[摘要]液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)出現(xiàn)故障直接影響教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)。液壓系統(tǒng)的損壞與失效往往發(fā)生在裝置的深層內(nèi)部，為找出差動(dòng)回路實(shí)驗(yàn)中液壓缸不能運(yùn)動(dòng)的故障，采用了因果關(guān)系圖將故障原因化整為零，分類深入地去追究引起故障的不同原因，并用排除法對(duì)原因進(jìn)行一一排除，最終達(dá)到修復(fù)的目的。

[關(guān)鍵詞]差動(dòng) 故障 液壓缸 三位四通電磁換向閥 污染

一、引言

QCS014裝拆式液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（如圖1）是我校用于《液壓傳動(dòng)》課程教學(xué)和教師用于科研的實(shí)驗(yàn)裝備。在此裝置上學(xué)生可以認(rèn)識(shí)液壓元件，也可以進(jìn)行液壓元件的自由拆裝及十二種液壓基本回路的連接實(shí)驗(yàn)。并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，利用電氣矩陣板進(jìn)行自動(dòng)控制；學(xué)生也可自己擬定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，測(cè)量實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行理論分析或驗(yàn)證，達(dá)到綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)基本原理去分析和解決工程問(wèn)題的能力。但在一次學(xué)生進(jìn)行增速回路即差動(dòng)連接回路的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，液壓缸在無(wú)任何征兆的情況下突然停止運(yùn)動(dòng)。重新連接回路、啟動(dòng)電機(jī)和液壓泵，液壓缸均不再響應(yīng)，至此實(shí)驗(yàn)中斷。為了盡快找出事故的原因，我們針對(duì)此次出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了多方面的分析和研究。

2．實(shí)驗(yàn)原理及故障現(xiàn)象

QCS014裝拆式液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的油路由固定油路和可拆式油路兩部分組成，其中固定式油路的連接是本實(shí)驗(yàn)臺(tái)原本連接好的油路（如圖2所示）。在此回路中，定量泵YB1—4、變量泵YBX—16和溢流閥Y1—10B、Y1—25B已經(jīng)接入油路中，并在二泵的出口處均已接入壓力表P1和P2。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)讓學(xué)生先檢查此油路中的油箱、油管、管接頭和電線等是否已接好。

下面所做實(shí)驗(yàn)是要求在固定連接油路的基礎(chǔ)上，進(jìn)行可拆油路的連接。在有些機(jī)構(gòu)中特別是各種機(jī)加工機(jī)床中，需要二種運(yùn)動(dòng)速度，快速運(yùn)動(dòng)時(shí)負(fù)載小，要求流量大壓力低；慢速時(shí)負(fù)載大，要求流量小壓力高。因此，在單泵供油系統(tǒng)中，如不采用差動(dòng)回路，則慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)必有大量油量從溢流閥溢回油箱，造成很大的功率損耗，并使油溫升高。因此差動(dòng)連接回路實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)好液壓傳動(dòng)課程，并在今后能應(yīng)用于工作實(shí)際的最好的實(shí)踐，是我們每次必做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。其系統(tǒng)原理如圖3所示，要求學(xué)生記錄下各段運(yùn)行的時(shí)間及觀察速度的快慢。

實(shí)驗(yàn)步驟為：①把34E—10B和23E—10B換向閥中的1ZT、2ZT、3ZT用一根插頭線對(duì)應(yīng)插入在實(shí)驗(yàn)臺(tái)側(cè)面板“輸出信號(hào)”插座內(nèi)。②把行程開(kāi)關(guān)插頭線對(duì)應(yīng)插入左側(cè)面板“輸入信號(hào)”插座內(nèi)（側(cè)板2XK、3XK、1XK）。③依據(jù)工況表動(dòng)作順序，用小型插頭對(duì)應(yīng)插入在矩陣板上的插座內(nèi)（X）處。④旋松溢流閥，啟動(dòng)YB1—4泵，調(diào)節(jié)溢流閥壓力為2MPa；調(diào)節(jié)單向調(diào)速閥（調(diào)至較小開(kāi)口）。⑤把選擇開(kāi)關(guān)指向“順序位置”，先按“復(fù)位”，再按“啟動(dòng)”，工作臺(tái)上的液壓缸即可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)——工進(jìn)——快退的自動(dòng)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

在最近的一次實(shí)驗(yàn)中，上述步驟均已完成，但液壓缸最終不再運(yùn)動(dòng)，未能實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的動(dòng)作循環(huán)。經(jīng)觀察，接在溢流閥處的測(cè)壓點(diǎn)1處壓力表P1的讀數(shù)為2MPa，在實(shí)驗(yàn)中有漏油現(xiàn)象發(fā)生。而在34E—10B三位四通電磁閥上面接的壓力表讀數(shù)顯示為零，且此處一直無(wú)漏油現(xiàn)象發(fā)生。

三、故障原因

實(shí)驗(yàn)臺(tái)投入使用已十幾年，但每年用于學(xué)生的《液壓傳動(dòng)》課程實(shí)驗(yàn)的次數(shù)不是太多，并非很高的使用率，實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)在正常的使用期內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中壓力表P1處有壓力，說(shuō)明溢流閥在起調(diào)定壓力的作用，且在未接好的情況下，此處時(shí)常有漏油現(xiàn)象，說(shuō)明有壓力油通過(guò)。假設(shè)34E—10B三位四通電磁換向閥工作，則油液流過(guò)換向閥到液壓缸前部，應(yīng)稍有一點(diǎn)局部壓力損失和沿程壓力損失，此處的壓力表應(yīng)稍低于2MPa。若是液壓缸由于某種原因而卡死不動(dòng)，則液壓油積聚缸前，此處的壓力應(yīng)為2MPa，測(cè)壓點(diǎn)2處不應(yīng)為零，且此處在泵運(yùn)行時(shí)從未發(fā)現(xiàn)漏油現(xiàn)象，說(shuō)明三位四通換向閥根本就無(wú)油液流過(guò)，那么就可判定34E—10B三位四通電磁換向閥出現(xiàn)故障。故障的原因可能有以下幾種情況：

（1）電磁鐵1ZT的線圈可能已燒壞，或電磁鐵的推力不夠，又或是連接電磁鐵的電氣線路出現(xiàn)故障，造成此換向閥無(wú)法換到左位工作，而是一直處于中間堵截的位置，造成油液無(wú)法通過(guò)而斷流。

（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)在長(zhǎng)期的使用時(shí)，閥體和閥芯一直在相對(duì)的移動(dòng)，由于受力不均或油溫過(guò)高等原因很可能造成變形，從而導(dǎo)致間隙過(guò)小阻力過(guò)大而卡死；或因彈簧疲勞而折斷造成卡死；也可能是閥芯因油液污染形成的大顆粒雜質(zhì)卡死在閥體間隙中，閥芯無(wú)法移動(dòng)換向，從而使液流阻斷。

（3）油液可能嚴(yán)重污染使換向閥口堵塞而無(wú)法通流。

液壓缸不運(yùn)動(dòng)的原因，可用故障因果分析圖一目了然的表達(dá)出來(lái)，如圖4所示。

四、故障排除

通過(guò)對(duì)造成故障的各個(gè)原因進(jìn)行詳盡的分析、研究，要排除實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓缸的運(yùn)動(dòng)故障，必須從以下方面著手解決。

（1）液壓油的污染問(wèn)題。液壓油的使用期限，應(yīng)根據(jù)油液的品種、設(shè)備的工作環(huán)境和運(yùn)行工況等的不同而區(qū)別對(duì)待。液壓系統(tǒng)中油液推薦的更換周期如下表1所示。

QCS014液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)配用的是牌號(hào)為L(zhǎng)—HL32普通液壓油，其換油期限應(yīng)為12到18個(gè)月，或者按2000小時(shí)左右的推薦值更換新油也可。因液壓油在經(jīng)一段時(shí)間的使用后，由于劣化、雜質(zhì)和水分的混入等，而改變了液壓液原有的性質(zhì)，成為縮短液壓裝置運(yùn)行壽命或引發(fā)事故的原因。我們實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的液壓油已使用多年未更換，且工作臺(tái)面上的漏油往往是混著雜質(zhì)流入油箱。入油箱時(shí)雖有濾油裝置，但此處的濾網(wǎng)很粗，過(guò)濾效果不夠理想。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)油液已不透明，顏色變?yōu)榘底厣?。由于我們的?shí)驗(yàn)條件有限，在出現(xiàn)故障后，我們對(duì)油液做了簡(jiǎn)單的測(cè)污試驗(yàn)——用吸墨紙（濾紙）進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)：把一滴油滴到一片吸墨紙上，干后紙上出現(xiàn)了明顯的環(huán)形痕跡，且中間有明顯的深色斑點(diǎn)，淡色油液向四外散開(kāi)，如圖5（a）所示。此現(xiàn)象說(shuō)明油液已嚴(yán)重污染，它的污染物可能造成閥芯卡死或閥口的堵塞，使閥不能換向。在這種情況下，必須首先更換新油才能繼續(xù)下一步的排除。圖5(b)所示為油液仍可正常使用不需更換的情況。

（2）閥體、閥芯變形問(wèn)題。要解決此問(wèn)題必須把34E—10B三位四通電磁換向閥從實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上拆下，然后打開(kāi)內(nèi)部，檢查是否存在閥體、閥芯變形和污染物卡死及彈簧折斷等情況，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。

（3）1ZT電磁鐵損壞或推力不足。打開(kāi)三位四通電磁換向閥的電磁鐵線圈檢查一下看是否燒壞，或電線接頭接觸情況，經(jīng)仔細(xì)檢查并未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為了防止存在隱蔽故障而未發(fā)現(xiàn)，在這種情況下我們更換上了一個(gè)備用的34E—10B三位四通電磁換向閥，接入線路后重新啟動(dòng)電機(jī)和液壓泵，液壓缸還是未運(yùn)動(dòng)起來(lái)，說(shuō)明不是此換向閥的問(wèn)題。（4）檢查電氣線路。檢查小插頭處的接觸情況及電氣矩陣板后面的電路和側(cè)板的電路連接是否完好。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析和一步步的排查，最終找出是因電氣線路時(shí)間長(zhǎng)而出現(xiàn)老化、接觸斷開(kāi)問(wèn)題。由圖6可知，由于通電時(shí)輸入電源指示正常，說(shuō)明控制線路工作正常。分別啟動(dòng)兩液壓泵時(shí)，泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，說(shuō)明繼電器1C和2C線路工作正常。液壓閥不動(dòng)作說(shuō)明繼電器3C有故障。經(jīng)分別測(cè)量1、2、3、4與5之間的電壓均正常，而電阻為無(wú)窮大表明1-5間有斷點(diǎn)。經(jīng)排查證明問(wèn)題在繼電器3C處的線路故障。經(jīng)對(duì)電氣線路的檢修，即排除了液壓缸不運(yùn)動(dòng)這一故障。

五、結(jié)論

液壓系統(tǒng)的損壞與失效，往往發(fā)生在裝置的深層內(nèi)部，比較隱蔽，難以直接觀察到故障的原因。且由于液壓元件不便拆裝，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件又有限，液壓故障往往是一個(gè)癥狀對(duì)應(yīng)一個(gè)系列故障原因。要對(duì)每一個(gè)故障原因進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)和分類，用因果關(guān)系圖可將故障原因化整為零，深入地去追究引起故障的不同原因，并用排除法對(duì)原因進(jìn)行一一排除，最終找到故障所在而使問(wèn)題得以解決。

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（作者單位：河南中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院）