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摘要：当前，矿山采掘设备多数应用液压系统，由于矿山环境恶劣，液压系统在矿山机械的运用存在着许多局限，因此，熟悉了解矿山液压机械系统故障及采用快速、正确判断故障部位的方法，对于液压系统故障的迅速诊断及维修尤为重要。
关键词：矿山机械；液压系统；故障诊断
中图分类号：TD407文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0030－02
随着我国矿山机械的快速发展，液压技术在矿山岩石钻进、铲装、运输、破碎及选矿等设备已得到广泛的应用，扮演着重要的角色。由于工作环境恶劣，作业时间长，任务重，引发液压系统故障的因素较多，液压装置对污染敏感，且液压系统通常是封闭运行，损坏与失效常发生于内部，使得故障原因复杂，部位难以确定，同时，多样的故障形式也使检测与判断更困难。因此，对矿山机械液压系统多数存在的故障进行处理有着重要的意义。
1矿山机械液压系统常见故障
1.1系统噪声和振动大
阀弹簧、空气进入液压缸、管内油流流速激烈、阀换向、压力阀、液控单向阀工作不良引起系统共振。
1.2系统压力不正常
1.2.1压力不足
溢流阀旁通阀损坏，减压阀设定值太低，集成通道块设计有误，减压阀损坏，泵、马达或缸损坏、内泄大。
1.2.2压力不稳定
油中混有空气，溢流阀磨损、弹簧刚性差，油液污染、堵塞阀阻尼孔，蓄能器或充气阀失效，泵、马达或缸磨损。
1.2.3压力过高
减压阀、溢流阀、卸荷阀的设定值不对、堵塞或损坏，变量机构不工作。
1.3系统动作不正常
1.3.1系统压力正常执行元件无动作
电磁阀中电磁铁有故障，限位或顺序装置不工作或调得不对，机械故障，无指令信号，放大器不工作或调得不对，阀不工作，缸或马达损坏。
1.3.2执行元件动作太慢
泵输出流量不足或系统泄漏太大，油液黏度太高或太低，阀的控制压力不够或阀内阻尼孔堵塞，外负载过大，放大器失灵或调得不对，阀芯卡涩，缸或马达磨损严重。
1.3.3动作不规则
压力不正常，油中混有空气，指令信号不稳定，放大器失灵或调得不对，传感器反馈失灵，阀芯卡涩，缸或马达磨损或损坏。
1.4系统液压冲击大
（1）换向时产生冲击。换向时瞬时关闭、开启，造成动能或势能相互转换时产生冲击。
（2）液压缸在运动中突然被制动或到达终点时。液压缸运动有很大动量和惯性，突然被制动或发生碰撞，引起较大压力增值产生冲击。
1.5系统油温过高
设定压力过高。溢流阀、卸荷阀、压力继电器等卸荷回路元件工作不良或调定值不适当。卸压时间短。阀的漏损大，卸荷时间短。高压小流量、低压大流量时，由溢流阀溢流。因黏度低或泵故障，增大泵内泄漏使泵壳温度升高。油箱结构不合理或油量不足。蓄能器、冷却器容量不足或有故障。
2其他故障
2.1泵不出油
（1）未接通电源或电路及元件故障造成电动机轴不转动，或电动机转向不对使泵反转。
（2）电动机发热跳闸。溢流阀调压过高，超载荷后闷泵，溢流阀芯卡死或阻尼孔堵塞，泵出口单向阀装反或阀芯卡死而闷泵，电机故障。
（3）泵内部滑动副卡死。
（4）泵不吸油：油箱油位过低；吸油过滤器堵塞；泵吸油管上阀门未打开；泵或吸油管密封不严；吸油高度超标，吸油管细长弯头多；吸油过滤器精度太高，通油面积小；油黏度太高；叶片泵叶片未伸出或卡死；叶片泵变量机构不灵，偏心量为零；柱塞泵变量机构失灵，加工精度差，装配不良，间隙太小，内部摩擦阻力太大，活塞及弹簧芯轴卡死，个别油道有堵塞及油液脏，油温高零件热变形等。柱塞泵缸体与配油盘之间不密封；叶片泵配油盘与泵体之间不密封。
2.2泵噪声大
（1）吸空现象严重。吸油过滤器局部堵塞，阻力大；吸油管距油面较近；吸油位置太高或油箱液位太低；泵和吸油管口密封不严；油的黏度过高；泵的转速太高；吸油过滤器过流面积过小；非自吸泵辅助泵供油不足或有故障；油箱上的空气过滤器堵塞；泵轴油封失效。
（2）吸入气泡。油液中溶解一定量的空气；回油涡流强烈生成泡沫；管道内或泵壳内存有空气；吸油管浸入油面的深度不够。
（3）液压泵运转不良。定子环内、齿轮精度低、摆差大造成泵内轴承、零部件磨损严重或破损。
（4）泵的结构因素。困油严重，流量脉动和压力脉动大。
（5）泵安装不良。泵轴与电动机轴和联轴器同轴度差，并有松动。
2.3泵出油量不足
（1）泵内部滑动零件磨损严重。①叶片泵配油盘端面、齿轮端面与测板磨损严重；②齿轮泵因轴承损坏，使泵体孔磨损严重；③柱塞泵柱塞与缸体孔、配油盘与缸体端面磨损严重。
（2）泵装配不良。①定转子，柱塞/缸体，泵体/侧板间隙大；②泵盖上螺钉拧紧力矩不匀或松动；③叶片和转子反装。
2.4压力不稳定，流量不稳定
电动机、机械驱动机构输出功率过小，是由于排量选大或压力过高造成的。个别叶片在转子槽内间隙大，高压油向低压腔流动；油液过脏，个别叶片在转子槽内卡住；个别柱塞与缸体间隙大，漏油大；结构因素；供油波动；吸气现象。
2.5异常发热
（1）装配不良。①间隙不当；②装配质量差，传动部分同轴度低，轴承质量差，或安装时未清洗干净，运转时别劲；③经过轴承的润滑油排油口不畅通，回油口螺塞未打开，油道未清洗干净。
（2）油液质量差。油液的黏－温特性差，黏度变化大；油中含有大量水分。
（3）管路故障。泄吸油管压扁或堵死，吸泄油管管径细、弯头太多不能满足排油要求；外界热源高，散热条件差，内泄大。
2.6轴封漏油
（1）安装不良。密封件唇口装反；骨架弹簧脱落；轴倒角不当，密封唇口翻开，装轴时脱落，密封唇部黏有异物，密封唇口通过花键轴时被拉伤；油封装斜；装配时油封严重变形，沟槽内径尺寸或沟槽倒角小；密封唇翻卷。①轴倒角太小；②轴倒角处太粗糙。
（2）轴和沟槽加工不良。①轴加工错误，轴颈不适宜；轴倒角不合要求，使弹簧脱落；轴颈外表有损伤；轴颈表面粗糙。②沟槽加工错误，沟槽不合适或损伤，造成油封装斜、油从外周漏出。
（3）油封缺陷。油封质量不好，不耐油或对液压油相容性差，变质、老化、失效造成漏油。
（4）泄油孔被堵泄油增加。密封唇口变形，接触面增加，摩擦产生热老化，油封失效；泄油管未打开或未接泄油管。
2.7液压控制系统故障
（1）控制信号输入系统后，执行元件不动作；检查系统油压，判断液压泵、溢流阀工作情况；检查执行元件是否有卡锁现象；检查伺服放大器的输入、输出电信号；检查电液伺服阀的电信号有输入和有变化时，液压输出是否正常，用以判断电液伺服阀是否正常。
（2）控制信号输入系统后，执行元件向某一方向运动到底；检查传感器是否接入系统；检查传感器的输出信号与伺服放大器是否误接成正反馈；检查伺服阀可能出现的内部反馈故障。
（3）执行元件零位不准确。检查伺服阀的调零偏置信号、调零、颤振信号是否正常。
（4）执行元件出现振荡或滞后输入信号的变化。检查伺服放大器的放大倍数、系统油压、传感器的输出信号、执行元件和运动机构之间的游隙。
3故障诊断方法
3.1主观诊断技术
它是指维修人员利用简单的诊断仪器，凭借个人的实践经验，分析判断故障产生的原因和部位，包括直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法、堵截法等。
3.1.1直觉经验法
直觉经验法指维修人员凭感官和经验，通过看、听、摸、闻、问等方法。判断故障原因：看执行元件是否爬行、无力、速度异常，液位高度、油液变质、外泄漏，测压点工作压力是否稳定，各连接处有无泄漏及泄漏量。听泵和马达有无异常声响、溢流阀尖叫声、软管及弯管振动声等。摸系统元件的油温和冲击、振动的大小。闻油液是否变质、轴承烧坏、油泵烧结等。询问设备操作者，了解液压系统平时工况、元件有无异常、设备维护保养状况、出现过的故障和排除方法。
3.1.2参数测量法
参数测量法指通过测得系统回路中所需点处工作参数，将其与系统工作正常值比较，即可判断出是否有故障及故障所在部位。
3.1.3逻辑分析法
逻辑分析法指根据元件、系统、设备三者逻辑关系和故障现象，通过研究液压原理图和元件结构，进行逻辑分析，找出故障发生部位。
3.1.4堵截法
堵截法指根据液压系统的组成及故障现象，选择堵截点；堵截法观察压力和流量的变化，进而找出故障原因及部位。
3.2仪器诊断技术
根据液压系统的压力、流量、温度、噪声、震动、油的污染、泄露、执行部件的速度、力矩等，通过仪器显示或计算机运算得出判断结果。诊断仪器有通用型、专用型、综合型，包括铁谱记录法、震动诊断法、声学诊断法、热力学诊断法等。例如铁谱记录法，通过分析铁粉图谱，根据铁粉记录图片上的磨损粉末、大小、颜色等信息，准确得到液压系统的磨损与腐蚀的程度和部位，并可对液压油进行定量污染分析和评价，做到在线检测和故障预防。
3.3智能诊断技术
指模拟人脑机能，有效获取、传递、处理、再生、利用故障信息，运用大量独特的专家经验和诊断策略，识别和预测诊断对象。包括模糊诊断法、专家系统诊断法、神经网络系统诊断法等。其中，基于人工智能的专家诊断系统，是计算机模仿某一领域内有经验的专家解决问题的方法，将故障现象输入计算机，计算机根据输入现象及知识库中的知识，按推理集中存放的推理方法，推算出故障原因，并提出维修或预防措施。
4结束语
综上所述，要做好故障诊断工作，必须熟悉液压元件的工作特性和液压系统的结构、工作原理，掌握液压元件、辅件、系统的配置关系及工作条件和环境要求。建立健全设备技术状况检查、维护、修理制度和故障技术档案，积累数据和设备运转记录。
参考文献：
［1］吴友艳.工程机械现场的应急维修技巧［J］.中国商界（下半月），2008（4）.
［2］全子明.工程机械液压传动系统的故障分析与维修处理［J］.广东建材，2009（5）.
（编辑：王昕敏）
关键词：矿山机械；液压系统；故障诊断
中图分类号：TD407文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0030－02
随着我国矿山机械的快速发展，液压技术在矿山岩石钻进、铲装、运输、破碎及选矿等设备已得到广泛的应用，扮演着重要的角色。由于工作环境恶劣，作业时间长，任务重，引发液压系统故障的因素较多，液压装置对污染敏感，且液压系统通常是封闭运行，损坏与失效常发生于内部，使得故障原因复杂，部位难以确定，同时，多样的故障形式也使检测与判断更困难。因此，对矿山机械液压系统多数存在的故障进行处理有着重要的意义。
1矿山机械液压系统常见故障
1.1系统噪声和振动大
阀弹簧、空气进入液压缸、管内油流流速激烈、阀换向、压力阀、液控单向阀工作不良引起系统共振。
1.2系统压力不正常
1.2.1压力不足
溢流阀旁通阀损坏，减压阀设定值太低，集成通道块设计有误，减压阀损坏，泵、马达或缸损坏、内泄大。
1.2.2压力不稳定
油中混有空气，溢流阀磨损、弹簧刚性差，油液污染、堵塞阀阻尼孔，蓄能器或充气阀失效，泵、马达或缸磨损。
1.2.3压力过高
减压阀、溢流阀、卸荷阀的设定值不对、堵塞或损坏，变量机构不工作。
1.3系统动作不正常
1.3.1系统压力正常执行元件无动作
电磁阀中电磁铁有故障，限位或顺序装置不工作或调得不对，机械故障，无指令信号，放大器不工作或调得不对，阀不工作，缸或马达损坏。
1.3.2执行元件动作太慢
泵输出流量不足或系统泄漏太大，油液黏度太高或太低，阀的控制压力不够或阀内阻尼孔堵塞，外负载过大，放大器失灵或调得不对，阀芯卡涩，缸或马达磨损严重。
1.3.3动作不规则
压力不正常，油中混有空气，指令信号不稳定，放大器失灵或调得不对，传感器反馈失灵，阀芯卡涩，缸或马达磨损或损坏。
1.4系统液压冲击大
（1）换向时产生冲击。换向时瞬时关闭、开启，造成动能或势能相互转换时产生冲击。
（2）液压缸在运动中突然被制动或到达终点时。液压缸运动有很大动量和惯性，突然被制动或发生碰撞，引起较大压力增值产生冲击。
1.5系统油温过高
设定压力过高。溢流阀、卸荷阀、压力继电器等卸荷回路元件工作不良或调定值不适当。卸压时间短。阀的漏损大，卸荷时间短。高压小流量、低压大流量时，由溢流阀溢流。因黏度低或泵故障，增大泵内泄漏使泵壳温度升高。油箱结构不合理或油量不足。蓄能器、冷却器容量不足或有故障。
2其他故障
2.1泵不出油
（1）未接通电源或电路及元件故障造成电动机轴不转动，或电动机转向不对使泵反转。
（2）电动机发热跳闸。溢流阀调压过高，超载荷后闷泵，溢流阀芯卡死或阻尼孔堵塞，泵出口单向阀装反或阀芯卡死而闷泵，电机故障。
（3）泵内部滑动副卡死。
（4）泵不吸油：油箱油位过低；吸油过滤器堵塞；泵吸油管上阀门未打开；泵或吸油管密封不严；吸油高度超标，吸油管细长弯头多；吸油过滤器精度太高，通油面积小；油黏度太高；叶片泵叶片未伸出或卡死；叶片泵变量机构不灵，偏心量为零；柱塞泵变量机构失灵，加工精度差，装配不良，间隙太小，内部摩擦阻力太大，活塞及弹簧芯轴卡死，个别油道有堵塞及油液脏，油温高零件热变形等。柱塞泵缸体与配油盘之间不密封；叶片泵配油盘与泵体之间不密封。
2.2泵噪声大
（1）吸空现象严重。吸油过滤器局部堵塞，阻力大；吸油管距油面较近；吸油位置太高或油箱液位太低；泵和吸油管口密封不严；油的黏度过高；泵的转速太高；吸油过滤器过流面积过小；非自吸泵辅助泵供油不足或有故障；油箱上的空气过滤器堵塞；泵轴油封失效。
（2）吸入气泡。油液中溶解一定量的空气；回油涡流强烈生成泡沫；管道内或泵壳内存有空气；吸油管浸入油面的深度不够。
（3）液压泵运转不良。定子环内、齿轮精度低、摆差大造成泵内轴承、零部件磨损严重或破损。
（4）泵的结构因素。困油严重，流量脉动和压力脉动大。
（5）泵安装不良。泵轴与电动机轴和联轴器同轴度差，并有松动。
2.3泵出油量不足
（1）泵内部滑动零件磨损严重。①叶片泵配油盘端面、齿轮端面与测板磨损严重；②齿轮泵因轴承损坏，使泵体孔磨损严重；③柱塞泵柱塞与缸体孔、配油盘与缸体端面磨损严重。
（2）泵装配不良。①定转子，柱塞/缸体，泵体/侧板间隙大；②泵盖上螺钉拧紧力矩不匀或松动；③叶片和转子反装。
2.4压力不稳定，流量不稳定
电动机、机械驱动机构输出功率过小，是由于排量选大或压力过高造成的。个别叶片在转子槽内间隙大，高压油向低压腔流动；油液过脏，个别叶片在转子槽内卡住；个别柱塞与缸体间隙大，漏油大；结构因素；供油波动；吸气现象。
2.5异常发热
（1）装配不良。①间隙不当；②装配质量差，传动部分同轴度低，轴承质量差，或安装时未清洗干净，运转时别劲；③经过轴承的润滑油排油口不畅通，回油口螺塞未打开，油道未清洗干净。
（2）油液质量差。油液的黏－温特性差，黏度变化大；油中含有大量水分。
（3）管路故障。泄吸油管压扁或堵死，吸泄油管管径细、弯头太多不能满足排油要求；外界热源高，散热条件差，内泄大。
2.6轴封漏油
（1）安装不良。密封件唇口装反；骨架弹簧脱落；轴倒角不当，密封唇口翻开，装轴时脱落，密封唇部黏有异物，密封唇口通过花键轴时被拉伤；油封装斜；装配时油封严重变形，沟槽内径尺寸或沟槽倒角小；密封唇翻卷。①轴倒角太小；②轴倒角处太粗糙。
（2）轴和沟槽加工不良。①轴加工错误，轴颈不适宜；轴倒角不合要求，使弹簧脱落；轴颈外表有损伤；轴颈表面粗糙。②沟槽加工错误，沟槽不合适或损伤，造成油封装斜、油从外周漏出。
（3）油封缺陷。油封质量不好，不耐油或对液压油相容性差，变质、老化、失效造成漏油。
（4）泄油孔被堵泄油增加。密封唇口变形，接触面增加，摩擦产生热老化，油封失效；泄油管未打开或未接泄油管。
2.7液压控制系统故障
（1）控制信号输入系统后，执行元件不动作；检查系统油压，判断液压泵、溢流阀工作情况；检查执行元件是否有卡锁现象；检查伺服放大器的输入、输出电信号；检查电液伺服阀的电信号有输入和有变化时，液压输出是否正常，用以判断电液伺服阀是否正常。
（2）控制信号输入系统后，执行元件向某一方向运动到底；检查传感器是否接入系统；检查传感器的输出信号与伺服放大器是否误接成正反馈；检查伺服阀可能出现的内部反馈故障。
（3）执行元件零位不准确。检查伺服阀的调零偏置信号、调零、颤振信号是否正常。
（4）执行元件出现振荡或滞后输入信号的变化。检查伺服放大器的放大倍数、系统油压、传感器的输出信号、执行元件和运动机构之间的游隙。
3故障诊断方法
3.1主观诊断技术
它是指维修人员利用简单的诊断仪器，凭借个人的实践经验，分析判断故障产生的原因和部位，包括直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法、堵截法等。
3.1.1直觉经验法
直觉经验法指维修人员凭感官和经验，通过看、听、摸、闻、问等方法。判断故障原因：看执行元件是否爬行、无力、速度异常，液位高度、油液变质、外泄漏，测压点工作压力是否稳定，各连接处有无泄漏及泄漏量。听泵和马达有无异常声响、溢流阀尖叫声、软管及弯管振动声等。摸系统元件的油温和冲击、振动的大小。闻油液是否变质、轴承烧坏、油泵烧结等。询问设备操作者，了解液压系统平时工况、元件有无异常、设备维护保养状况、出现过的故障和排除方法。
3.1.2参数测量法
参数测量法指通过测得系统回路中所需点处工作参数，将其与系统工作正常值比较，即可判断出是否有故障及故障所在部位。
3.1.3逻辑分析法
逻辑分析法指根据元件、系统、设备三者逻辑关系和故障现象，通过研究液压原理图和元件结构，进行逻辑分析，找出故障发生部位。
3.1.4堵截法
堵截法指根据液压系统的组成及故障现象，选择堵截点；堵截法观察压力和流量的变化，进而找出故障原因及部位。
3.2仪器诊断技术
根据液压系统的压力、流量、温度、噪声、震动、油的污染、泄露、执行部件的速度、力矩等，通过仪器显示或计算机运算得出判断结果。诊断仪器有通用型、专用型、综合型，包括铁谱记录法、震动诊断法、声学诊断法、热力学诊断法等。例如铁谱记录法，通过分析铁粉图谱，根据铁粉记录图片上的磨损粉末、大小、颜色等信息，准确得到液压系统的磨损与腐蚀的程度和部位，并可对液压油进行定量污染分析和评价，做到在线检测和故障预防。
3.3智能诊断技术
指模拟人脑机能，有效获取、传递、处理、再生、利用故障信息，运用大量独特的专家经验和诊断策略，识别和预测诊断对象。包括模糊诊断法、专家系统诊断法、神经网络系统诊断法等。其中，基于人工智能的专家诊断系统，是计算机模仿某一领域内有经验的专家解决问题的方法，将故障现象输入计算机，计算机根据输入现象及知识库中的知识，按推理集中存放的推理方法，推算出故障原因，并提出维修或预防措施。
4结束语
综上所述，要做好故障诊断工作，必须熟悉液压元件的工作特性和液压系统的结构、工作原理，掌握液压元件、辅件、系统的配置关系及工作条件和环境要求。建立健全设备技术状况检查、维护、修理制度和故障技术档案，积累数据和设备运转记录。
参考文献：
［1］吴友艳.工程机械现场的应急维修技巧［J］.中国商界（下半月），2008（4）.
［2］全子明.工程机械液压传动系统的故障分析与维修处理［J］.广东建材，2009（5）.
（编辑：王昕敏）