關鍵詞：液壓傳動系統故障診斷職業教育
工程機械是國家工業發展和基礎建設的重要設備，具有強大的工作能力、較高的功率密度，在重大工程中發揮着重要作用。液壓傳動技術是工程機械的核心技術，現如今，液壓技術的應用程度已經成為衡量一個國家工業水平的重要指标。當代職業教育相關專業更應重視液壓技術的使用和維護。
一、液壓系統的組成
1.動力元件
動力元件是一種能量轉化裝置，通過聯軸器将電動機的機械能轉化為工作介質也就是油液的壓力能，源源不斷地為系統提供有壓力的液壓油，可以看作系統的“心髒”。液壓系統常用的動力元件是液壓泵。
2.執行元件
執行元件也是能量轉化裝置，但其轉化過程與動力元件恰好相反，是将系統中液體的壓力能轉化為執行元件的機械能，驅動機器設備完成預定的工作，可以看作系統的“手和腳”。液壓系統常用的執行元件為液壓缸和液壓馬達兩種。
3.控制元件
控制元件主要控制系統中油液的方向、壓力和速度，是液壓系統完成各種動作的保證。液壓控制閥的種類有很多，而且随着科技的不斷發展，工業設備對液壓控制閥的要求也越來越高。
4.輔助元件
輔助元件是液壓系統中不可或缺的“配角”，它對系統的效率、溫升、噪音、性能以及壽命的影響非常大。
5.工作介質
工作介質是液壓系統能量的載體，主要用來傳遞運動和動力，現階段常用的工作介質是液壓油。
二、液壓系統的主要故障診斷與教學策略液壓傳動系統的故障大緻包括洩漏、振動、噪音、發熱、系統壓力或動力不足等，同種故障可由不同的液壓元件造成。另外液壓系統均在密閉的狀态下才能正常工作，這就使得故障更加難以診斷，因此隻能對系統中的各元件依次進行排除。
1.動力元件
液壓泵的種類可以分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等，但按照工作原理來講都屬于容積泵。液壓泵的主要故障一般是輸出流量不足或者無油液輸出、工作時出口壓力無法建立、噪音和振動等。
液壓泵通電後油液輸出流量不足或無流量現象可由以下原因造成：首先檢查控制線路連接和液壓泵轉速問題，線路接反會導緻液壓泵反轉，出口無油液輸出且會對個别液壓泵造成不同程度的損壞，如葉片泵；然後檢查吸油管位置和油液狀态，吸油管漏氣、吸油口露出液面或者吸油高度太大均會導緻液壓泵流量降低甚至零輸出，油液溫度太低會使其黏度增加，進而形成較大的吸油阻力；最後檢查是否有設備老化引起的故障，如油管及密封元件老化漏氣、吸入管路被污物阻塞、配合端面磨損拉傷等。
工作時泵流量不足均可以造成出口壓力無法建立或者壓力過低，除此之外，對于一些使用配油裝置的液壓泵來說，配油盤與轉子端面接觸不良或有較大污物插入，經長期使用配油盤端面磨損、拉傷等均能使液壓泵輸出壓力降低。
液壓泵在使用過程中出現噪聲過大、振動的現象，首先考慮是否是吸油不足造成，吸油管堵塞或者油箱内油液位太低吸入空氣均會使液壓泵産生噪聲；油箱中油液混入氣體，進入液壓系統中，氣泡進入高壓區後會被壓破産生氣穴現象發出強烈噪聲；其次檢查泵與原動機之間的連接是否精确，聯軸器安裝過程中産生的超差會使機器産生振動，長期使用會産生磨損發出噪音。
在教學過程中若要學生掌握此部分内容，必須指導學生對液壓泵進行拆裝。通過教學可以使學生對液壓系統動力部分的結構組成和特點有更深層次的理解。由于一些動力元件比較複雜，拆裝需要一定的技巧（如葉片泵、柱塞泵），因此可利用分組的形式進行教授，以培養學生分析問題、解決問題以及團結協作的能力。
2.執行元件
（1）爬行現象。所謂爬行就是指執行元件在運動的過程中出現時走時停、忽快忽慢等交替的現象。首先排查液壓缸之外的原因，如油液中是否混入了氣體。對于新液壓缸，在安裝的過程中可以通過排氣塞将液壓缸中的氣體排出，對于難以排淨的現象，必須使用向缸内灌注油液的方法将空氣排掉；對于已經投入使用的液壓缸，排氣主要通過開機後空行程多運動幾次和減少氣體混入的方式。
最後排查液壓缸自身原因，主要包括液壓缸制造精度和裝配精度，活塞杆與活塞中心軸線必須同缸蓋和缸體中心軸線保持在公差要求的範圍内。長期使用的液壓缸，會在缸體内壁産生疲勞點蝕，同樣會造成液壓缸爬行。
（2）動力不足。液壓缸或者電動機運動速度降低、輸出扭矩不足，可能是由于液壓泵或者溢流閥出現故障引起的，可通過檢查相應元件工作情況進行排除；也可能是由于執行元件内洩漏過大造成的，如密封損壞；或是大顆粒雜質進入腔體内也可以使滑動部位卡住，造成執行元件運動速度慢。
執行元件相對于動力元件來說略微簡單一些，尤其是規格較小的液壓缸，學生可以自行拆卸，了解其内部結構特點，直觀地感受液壓缸的密封形式，活塞與缸體間、端蓋與缸體間、活塞杆與活塞之間。
可讓學生對比液壓馬達動力元件，葉片馬達既可正傳又可以反轉，而其他液壓泵不行，其在結構上存在哪些不同。通過對比可以讓學生能深刻地理解執行元件的功能和工作原理，便于在今後工作中使用、檢測和維護執行元件。
3.控制元件
液壓控制閥是液壓傳動系統實現其主要功能的靈魂部件，它可以控制各類機械相互協調，最終使執行元件完成預定工作。雖然液壓控制閥的種類繁多，但此類元件容易出現的故障大體可以分為以下幾類。
（1）功能失效。方向控制閥不能改變油液方向、壓力控制閥無法實現壓力調節、流量控制閥不能節流等，液壓控制閥不能實現自身控制功能，大多是由于閥芯卡住，無法實現與閥體的相對運動而造成失效。
導緻閥芯不能正常移動的原因有污物卡住閥芯或者堵塞洩油孔；閥腔和閥芯配合面劃傷或者經磨損間隙過大緻使閥芯偏斜；對于電磁閥，電磁鐵線圈損壞無法産生吸引力。
（2）振動與噪音。控制閥在使用過程中會出現振動和噪聲的現象，可從以下幾方面進行排查。油液中是否混入空氣，氣泡經過低壓區時體積較大，進入高壓區後被壓潰便會産生氣穴現象，形成振動發出噪聲；主閥芯和閥體精度差，工作時有移動遲滞，反應不靈敏的現象；濾油器、阻尼孔等較小的孔道堵塞，使油液流通不暢，造成壓力波動大而産生振動；控制閥内部零件故障，如鎖緊螺母松動，主彈簧強度不夠使閥芯卡住等。
講解此部分故障排除時，可由老師先做演示，提出注意事項，再由學生親自操作。這是因為控制元件加工制造精密，零件相對較小且比較複雜，學生稍不注意就會造成拆裝後零件缺失或者剩餘。
4.輔助元件
輔助元件是液壓系統不可或缺的組成部分，如果此部分出現故障将直接影響整個系統的工作效率和其他元件的使用壽命。
油箱故障可以使油液中的雜質、氣體增多，造成堵塞和振動發熱，降低其他元件的使用壽命；油管和管接頭故障使系統壓力下降，無法正常工作；過濾器堵塞會使造成液壓泵吸油不充分從而産生氣穴現象，或者回油阻力過大使系統反應遲緩等。
5.工作介質
常用的工作介質是液壓油，液壓系統中75%以上的故障和油液的污染有關，所以保持油液的清潔是液壓系統能夠正常工作的關鍵，減少油液中雜質的手段是使用合适的過濾器，使進入到液壓系統中的油液污染度降低。
液壓油具有一定的保質期，在生産中要注意更換。污染物的進入和高溫均會加速液壓油氧化。據研究表明，60℃以上随溫度升高液壓油氧化速度也會增快。氧化會導緻液壓油黏度突然上升，使系統油液流速減慢，産生大量的熱；同時，液壓油氧化會産生酸性成分，腐蝕金屬，影響系統正常工作。
不同的工況、不同地區，選用液壓油的牌号有所不同，牌号選錯會影響整個系統的工作效率，甚至無法正常工作。
在液壓系統故障排查時還有一類普遍存在的故障--洩漏，它存在于系統的各個部位，洩漏是無法消除的，這也是限制液壓設備壓力進一步提高和效率低下的主要影響因素。正常工作的液壓系統是存在洩漏的，隻是将洩漏量控制在了一定的範圍内，超出這個範圍，就會對液壓系統造成影響。
洩漏分為内洩和外洩，其産生原因大緻分為三方面。
一是元件的自身結構缺陷。如外齧合齒輪泵的齒輪端面與端蓋的軸向間隙，此處間隙大、洩漏途經短，雖然可以通過增加浮動軸套進行改善，但無法消除，因為軸向間隙過小會增加摩擦損失，同樣會降低效率。
二是密封元件損壞。安裝時造成密封元件表面劃傷，會給密封處造成洩漏隐患；有些密封元件缺少彈性（如組合密封中的滑環），往往要使用油或熱吹風加熱的方法使其膨脹軟化，再進行安裝，切不可強行裝入；長期使用的密封元件，經磨損擠壓剪切等超出了自動補償的能力，造成密封失效而洩漏。
三是管路堵塞引起壓力過高，緻使管路連接中最薄弱的環節産生破損而洩漏，此類洩漏可通過維修保養避免。
三、小結
以上液壓系統故障在實際教學中可利用實訓教室進行一體化講解，學生可以通過聽、看、操作等方法進行排除。掌握液壓系統的組成及常見故障診斷，可使機械類專業學生在今後工作中更好地使用相關設備，提高生産效率，延長設備使用壽命，降低企業生産成本，在增強自身的崗位競争力方面有着不可估量的意義。
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（作者單位：天津市機電工藝學院）