鲁达 前言
为了在液压维修时找到故障机器的故障点，必须对机器的液压元件进行压力测量，了解通过压力测量测量测量的液压元件内的压力状态。
压力测量就须使用压力测量工具，常用的是弹簧管式、表壳内冲满硅油抗震压力表，用压力表测量压力时，压力表针是一晃而过，虽然不能再现压力变化的数值，但液压系统中的流量特性、压力脉动都能在压力表上显现出来，这就需要炼就一双敏锐慧眼捕捉一闪即逝的表针运动轨迹、一个清晰大脑来观察、记录，并头脑中迅速生成压力曲线图，运用分析及经验来判断故障诱因，“观想”一边观、一边想，思索问题出在那里，制定维修方案。1.测压前的准备工作
张海平老师说过：液压测试中最关键的是测试准备工作，准备是测试成功的保证（来源：张海平《实用液压测试技术》第1页，机械工业出版社）。
准备工作：
1.1要了解需要进行测试的液压设备整机的工况特性、液压回路图及执行元件性能。
1.2制定需要测试的设备各项功能图及正常情况下执行元件运动数据，确定测试点。
1.3准备好测试用的各量程值压力表、测压接头、记录纸、笔、秒表、串接的三通，必要时采用录像做好回放工作。
1.4安全准备工作及检查测压表具及防护装置。
2.读懂压力表
压力测量，压力升程从低到高是有一时间段的，不同的液压执行元件容积、不同的质量流量、不同的负载工况，时间段也是改变的，在压力表测量时，观看某一时间段内的表针升程变化，根据压力表的显像在头脑中生成压力变化曲线图并自己动笔画出压力曲线图。
2.1在几秒内压力表开始0bar达到最高压力？达到最高压力值后表针是稳定还是颤动、还是抖动？抖动幅度值是多少？要记录在纸面上留备用。（表针颤动是表针指示在某一数值上时的小幅度、左右不停晃动。表针抖动与表针颤抖的区分是“抖动”的表针比颤动摆动幅度大）。
2.2表针在升程的全程过程中内是否有抖动现象？最好能观测到全程表针抖动了多少“次”，压力表针是瞬间达到最高压力，还是先在低压升到中压后，停顿一下后突然跳到高压值(见图1）。
图1
2.3在压力测量时，先要多次反复的测量压力，让表线中冲满油液，排出表线中的空气，尤其是超长表线，最好是能用一长一短的两块表、线接到同一测压点上来确认长表线的阻尼误差，超长表线，最好先不要把表与接表线螺纹头部拧紧，在测压表与线接点处泄漏点油后再拧紧，这样才能确认表压，也才具备记录值。
3.压力表安装在液压缸上测量
测量前要在无杆腔、有杆腔各安装一个压力表，如果缸筒外部没有可安装测压点接压力表时，可以用三通管件串进压力表。油缸测量压力分为油缸有负载状况和缸无负载两种状况，常用的工程机械油缸活塞左右两端带有缓冲装置，而工业油缸上是没有这种缓冲装置的。无负载油缸测量压力首先要测量“最低起动压力”：是指油缸在无负载状态下能驱动缸杆伸缩时需要的最小压力值是“多少”，它能反映出油缸零件制造精度和密封组件与金属间摩擦力大小的综合指标，也能检测缸杆伸缩平稳性能。油缸起动最低压力是：7～14bar（缸筒内径100mm标准，随着缸径的加大，摩擦线性关系增加，起动压力也随线性加大）。油缸“最低起动压力”测量时，泵的最高压力设定为40bar，油缸试运行几次后，确认缸内无残存空气，液压控制阀台上的溢流阀要调到全开状态，泵P口排出的油液全部通过溢流阀，压力表针是0bar，测量时的技术要求是每次溢流阀上调1bar，直到缸杆出现移动而无爬行现象时为止，记录为油缸“起动压力”。
3.1活塞密封组件与缸筒内臂、缸头密封组件与缸杆，这两者的摩擦系数，测试结果压力小于7bar时，说明密封组件与金属间压紧力小（或是缸筒内径、缸头内径机加工超大）。
3.2如按上述测试时，测试的结果压力是大于14bar时（活塞直径160mm以下采用此压力），说明油缸上的全部密封件与金属间的压缩量太紧了。
3.3如按上述测试时，测试时缸杆在外伸或回缩时，压力表针有节奏的波动，就说明是缸筒内径有波浪,眼观心想，在头脑中形成一幅有条理的曲线图（见图2）。
图2
3.4如按上述测试时，测试时缸杆在外伸或回缩时，在一个行程内，压力表针从高下降再升高，说明缸筒内径是豉腰形（见图3）。
图3
3.5 如按上述测试时，测试时缸杆在外伸或回缩时，在一个行程内，压力表上的压力是从高到低或是从低到高现象时，说明缸筒存在大小头或缸筒内臂有拉伤。
3.6如按上述测试时，测试时缸杆在外伸或回缩时，缸杆是向前（向后）喘行！停顿！再喘行，在缸杆喘行的同时还拌有声响。喘行现象反映到压力表针上显现是压力升高后表压又下降回到原点后再稍微停顿一下后表压又高跳动这样几个反复，压力表的显像复图如下（见图4），说明是缸头密封件翻唇了。
图4
3.7 如按上述测试时，活塞在很高的压力下才能运动时，在缸杆运动时，表压是一直在高压而不掉，缸杆伸展的的速度是均速，说明是拉缸了。
3.8如果是批量制造出一批液压缸（或是修复一批液压缸）如按上述测试“最低起动压力”，就能查出质量优与劣。我把16只盾构机上的推进油缸串联一起测试“最低起动压力”（同时向16只油缸供压力油），当压力调节到28bar，只有1个油缸的缸杆在向外伸展、当压力调节到34bar，有6个油缸的缸杆在向外伸展、当压力调节到40bar，有5个油缸的缸杆在向外伸展、当压力调节到46bar，有3个油缸的缸杆在向外伸展，剩下最后1只油缸压力达到84bar时才缸杆才伸展。
3.9 油缸保压测试，在有杆腔和无杆腔的油口上各安装一个高压球阀和压力表，缸杆伸展到全程一半时，关闭有杆腔球阀，向无杆腔加载，当有杆腔压力达到400bar时，关闭无杆腔球阀，保压30分钟，掉压10%内合格。
4.压力表安装在泵排口上
泵的P口上一般都留有安装测压接头的油口，如果没有时可制作过渡板，在过渡板上制作测量油口，安装在泵P口上的压力表规格要比泵排口的最高工作压力大100bar，观察压力表针运动轨迹来判断泵的工作状态或系统的运行状态。
4.1工业上的液压站都是N台泵合流驱动执行部件的，这就需要泵的同步性的，同步性的技术要求是：压力上升时要一致，流量要一致，恒功率折弯点要一致。观测时要两台泵P口压力表并在一起察看，如两块表针的摆动要一致时，说明这两台泵的变量特性是一致的。如出现一先一后的表针摆动现象时，那就可能说这两台泵的其中一台泵的功率阀调节不一致，或是其中的一台泵的变量机构有故障问题，或是其中的一台泵提供油压力比另一台低。为什么并排的两块压力表针会一先一后的摆动？出现这种现象是前一台泵所排出的压力油进入到阀台后，因两台泵是合流状态的，两台泵的P口在阀台中相通，先入阀台的压力油能倒灌进入另一台泵的P口内，是前一台泵的油压把不起压或是压力低的泵上压力表冲值，因有一系列的阻尼，延缓压力油的流动，所以表压显示要比另一块表慢零点几秒，才显示出两块压力表不一至的摆动。
4.2大型液压马达性能测量时，要求条件是马达所驱动的装置是空载状态或是无载荷负载峰值变化，压力表安装在马达输出压力排口上，先用秒表测量出主轴旋转1周所需用时间，确定测量马达在5转或是10转所需总长时间后启始测量观察，观察马达所转动每1圈时，压力表针摆动量波谷间差压是多少，表针如有突跳时，要观察是否有外界条件所致，突跳是否有规率性等。
4.3挖掘机上负控变量K3V三连泵测量压力，挖掘机上用的K3V负控变量柱塞泵在机器上动态检测时，P1、P2泵各要挂上400bar压力表，P3泵要挂上60bar压力表，负控比例电磁阀输出压力挂上40bar压力表，泵与多路阀连接的两个反馈管各要串接上40bar压力表，在这种状态下那共需用6快压力表。
泵压力测量，要从发动机起动始，查看压力表，观察泵压力升程速度。P1、P2、P3泵上P口上的压力表线要4~5米长度、要从泵上引到驾驭室挂持住，检测人自己坐在驾驶室内，自己实践操纵挖掘机的各动作，自己观看压力表的变化，从压力表针的显现就能判定故障在那，每一位液压维修人员到现场，测量压力是维修人员必作的工作，接表进行压力测试来观判、找出故障部位，有人说：我的挖掘机电脑显示屏上，可以看到所有的电气、液压等等数据呀！我不用压力表！那是痴人说梦，电脑显示屏上所显示的压力只是值，而不能观看到压力升程中的各种变化过程。
压力表针的动态摆动变化，其中奥妙是无穷无尽，要从压力表针摆动中看出玄奥，看出流量特性，看出压力值的变化，看出各类液阻变化特性。
4.4 挖掘机起大臂时，泵是合流状态，正确状态是：
①挖掘机发动机发动后，操作手柄中立，没有任何操作时，P1、P2泵的压力表是28bar左右，齿轮泵（伺服泵）的压力是38bar以上，泵与多路阀的两个反馈管所串接上的压力表压是22bar左右，负控比例电磁阀输出压力是2bar。
②挖掘机作起大臂动作时，P1、P2泵的压力在上升时，两个反馈管所串接上的压力要降到2bar左右，如果没有下降到2bar左右，说明泵内变量活塞大的油液没有排放掉，使变量活塞不能移动到指定位置（泵的斜盘不能转换到大角度），那就说明泵变量机构有问题。
③伺服泵上的压力表，不管整台挖掘机作任何动作时，表压是基本上压力保持不变，如果操纵动作时，表压下降，那就说明是操作手柄阀有泄漏。伺服泵的压力低时，会出现伺服管内的压力不能克服多路阀的弹簧力，多路阀杆就不可能移动到位，造成阀口开口度小，流量减少，挖掘机的动作慢。
④作起大臂动作，液压是合流状态，P1、P2泵上的压力表必须是摆动一致，显示最高压力时也是同值。如果出现一先一后的摆动时（这种现象是电脑显示屏上看不出来的），与上文结果一样。如果表压达到最高压力值时，出现表针在颤抖，说明是调节器恒功率阀有泄漏，如果表压达到最高压力值时，出现表针在抖动，说明溢流阀在溢流（泵在正常状态，泵的压力达到最大压力值时，泵的斜盘摆角回到最小角度，泵不排油，溢流阀所设定的压力值比泵最大压力高出35bar，所以溢流阀是不溢流的）。
⑤操纵手柄作起大臂动作时，液压是合流状态，泵压力从低升高时，P1、P2泵上的压力表不是同时摆动而是有先后之分时，即说明泵升压有前后之分，慢起压力那台泵有压力泄漏。
⑥把挖掘机大臂、二臂及铲斗全部伸展，铲斗放置到地面，发动机怠速，操纵微抬起大臂动作，让大臂徐徐上升，在大臂徐徐上升中，把操纵手柄突然向加速抬大臂方向小幅度抖动一下（操纵手柄抖动后要立即还原到原来徐徐抬大臂上升位置），你抖动手柄，P1、P2泵上的压力表值也立即跟随抖动，表压如不跟随摆动，泵变量机构就有问题（实际上大臂也跟随抖动）。
此例，笔者请读者在一台新挖掘机上自己反复体验，撑握要领后再应用到今后维修工作中。如果发现新的精妙处时，请传授给我。
⑦例一，挖掘机上的各型号液压变量柱塞泵需要用压力表测试时，有的泵上最多可能要安装上7块压力表，能检测出：主压力，先导压力，二次先导压力，动力换挡压力，小松的ls压力，pcepc压力，lsepc压力，神钢的八连阀的七个先导压力：泵截断压力，二臂再生，行走二速，主溢流增压压力，回转解除，直线行走，回油背压，正控的比例电磁阀输出压力。
正控的比例电磁阀输出压力，在电脑屏上只能看到比例阀电流值变化，但不接压力表，就无法看到比例阀的输出压力真值。
⑧例二，一台挖掘机用A8V泵，泵壳中A、B两个缸体组件其中的B已损坏不能有压力输出，在泵的A、B口上接上压力表作起大臂动作测量泵压力值时，可确实B口上的压力表压力值与A口压力值是一样的数值，只是A口上的压力表是先摆动，B口上的压力表是后摆动，出现这种情况是典型的A侧泵压力油进入到多路阀内串通到B口，因液阻延迟流速，B口压力表才后摆动，是A侧泵压力油提供给B口上的压力表。
⑨例三，一台挖掘机用K3V泵，P2泵中一个柱塞滑靴已拉脱，在P1、P2泵排口各安装压力表后作起大臂动作测量泵压力值时，当泵达到最高压力时，P1泵上压力表是稳定而P2泵上的压力表针在颤抖状态。
⑩压力表在升程中的变化有无穷奥秘，案例也多，但因文章篇幅限制不再赘述，笔者希望读者在液压维修中，积累经验值。也可采用录像方式录下压力表测量升程过程然后回放，或在计算机上一帧一帧的回放，但一定要边录边有声音说明。
5.压力表知识
5.1压力表精度等级
德国标准：压力表精度：A级±0.5%，B级±1.5%，C级±2.5%，上述精度等级是全量程值误差，因中国市场价格问题，国内销售的进口的压力表精度等级基本上都是C级（表径Ø60），例如一块量程600bar的C级精度压力表如测量压力到350bar时，其误差为87.5bar（350bar×25%),由此可见，压力表实际误差的大小，不但与精度有关，而且还与压力表的量程大小有关。
5.2 上述已说明压力表的精度等级及误差值，在同时使用两块以上压力表测量压力值时，要用：同一厂家、同一品牌、同一精度、同一量程、表壳内硅油同一充满量，同期出厂的压力表，为保证测量准确度，要选用大于需要测量值25%量程的压力表，有利于减少量程误差，量程相同时，精度越高（即量程越小），压力表的允许误差越小，压力表注入高粘度矿物油作为阻尼，不能真实显示数值，动态性能有一定的减弱。
5.3防震压力表温度使用要求，笔者在使用中认为，气温达到零度时，不宜使用抗震压力表，特殊环境、低温、高温都影响测量精度。
5.4 液压测量压力用的压力表有机械式和电子式两种，这两种压力表各有优缺点，机械式压力表笔者已论述，电子压力表也有精度等级，电子压力表在测量压力值时，可设定检测压力最大显示数值停留表盘上，时代在进步，液压维修人员也要与时俱进，要抛掉使用压力表习惯而要使用液压万用表。
5.5 德国人测试挖掘机，也是眼观“芯记”，眼观是观看计算机屏幕上的各式压力曲线图，“芯记”是“液压万用表”记录下的压力、流量曲线图，图5是液压万用表套件及所记录的液压泵压力曲线图。
图5
液压万用表用在挖掘机上的检测压力、流量、温度等是在各测压点上安装各量程值的压力传感器，测压点上也可安装温度传感器，流量测试需要把流量计串进管路中，各类传感器测量信号值用电缆传输到具有微处理器及存储功能、显示功能手持式液压万用表内。
约在十年前，国外的技术人员用ET检测挖掘机时，那时我们感到很神秘也很高大上，今天，我国的维修人员使用专业ET的已是很普遍的事了，及乎所有的维修人员都在使用。我想可能在3～5年内，中国人使用液压万用表也会像今天使用手机的一样熟练，那时，很多的液压世界性的难题是我们中国人解决掉的。
图6 （来源：张海平，燕山大学大学讲义，2016）
此图是工业液压站上两台恒功率变量柱塞泵合流驱动某种液压执行机构时，使用液压万用表测试记录的曲线图，红色曲线是站上新更换的一台新泵，兰色曲线是一台旧泵，从第10秒到21秒间的截图，从第10秒起输出压力是新泵295bar，旧泵是287bar，两者差是泵上恒压阀没有调校到一致，如果在这两台泵的排口上安装压力表测量压力时，用肉眼是无法观察到这压力8bar区别的。
到第18秒时已明显看出这两台泵的压力区别，兰色曲线因是旧泵，泵胆件磨损造成内泄量大，流量减少，液阻也跟随减小，造成兰色曲线比红色曲线压力值低65bar，只有液压万用表所记录曲线图才能这样直观的反映这两台泵工作实况，但使用两块压力表并在一起观看时，也会从两块表上看出这65bar差异。
图7 (来源：张海平《实用液压测试技术》第198页，机械工业出版社)
这是液压万用表在一台挖掘机在实际工况下的测试记录各种动作压力曲线图，在挖掘机各机构上安装使用10个压力传感器，每一个传感器设定一种颜色（见图右上方的各颜色方块），颜色从上到下，P1泵，P2泵，动臂缸有杆腔1，动臂缸无杆腔2，小臂油缸有杆腔1，小臂油缸无杆腔2，铲斗油缸有杆腔1，铲斗油缸无杆腔2，回转马达A1，回转马达B2，因为图面关系不宜延长，此图截取自385秒到407秒间压力变化曲线，图上是10个传感器记录10条不同颜色压力曲线总图，图面上看上去眼花潦乱，实则在图面上可设定去掉其余颜色线，单留下某一颜色线，可单看这一条线的压力曲线图，也可在图面上留下泵1，泵2这二条线，单看双泵合流压力与分动时压力变化曲线。
液压万用表每秒能记录1000个测量值，可任意截取1/1000%秒到数小时内某一段曲线展示在屏幕上分析压力曲线载荷变化，分析读懂测试曲线，是深入洞察研究液压系统工作最好方法，其中核心的是分析归纳。
关于液压万用表，张海平老师《实用液压测试技术》一书中阐述全部液压测试技术，图文并茂的讲解曲线图，鲜活生动的例案是每一位液压维修人员应备应读的一本很好的学习资料，就是初级水平的人也能读懂，并在197页上阐述液压万用表应用于挖掘机上的测量。
结束语
不怕有问题，就怕不知道问题在那里。测试可以帮助找出问题。测试是液压技术灵魂。(来源：张海平《实用液压测试技术》第1页，机械工业出版社)
作者简介
马明东：毕业于浙江大学，专注于液压行业多年，在液压元件、液压系统及液压维修方面具有丰富经验。目前就职于厦门伍纵船舶液压技术有限公司。
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