一、系统组成及故障原因
1.液压系统组成
轮胎式装载机(简称装载机)液压系统主要由动臂缸1、铲斗缸2、手动换向阀(3、4)、液压泵5、主溢流阀6、过载阀(7、8、9、10)、单向阀(11、12、13、14、15、16)等组成，如图1所示。其中液压泵5为齿轮泵，由柴油机驱动。液压泵5将柴油机机械能转化为液压能，通过液压缸驱动工作装置动作。
2.产生故障的原因
装载机液压系统出现故障的主要原因包括3个方面:一是液压元件存在质量缺陷，二是操作者操作不当，三是维修保养不及时。而装载机液压系统故障的发生，大都伴有液压油温度偏高和液压油内泄漏现象。
在装载机工作过程中，若液压油温度长时间超过80°C，将造成液压油黏度下降、液压泵容积效率降低，造成液压元件油膜被破坏、摩擦阻力增加、磨损增大、橡胶密封圈及软管早期老化失效、液压件使用寿命降低，进而造成液压元件内泄漏和工作装置动作缓慢。
二、故障诊断方法
本文针对装载机液压系统油温过高及内泄漏故障，介绍2种诊断方法，即液压测试仪诊断方法和现场简易诊断方法。液压测试仪诊断方法测试准确可靠，但需要液压测试仪，现场不易获得;现场简易诊断方法简便有效，容易进行诊断，但诊断不够精准。
1.液压测试仪诊断方法
采用液压测试仪诊断方法时，需准备1台便携式多功能液压测试仪。目前普遍采用可测量2个及以上参数的液压测试仪，如美国WTC公司的PFM6型液压测试仪，可测量3个参数，即压力、流量和温度。使用液压测试仪对液压系统进行测试，可在不拆卸液压元件的情况下，迅速对液压系统技术状况进行检测，并对故障作出诊断。
使用液压测试仪进行测试时，将液压测试仪进、出油管分别连接液压泵出口及液压油箱，此时可进行3种测试:一是液压回路测试，用于寻找故障回路;二是液压泵测试，用于判断液压泵是否存在故障;三是液压缸短路测试，用于判断多路阀和液压缸是否存在故障。
(1)液压回路测试
测试液压回路故障时，操纵装载机换向阀分别将动臂置于举升、下降位置，将铲斗置于翻斗和收斗位置，以便测量出各回路的流量损失，由此判断出泄漏部位。其测量结果可能有2个:一是若各回路流量损失都很大且相同，为液压泵存在故障，可转入液压泵测试;二是流量损失仅在某一回路上偏多，则为该回路换向阀与液压缸可能存在泄漏，可转入换向阀及液压缸测试。
(2)液压泵测试
测试液压泵时，应确保从液压泵输出的液压油全部经液压测试仪流回液压油箱。该试验分为2个阶段，如下所述。
第一阶段检测液压泵容积效率是否符合要求，以便确定液压泵是否存在内泄漏。测试时保持液压油温度和液压泵转速不变，并将系统压力加载到安全阀压力的1/2。液压泵流量损失计算公式如下:
ΔQ=Qo-Qs(1)式中:ΔQ——流量损失值，L/min;
Qo——液压泵标准流量值，L/min;
Qs——液压泵实测流量值，L/min。
液压泵实测流量与其标准流量的比值，即是液压泵的容积效率。其计算公式如下:
ηv=Qs/Qo(2)式中:ηv——容积效率，%。
第二阶段经检测若液压泵状态良好，在液压泵出口压力与液压油温度保持不变条件下，改变液压泵转速，测得不同转速下的流量值(Q1、Q2、......Qn)，依次计算出相邻2个转速的流量差，其计算公式如下:
ΔQn-1=Qn-Qn-1(3)式中:ΔQn-1——液压泵相邻2个转速流量差值，L/min;
Qn——某转速流量值，L/min;
Qn-1——低于某转速时的流量值，L/min。
若液压泵相邻2个转速流量差值ΔQn-1突然降低，同时该差值此后又降为零，可判定是液压泵吸油不足引起故障;若流量差值ΔQn-1都相同，或流量差值ΔQn-1随着液压泵转速增加而增加，可判定是液压泵吸入空气引起故障。
(3)液压缸短路测试
当确定液压系统流量损失仅在某1、2个液压回路偏多时，为判断换向阀和液压缸的泄漏情况，要在液压油不进入液压缸情况下进行液压回路和液压泵测试，依据液压回路和液压泵测试所取得的流量值，便可分析和确定液压缸与换向阀的内泄漏量。最后确定内泄漏是在换向阀处还是液压缸处。
2.现场简易诊断方法
现场简易诊断方法是在装载机完成热平衡试验的基础上，通过对装载机现场使用工况和所处环境进行分析，或使用简易测试工具对装载机进行测试，以对其液压系统进行故障诊断。其诊断方法主要包括现场分析法和简易测试法，具体诊断方法如下所述。
(1)热平衡试验
在进行现场简易诊断之前，被测试的装载机应依据有关标准进行液压系统热平衡试验。试验时间应选在上午10点至下午3点，风速应小于2m/s，液压油初始温度不低于15°C;试验工况如下:铲装松散物料，2~3t装载机每小时铲装70~80铲斗，4~5t装载机每小时铲装60~70铲斗，6t以上装载机每小时铲装40~50铲斗，卸载高度不低于最大卸载高度的80%，平均运距为20~40m，采取V型作业方法。
在满足上述试验条件和工况后，装载机进行循环铲装作业，每隔20min测量1次液压油箱温度。连续测量2次的温差不大于1°C时，即可认为液压系统实现了热平衡。
(2)现场分析法
现以某4~5t装载机液压油温度偏高为例，说明现场分析法。在进行现场分析之前，先按照液压系统热平衡试验要求进行热平衡试验。热平衡试验完成后，该机试验数据符合有关标准要求。然后操作该机在环境温度较高(气温大于30°C)情况下作业，以每小时铲装100铲斗以上的速度铲装松散物料。此时若液压油温过高，即可认定是使用不当引起。
若装载机在天气晴朗、空气流动不畅、地表温度在40°C以上的环境下满负荷作业时，出现液压系统油温过高，可与其在气温较低的环境条件作业时的油温进行比较，以此判断液压系统油温过高是否由环境条件造成。装载机生产企业通常会在其产品使
用说明书中，对作业物料、作业工况及作业负荷作出明确的限制和要求，该限制和要求可作为现场测试依据。
(3)简易测试法
简易测试法可使用普通秒表、非接触测温仪和油压表等简易测量工具，对液压系统压力、流量、油温等进行测试，以判断液压系统故障。
在装载机进行热平衡试验后，使用辐射式非接触测温仪对液压油箱、转向泵、工作泵、液压阀和液压缸表面依次进行温度测试(上述元件表面与其内部温差一般为5°C)，找出温差较大区段和元件，以便判断故障部位。
在装载机进行热平衡试验后，测试工作装置各工况动作时间，与设计动作时间比较，以此判断系统流量是否正常、各回路及液压缸、液压阀内泄漏量是否增加、液压泵容积效率和系统效率是否降低。
若工作装置各回路动作时间均较长，其原因可能是液压泵供油不足。此时应检查液压泵吸油管是否有吸扁或渗漏现象，以此判断是吸油不足还是吸入空气引起。若吸油管正常，则可能是液压泵容积效率降低，应更换或修复液压泵。
若工作装置仅个别动作时间较长，其原因可能是该回路换向阀或液压缸存在故障，应进行换缸试验。更换液压缸后试机，若该回路动作时间恢复正常，则为液压缸内泄漏;若仍不正常，则为换向阀存在故障，应更换或修复换向阀。
轮胎式装载机用途广泛，且液压系统故障率较高。准确、快速查找故障原因，是提高维修质量和效率的关键。本文提出装载机液压系统故障的2种诊断方法，可准确、快速判断出装载机液压系统故障部位和故障原因，为有针对性的排查故障创造了条件。
本文选自《工程机械与维修》2016年第5期
