无级变量，且都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关联，分为分功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机械，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行功率调节变量，两个油泵各拥有一个发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同，同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式[4]。
3 液压系统的故障分析及处理措施
液压油过热、进空气、污染、油泄漏是挖掘机液压系统的常见故障，这些故障大大降低了挖掘机的可靠性与效率，因此，对造成这些故障的原因进行分析并采取相应的预防措施很重要。
3.1 油过热
3.1.1 油过热的危害
（1） 导致液压油粘度下降，严重时甚至使挖掘机无法正常工作。
（2） 液压系统零件原来正常的配合间隙因过热而受到破坏，从而导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，此外，液压油过热可能加速橡胶密封件的老化、变质、破坏，从而导致液压系统发生严重泄漏。
（3） 油液因过热易发生氧化，而形成的胶状沉积物易堵塞滤油器，导致液压系统不能正常工作。
（4） 油液因过热汽化、水分蒸发，导致液压元件受到腐蚀。
3.1.2 油过热原因分析及处理措施
（1） 油箱散热性能差。应增大油箱容积并安装冷却装置。
（2） 环境温度过高和超负荷工作时间过长。应避免长时间连续超负荷工作，必要时可使设备空载运转一段时间，待其油温下降后再工作。
（3） 液压油选择不当。应根据挖掘机液压油的各项理化指标要求合理选择。
（4） 液压油污染严重。应避免杂质和污物混入油中。
3.2 进空气
3.2.1 进空气的危害
（1）挖掘机液压油进空气后容易产生空穴和气蚀，从而破坏金属和密封材料；
（2）进空气后易产生噪音、振动和爬行现象，使液压泵的容积效率下降，能量损失增大，液压系统不能发挥应有的效能。
（3）进空气导致液压油导热性变差，致使油温升高，从而导致液压油易发生化学变化。
3.2.2 进空气的原因分析及处理措施
（1）由于接头松动或油封、密封环损坏而吸入空气。通过紧固各接头和确保油箱密封完好来保证液压系统具有良好的密封性，这样可防止外界空气进入。
（2）加油时气泡被带入油箱内并混入系统中，应规范加油操作。
（3）吸油管路及连接系统的管路被擦破、磨穿或腐蚀而使空气进入。应保证液压系统结构及管路走向合理化，保持管路的清洁，避免外界腐蚀。
3.3 污染
3.3.1 液压油的污染对液压系统的危害
（1）堵塞液压元件。污染物堵塞液压元件会影响进出油、改变其原有正常间隙和引起滤网堵塞，从而导致动作失灵，影响工作性能。
（2）加速液压元件磨损。污染颗粒在液压缸内会刮伤缸筒内表面，加速密封件的损坏，使泄漏增大，引起推力不足或者动作不稳定、爬行、速度下降、异常噪声等故障现象，严重影响系统的稳定性和可靠性。
（3）加速油液性能的劣化。污染颗粒与油液发生反应，反应生成物会腐蚀元件。
3.3.2 液压油被污染的主要原因及解决措施
（1） 系统外部不清洁。液压系统长期在粉尘污染严重的场地作业时，进油滤油器半年需更换一次。
（2） 在加油、检查油面和检修作业时，杂质被带入系统，通过被损坏的油封、密封环进入系统。
3.4 泄漏
3.4.1泄漏的危害
液压系统一旦发生泄漏，将会影响系统压力。此外，液压油泄漏还会造成环境污染，影响生产，甚至产生无法估计的严重后果。 3.4.2泄漏产生的主要原因及解决措施
（1） 设计因素。由于设计中密封结构选用不合理，密封件的选用不合乎规范；另外，由于工程机械的使用环境中具有尘埃和杂质和没有选用合适的防尘密封，致使尘埃等污物进入系统破坏密封而产生泄漏。应在选用和设计密封件的时候，考虑液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压力、工作速度高低、环境温度的变化等，选择合理的密封件，当在恶劣的环境下工作时，要选用合适的防尘密封。
（2）零部件损伤。密封件是由耐油橡胶等材料制成的，由于长时间使用发生的老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件造成泄漏。要选择合适的密封件，延长其老化时间，并注意对密封件的保护，避免其被别的部件划伤。
（3）制造和装配因素。所有的液压元件及密封部件都有严格的尺寸公差、表面处理、表面光洁度及形位公差等要求。由于在制造过程中超差，使得密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生，使其失去密封功能：液压元件在装配中的野蛮操作，过度用力将使零件产生变形，特别是用铜棒等敲打缸体、密封法兰等。这些原因都可以破坏密封而产生泄漏。应在设计和加工环节中要充分注意密封部件的设计和加工，另外要选择正确的装配方法。
4 小结
挖掘机的液压系统是其作业的核心系统，液压系统的故障会大大降低挖掘机的可靠性和效率，因此，对挖掘机液压系统常见故障和处理措施进行系统分析具有极其重要意义。液压系统常见故障有由液压油泄漏，液压油温度过高，液压油污染，进空气等，在维修的过程中，要准确找出故障点进行维修，从而确保挖掘机安全正常地运行。
参考文献：
[1] 刘忠，杨国平.工程机械液压传动原理故障诊断与排除[M].北京：机械工业出版社，2005
[2] 何清华，张大庆，郝鹏，朱建新.？？液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究[J].？中南大学学报（自然科学版）.？2006（03）
[3] 李瑰贤，于广滨，马良.基于模糊故障树直升机起落架液压系统的故障诊断方法研究[J].？机床与液压.？2007（05）
[4] 龚雪.？？工程机械智能故障诊断技术的研究现状及发展趋势[J].？机床与液压.？2011（14）
基金项目：南京交通职业技术学院大学生创新项目（CX1017）
关键词：挖掘机 液压系统 故障 处理措施
【分类号】：TU621
1. 引言
近年来， 由于液压系统具有体积小、易安装、功率密度大、响应快、可控制性强、工作平稳且可实现大范围的无级调速等优点，液压挖掘机是目前工程施工中使用较为广泛的一种工程机械，其行走、回转和举升、挖掘动作都是通过发动机把机械能转化为液压油的压力能来驱动液压油缸和马达工作而实现的。液压系统对挖掘机的功能和效率产生巨大的影响，液压系统的失效将会直接导致挖掘机的失效，从而造成严重的经济损失。而且挖掘机液压系统故障具有隐蔽性、多样性和复杂性等特点，因此，对液压挖掘机液压系统故障进行系统的分析并提出完善的处理措施对于提高挖掘机的可靠性具有重要意义[1-3]。
2 挖掘机液压系统的类型
按液压泵特性，液压挖掘机采用的液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量系统等三种类型。
2.1定量系统
在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不随负载的变化而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。
2.2 变量系统
在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调节方式有三种：变量泵-定量马达调速、定量泵-变量马达调速、变量泵-变量马达调速。
液压挖掘机采用的变量系统多采用变量泵-定量马达的组合方式实现无级变量，且都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关联，分为分功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机械，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行功率调节变量，两个油泵各拥有一个发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同，同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式[4]。
3 液压系统的故障分析及处理措施
液压油过热、进空气、污染、油泄漏是挖掘机液压系统的常见故障，这些故障大大降低了挖掘机的可靠性与效率，因此，对造成这些故障的原因进行分析并采取相应的预防措施很重要。
3.1 油过热
3.1.1 油过热的危害
（1） 导致液压油粘度下降，严重时甚至使挖掘机无法正常工作。
（2） 液压系统零件原来正常的配合间隙因过热而受到破坏，从而导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，此外，液压油过热可能加速橡胶密封件的老化、变质、破坏，从而导致液压系统发生严重泄漏。
（3） 油液因过热易发生氧化，而形成的胶状沉积物易堵塞滤油器，导致液压系统不能正常工作。
（4） 油液因过热汽化、水分蒸发，导致液压元件受到腐蚀。
3.1.2 油过热原因分析及处理措施
（1） 油箱散热性能差。应增大油箱容积并安装冷却装置。
（2） 环境温度过高和超负荷工作时间过长。应避免长时间连续超负荷工作，必要时可使设备空载运转一段时间，待其油温下降后再工作。
（3） 液压油选择不当。应根据挖掘机液压油的各项理化指标要求合理选择。
（4） 液压油污染严重。应避免杂质和污物混入油中。
3.2 进空气
3.2.1 进空气的危害
（1）挖掘机液压油进空气后容易产生空穴和气蚀，从而破坏金属和密封材料；
（2）进空气后易产生噪音、振动和爬行现象，使液压泵的容积效率下降，能量损失增大，液压系统不能发挥应有的效能。
（3）进空气导致液压油导热性变差，致使油温升高，从而导致液压油易发生化学变化。
3.2.2 进空气的原因分析及处理措施
（1）由于接头松动或油封、密封环损坏而吸入空气。通过紧固各接头和确保油箱密封完好来保证液压系统具有良好的密封性，这样可防止外界空气进入。
（2）加油时气泡被带入油箱内并混入系统中，应规范加油操作。
（3）吸油管路及连接系统的管路被擦破、磨穿或腐蚀而使空气进入。应保证液压系统结构及管路走向合理化，保持管路的清洁，避免外界腐蚀。
3.3 污染
3.3.1 液压油的污染对液压系统的危害
（1）堵塞液压元件。污染物堵塞液压元件会影响进出油、改变其原有正常间隙和引起滤网堵塞，从而导致动作失灵，影响工作性能。
（2）加速液压元件磨损。污染颗粒在液压缸内会刮伤缸筒内表面，加速密封件的损坏，使泄漏增大，引起推力不足或者动作不稳定、爬行、速度下降、异常噪声等故障现象，严重影响系统的稳定性和可靠性。
（3）加速油液性能的劣化。污染颗粒与油液发生反应，反应生成物会腐蚀元件。
3.3.2 液压油被污染的主要原因及解决措施
（1） 系统外部不清洁。液压系统长期在粉尘污染严重的场地作业时，进油滤油器半年需更换一次。
（2） 在加油、检查油面和检修作业时，杂质被带入系统，通过被损坏的油封、密封环进入系统。
3.4 泄漏
3.4.1泄漏的危害
液压系统一旦发生泄漏，将会影响系统压力。此外，液压油泄漏还会造成环境污染，影响生产，甚至产生无法估计的严重后果。 3.4.2泄漏产生的主要原因及解决措施
（1） 设计因素。由于设计中密封结构选用不合理，密封件的选用不合乎规范；另外，由于工程机械的使用环境中具有尘埃和杂质和没有选用合适的防尘密封，致使尘埃等污物进入系统破坏密封而产生泄漏。应在选用和设计密封件的时候，考虑液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压力、工作速度高低、环境温度的变化等，选择合理的密封件，当在恶劣的环境下工作时，要选用合适的防尘密封。
（2）零部件损伤。密封件是由耐油橡胶等材料制成的，由于长时间使用发生的老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件造成泄漏。要选择合适的密封件，延长其老化时间，并注意对密封件的保护，避免其被别的部件划伤。
（3）制造和装配因素。所有的液压元件及密封部件都有严格的尺寸公差、表面处理、表面光洁度及形位公差等要求。由于在制造过程中超差，使得密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生，使其失去密封功能：液压元件在装配中的野蛮操作，过度用力将使零件产生变形，特别是用铜棒等敲打缸体、密封法兰等。这些原因都可以破坏密封而产生泄漏。应在设计和加工环节中要充分注意密封部件的设计和加工，另外要选择正确的装配方法。
4 小结
挖掘机的液压系统是其作业的核心系统，液压系统的故障会大大降低挖掘机的可靠性和效率，因此，对挖掘机液压系统常见故障和处理措施进行系统分析具有极其重要意义。液压系统常见故障有由液压油泄漏，液压油温度过高，液压油污染，进空气等，在维修的过程中，要准确找出故障点进行维修，从而确保挖掘机安全正常地运行。
参考文献：
[1] 刘忠，杨国平.工程机械液压传动原理故障诊断与排除[M].北京：机械工业出版社，2005
[2] 何清华，张大庆，郝鹏，朱建新.？？液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究[J].？中南大学学报（自然科学版）.？2006（03）
[3] 李瑰贤，于广滨，马良.基于模糊故障树直升机起落架液压系统的故障诊断方法研究[J].？机床与液压.？2007（05）
[4] 龚雪.？？工程机械智能故障诊断技术的研究现状及发展趋势[J].？机床与液压.？2011（14）
基金项目：南京交通职业技术学院大学生创新项目（CX1017）