摘 要：笔者结合多年的工作实践经验，分析了矿山机械液压系统的常见故障及其原因，并提出了常见故障的诊断和处理方法。 关键词：机械液压；矿山机械；诊断技术 中图分类号：TD407 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）03－0005－02
了解矿山机械液压常见故障的发生原因，可避免或减少液压故障的产生，缩短处理故障时间。做好故障诊断工作需要注意：①熟悉液压元件的特性和液压系统的结构、工作原理，掌握液压元件、辅件、系统的配置关系及其工作条件和环境要求。②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，积累使用数据和设备运转记录。③善于学习和应用现代先进的诊断技术，熟悉并选用合理液压系统故障诊断分析方法，具备必要的检测仪器和检测手段。
1 矿山机械液压系统常见故障及原因分析
矿山机械液压系统故障多发，其原因是多方面的，常见故障及其原因如下：
1.1 系统噪声和振动大
阀弹簧、空气进入液压缸、管内油流速激烈、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
有两个方面：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。因粘度低或泵故障，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。进水阀门工作不良，水量不足，油温自调装置有故障。溢流阀遥控口节流过量，卸荷的剩余压力高。管路的阻力大。受附近热源影响，辐射热大。
1.6 其他常见故障
1.6.1 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。①配合间隙太小；②装配质量差，齿轮与轴同轴度偏差太大，柱塞头部卡死，叶片垂直度差，转子摆差太大，转予槽或叶片有伤断裂卡死；③油液太脏；④油温过高使零件热变形；⑤泵吸油腔进入脏物卡死。
（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。
1.6.2 泵噪声大
主要表现在5个方面：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。卸荷槽设计不佳；加工精度差；变量机构或双级叶片泵压力分配阀工作不良。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。
1.6.3 泵出油量不足
容积效率低。①泵内部滑动零件磨损严重：叶片泵配油盘端面、齿轮端面与测板磨损严重；齿轮泵轴承损坏，使泵体孔磨损严重。柱塞泵柱塞与缸体孔、配油盘与缸体端面磨损严重。⑦泵装配不良：乳定转子，柱塞/缸体，泵体/侧板间隙大；泵盖上螺钉拧紧力矩不匀或松动。③叶片和转子反装。
1.6.4 压力不足或升不高
电动机、机械驱动机构输出功率过小，是由于排量大或压力过高造成的。
1.6.5 压力不稳定，流量不稳定
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。
1.6.6 异常发热
导致异常发热的原因有：①装配不良。间隙不当；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；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。
1.6.7 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，密封唇部粘有异物，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。
1.6.8 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。执行机构出现爬行现象；油路中气体没有排尽，运动部件的摩擦力过大，油源压力不够。
2 故障诊断方法
2.1 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。
2.1.1 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。
2.1.2 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。
2.1.3 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。
2.1.4 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。
2.2 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、泄漏、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。如铁谱记录法，通过分析铁粉图谱，根据铁粉记录上的磨损粉末、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。
2.3 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。
3 结束语
经对矿山机械液压常见故障的理论分析与实际调查，归纳出了产生故障的原因和处理故障的方法。在不影响设备正常工作、同时考虑经济因素的前提下，以此来检查和维修矿山机械液压系统中元部件出现的故障，可以延长机械液压系统的使用寿命，获得相应的效益。
（编辑：王昕敏）
On the mining machinery hydraulic system failure diagnosis and treatment
Xie Zhiqiang
Abstract: The author, based on years of practical experience, analyzes common faults and their causes of hydraulic system for mining machinery, and proposes diagnosis of common failure and treatment methods.
Key words: machinery hydraulic; mining machinery; diagnostic techniques
机械故障诊断技术的图书信息1
魏秀琨
北京交通大学轨道交通控制安全国家重点实验室教授，博士生导师，工学博士。中国智能交通协会轨道智能运输专业委员会委员兼副秘书长，中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专业委员会委员；《中国控制与决策会议》国际程序委员会委员。
主要从事系统故障诊断、轨道交通安全检测、控制理论与应用方面的研究工作。在国内外重要期刊和会议上发表论文80多篇，其中SCI/EI论文60多篇。出版专著3部，获得国家授权发明专利5项。
主持国家“863”计划、“科技支撑计划”项目多项。
中文名：魏秀琨
国籍：中国
职业：教师
毕业院校：JohannesKeplerUniversityofLinz(Austria)
主要成就：1.《鲁棒故障检测与故障估计理论及应用》
2.《轨道交通车辆轴承与悬挂系统故障诊断》
代表作品：1.《Onfaultisolationforrailwayvehiclesuspensionsystems,VehicleSystemDynamics》论文
教育背景
工作经历
1，北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，副教授（2009-2014），教授（2014年至今）；交通运输学院博士生导师；
2，2006-2009，荷兰DelftUniversityofTechnology，研究助理；2002-2006，奥地利UniversityofLinz,研究助理；
3,北京信息科技大学讲师(1995-2002)。
主要代表论文
著作：
授权发明专利
社会兼职
第1版 (2008年10月1日)
平装: 213页
正文语种: 简体中文
开本: 16
ISBN: 9787111250913
条形码: 9787111250913
商品尺寸: 25.8 x 18.2 x 1 cm
商品重量: 340 g
品牌: 机械工业
ASIN: B001IAKH5O 前言
第1章 绪论
1.1 设备的寿命及劣化曲线
1.2 故障诊断的内容
1.3 故障诊断的基本方法
思考题
第2章 机械振动及信号
2.1 机械振动基础
2.2 振动信号的描述
2.3 设备状态信号的物理表现
思考题
第3章 振动信号测取技术
3.1 加速度传感器
3.2 速度传感器
3.3 电涡流传感器
3.4 结构的激振方法
3.5 传感器的校准与选用
3.6 信号预处理
3.7 传输中的抗干扰技术
3.7.1 噪声干扰的形成
3.7.2 噪声源
3.7.3 噪声的耦合方式
3.7.4 噪声的干扰模式
3.7.5 硬件抗干扰技术
3.8 模拟量转换为数字量
3.8.1 数/模（D/A）转换器
3.8.2 模/数（A/D）转换器
3.8.3 模/数转换器的性能指标
3.9 监测与诊断系统的组成与工作程序
3.9.1 监测与诊断系统的任务
3.9.2 监测与诊断系统的组成
3.9.3 实施故障监测与诊断系统的工作程序
思考题
第4章 信号特征提取——信号分析技术
4.1 信号特征的时域提取方法
4.1.1 平均值
4.1.2 均方值、有效值
4.1.3 峰值、峰值指标
4.1.4 脉冲指标
4.1.5 裕度指标
4.1.6 歪度指标
4.1.7 峭度指标
4.2 信号特征的频域提取方法
4.2.1 频域分析与时域信号的关系
4.2.2 周期信号与非周期信号的频谱
4.2.3 截断、泄露与窗函数
4.2.4 频混和采样定理
4.2.5 量化误差和栅栏效应
4.3 信号特征的图像表示
4.3.1 统计指标的图像表示
4.3.2 频谱的图像表示
4.3.3 时间历程的频谱图像表示——三维瀑布图
4.3.4 轴心轨迹的图像表示
4.3.5 轴心轨迹的空间图像表示（三维全息图）
思考题
第5章 设备状态的判定与趋势分析
5.1 设备状态诊断标准
5.1.1 振动诊断标准的判定参数
5.1.2 状态判定标准的分类
5.1.3 振动判定标准介绍
5.2 设备状态劣化趋势分析
5.2.1 状态趋势分析在故障监测预警中的作用
5.2.2 趋势分析应用方法
思考题
第6章 旋转机械故障诊断
6.1 旋转机械振动的动力学特征及信号特点
6.1.1 转子特性
6.1.2 转子一轴承系统的稳定性
6.I.3 转子的不平衡振动机理
6.1.4 转子与联轴器的不对中振动机理
6.1.5 转轴弯曲故障的机理
6.1.6 转轴横向裂纹的故障机理
6.1.7 连接松动故障的机理
6.1.8 碰摩故障的机理
6.1.9 喘振的机理
6.2 不平衡分析案例
6.3 轴弯曲分析案例
6.4 不对中分析案例
6.5 热变形分析案例
6.6 支承松动分析案例
6.7 油膜涡动及振荡分析案例
6.8 碰摩分析案例
6.9 喘振分析案例
思考题
第7章 滚动轴承故障诊断
7.1 滚动轴承的失效形式
7.2 滚动轴承的振动机理与信号特征
7.3 滚动轴承信号分析方法
7.4 滚动轴承故障诊断案例
思考题
第8章 齿轮箱故障诊断
8.1 齿轮失效形式
8.2 齿轮的振动机理与信号特征
8.3 齿轮的故障分析方法
8.4 齿轮故障诊断案例
思考题
第9章 电动机故障诊断
9.1 电动机的类型特点与测定标准
9.1.1 电动机的主要部件与电动机类型
9.1.2 电动机振动的测量与判定标准
9.2 电磁耦合系统的振动原理
9.2.1 交流感应电动机的电磁振动
9.2.2 直流及同步电动机的电磁振动
9.3 电动机的故障特征
9.3.1 定子异常产生的电磁振动
9.3.2 气隙不均匀引起的电磁振动
9.3.3 转子绕组异常引起的电磁振动
9.4 电动机故障诊断案例
思考题
第10章 设备状态调整
10.1 滑动轴承的间隙与测量调整
10.1.1 滑动轴承工作原理
10.1.2 滑动轴承衬的材料
10.1.3 滑动轴承的装配
lO.1.4 间隙的检测与调整
10.2 滚动轴承的间隙与测量调整
10.2.1 滚动轴承的分类
10.2.2 滚动轴承的精度等级与配合制度
10.2.3 滚动轴承的装配工艺
10.2.4 滚动轴承的游隙及调整
10.3 齿轮的装配与调整
10.3.1 齿轮传动的精度等级与公差
10.3.2 齿轮传动的装配
10.4 联轴器对中调整
10.4.1 联轴器装配的技术要求
10.4.2 联轴器装配误差的测量和求解调整量
10.4.3 联轴器激光对中法
10.5 转子现场动平衡技术
10.5.1 静不平衡与动不平衡
10.5.2 刚性转子与柔性转子、静平衡与动平衡
10.5.3 刚性转子的静平衡方法
10.5.4 刚性转子的动平衡方法
思考题
参考文献 自从英国机械健康监测中心主席、莱斯特大学哲学博士、主任工程师R．A．Cotlacot，于1977年在伦敦出版了著名的《机械的故障诊断及在线监测》一书之后，迄今已过去整整30年了。30年来国内外在机械设备的状态监测与故障诊断这一先进技术上，已取得了完全一致的共识，从而在实践上得到了很大的进步和提高。设备诊断技术(包括设备状态监测和故障诊断的总称)不仅是一个能保障设备安全、提高产品质量、节约维修费用、降低能源消耗、防止环境污染、能给企业带来较大经济效益的既先进、又适用，而且在设备维修管理上，也完全是可以靠得住的好的工程技术。
当前我国的设备诊断工作，在经历了20多年的实践与探索之后，一方面正在总结自己的成功经验，肯定科学客观规律，进行新的探索；另一方面也在努力学习和引进一些国外新的理论和成果，在进行了严格的考核论证后，择优选用，使之与我国的设备工程结合起来。而其中重要的一个方面，就是不少企业已大都从单一的计划维修模式转化到以状态为基础的预防维修等多种维修体制上来。一些过去曾受国外规章制度所严格约束的国内企业，也都逐步明确了利弊，建立了状态维修这一新的体制并取得了好的结果，这都说明了国内企业的设备诊断工作确实在向前推进。在每年的学术会议、经验交流和各个期刊著作中，少不了并还多占优势的仍然是诊断技术专栏。还有就是国内的诊断仪器生产，尽管在功能和精度上，与国外产品尚有差距，但其经济性和适用性已完全改变了过去必须依靠进口的局面。
在回顾过去20多年来所取得的成就同时，也还必须清醒地看到我国与一些先进国家在设备诊断方面所存在的差距，尽管我国早已采取了院校、科研与生产三单位相结合的方针，但在结合的紧密程度上，以及对一个工作项目负责到底的服务精神上，都还有所不足。其中一个很重要的问题就是专业人员的技术素质问题。一个良好的现场诊断工作者，既需要一定的基础理论知识，也需要掌握熟悉的技术方法，还有不可缺少的是丰富的现场工作经验，只有全面具备了以上三个方面的素质，才可以说是有了高素质的现场诊断人员。因此，世界各国都很重视设备诊断师的培养工作。国际标准化组织制定的《机器的状态监测和诊断人员的培训和认证要求 第2部分：振动状态监测和诊断》标准，即。ISO 18436-2-2003，现已在日本实施，对保障和提高诊断从业人员的素质取到了良好的作用。该标准所规定的必备内容，也已在国内的刊物上先后发表了。
当前服务于我国工业企业现场的设备诊断人员，已经绝大部分都是初始从事诊断的第三代新人了。他们一般具有良好的科学知识和善于学习探索的科学精神，但是他们在设备诊断的基础理论和技术方面上还有不足，特别是在处理复杂问题的分析诊断上更缺少经验。因此。对于各个工业部门，于今后相当长的时间内，在加强这个方面的技术培训就显得十分重要。近年来，国内有关设备诊断这方面的培训班、交流会尽管多如雨后春笋，也不乏邀请一些专家前来讲授，但都限于时间短促，什么都要讲，一般讲不清楚。再者也缺少一本能切合实际需要的规范教材，不少是临时发挥、就事论事。国内近年来出版的个别教材，不是重点介绍理论知识却联系实际不够，就是联系实际好的又缺少理论支持。
