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关于液压系统的诊断与解决
更新时间:2016-11-11   点击次数:2425次

一个液压系统工作是否正常,关键取决于两个主要工作参数,即压力和流量是否处于正常的工作状态,以及系统温度和执行器速度等参数的正常与否。液压系统的故障现象是各种各样的,故障原因也是多种因素的综合。同一因素可能造成不同的故障现象,而同一故障又可能对应着多种不同原因。例如:油液的污染可能造成液压系统压力、流量或方向等各方面的故障,这给液压系统故障诊断带来极大困难。

  参数测量法诊断故障的思路是这样的:任何液压系统工作正常时,系统参数都工作在设计和设定值附近,工作中如果这些参数偏离了预定值,则系统就会出现故障或有可能出现故障,即液压系统产生故障的实质就是系统工作参数的异常变化。因此,当液压系统发生故障时,必然是系统中某个元件或某些元件有故障,进一步可断定回路中某一点或某几点的参数已偏离了预定值。这说明如果液压回路中某点的工作参数不正常,则系统已发生了故障或可能发生了故障,需维修人员马上进行处理。这样在参数测量的基础上,再结合逻辑分析法,即可快速、准确地找出故障所在。参数测量法不仅可以诊断系统故障,而且还能预报可能发生的故障,并且这种预报和诊断都是定量的,大大提高了诊断的速度和准确性。这种检测为直接测量,检测速度快,误差小,检测设备简单,便于在生产现场推广使用,适合于任何液压系统的检测。测量时既不需停机,又不损坏液压系统,几乎可以对系统中任何部位进行检测,不但可诊断已有故障,而且可进行在线监测、预报潜在故障。

    1.参数测量法原理

    只要测得液压系统回路中所需任意点处工作参数,将其与系统工作的正常值相比较,即可判断出系统工作参数是否正常,是否发生了故障以及故障的所在部位。

故障诊断检测回路    液压系统中的工作参数,如压力、流量、温度等都是非电物理量,用通用仪器采用间接测量法测量时,首先需利用物理效应将这些非电量转换成电量,然后经放大、转换和显示等处理,被测参数则可用转换后的电信号代表并显示。由此可判断液压系统是否有故障。但这种间接测量方法需各种传感器,检测装置较复杂,测量结果误差大、不直观,不便于现场推广使用。

    现在介绍一种简单、实用的液压系统故障检测回路。系统结构原理如图A(a)所示。检测回路通常和被检测系统并联连接,此连接需在被测点设置图A(a)所示的双球阀三通接头,它主要用于对系统进行不拆卸检测。它对液压系统所需点的各种参数进行直接的快速检测,不需任何传感器,它可同时检测系统中的压力、流量和温度3个参数,而执行器的速度和转速则可通过测量出口流量的方法计算得到。例如;只要在泵出口及执行器进、出口安装双球阀三通,如图B所示,通过测量1、2、3三点的压力、流量及温度值,则可立刻诊断出故障所在的大致部位(泵源、控制传动部分或执行器部分)。增加参数检测点,则可缩小故障发生区域。

液压故障的分析步骤    检测原理:如图A(a)所示。系统正常工作时,阀门1开启,2关闭,检测口罩上防尘罩,以防污染。检测时,只要将检测回路与检测口接通,即旋紧活接头螺纹并打开阀门2。通过调节阀门1和溢流阀7即可方便地测出压力、流量、温度、速度等参数。但要求系统配管时,将双球阀三通在需检测系统参数的部位当做接管[见图A(a)连接]或弯管接头[见图A(10)连接],这样做既不会增加系统的复杂性,也不会对系统性能产生明显影响。

    2.参数测量方法

    (1)测压力。如图A(a)所示,首先将检测回路的软管接头与双球阀三通螺纹接口旋紧接通;打开球阀2,关死溢流阀7,切断回油通道,这时从压力表4上可直接读出所测点的压力值(为系统的实际工作压力)。

    (2)测流量和温度。慢慢松开溢流阀7手柄,再关闭球阀1。重新调整溢流阀7,使压力表4读数为所测压力值,此时流量计5读数即为所测点的实际流量值。同时温度计6上可显示出油液温度值。

  (3)测转速(速度)。不论泵、液压马达或缸,其转速或速度仅取决于2个因素,即流量和它本身的几何尺寸(排量或面积),所以只要测出液压马达或缸的输出流量(对泵为输人流量),除以其排量或面积即得到转速或速度值。

    3.结论

    参数测量法是一种实用、新型的液压系统故障诊断方法,它与逻辑分析法相结合,大大提高了故障诊断的快速性和准确性。首先这种测量是定量的,这就避免了个人诊断的盲目性和经验性,诊断结果符合实际。其次故障诊断速度快,经过几秒到几十秒即可测得系统的准确参数,再经维修人员简单的分析判断即得到诊断结果。再者此法较传统故障诊断法降低系统装拆工作量一半以上。

    此故障诊断检测回路具有以下功能。

    (1)能直接测量并直观显示液流流量、压力和温度,并能间接测量泵、液压马达转速。

    (2)可以利用溢流阀对系统中被测部分进行模拟加载,调压方便、准确;为保证所测流量准确性,可从温度表直接观察测试温差(应不超过士3℃)。

    (3)适应于任何液压系统,且某些系统参数可实现不停车检测。

    (4)结构轻便简单,工作可靠,成本低廉,操作简便。这种检测回路将加载装置和简单的检测仪器结合在一起,可做成便携式检测仪,测量快速、方便、准确,适于在现场推广使用。它为检测、预报和故障诊断自动化打下基础。

 

1.液压系统故障诊断的一般原则

  正确分析故障是排除故障的前提,系统故障大部分并非突然发生,发生前总有预兆,当预兆发展到一定程度即产生故障。引起故障的原因是多种多样的,并无固定规律可循。统计表明,液压系统发生的故障约90%是由于使用、管理不善所致。为了快速、准确、方便地诊断故障,必须充分认识液压故障的特征和规律,这是故障诊断的基础。

  以下原则在故障诊断中值得遵循。

    (1)首先判明液压系统的工作条件和外围环境是否正常。需首先搞清是设备机械部分或电器控制部分故障,还是液压系统本身的故障,同时查清液压系统的各种条件是否符合正常运行的要求。

  (2)区域判断。根据故障现象和特征确定与该故障有关的区域,逐步缩小发生故障的范围,检测此区域内的元件情况,分析发生原因,zui终找出故障的具体所在。

  (3)掌握故障种类进行综合分析。根据故障zui终的现象,逐步深入找m多种直接的或间接的可能原因,为避免盲目性,必须根据系统基本原理进行综合分析、逻辑判断,减少怀疑对象逐步逼近,zui终找出故障部位。

    (4)故障诊断是建立在运行记录及某些系统参数基础之上的。建立系统运行记录,这是预防、发现和处理故障的科学依据;建立设备运行故障分析表,它是使用经验的高度概括总结,有助于对故障现象迅速做出判断;具备一定检测手段,可对故障做出准确的定量分析。

    (5)验证可能故障原因时,一般从zui可能的故障原因或zui易检验的地方开始,这样可减少装拆工作量,提高诊断速度。

2.液压设备故障查找的方法

    下面介绍几种简单、实用的液压系统故障诊断方法。

    1.置换法

    将同类型、同结构、同原理的液压设备上的相同元件,置换(互换)安装在同一位置上,以证明被换元件是否工作可靠。例如,甲机元件置换到乙机上并开机观察,以证明此元件的好坏。

    置换法的优点在于:即使修理人员的技术水平较低,也能应用此法对液压设备的故障作出准确的诊断。但是,运用此法必须以同类型、同结构、同液压原理和相同液压元件的液压设备为前提,因而此法有很大的局限性和一定的盲目性。

    2.辅助法

    借助于简单的辅助零件,对液压设备的液压元件是否出现故障进行诊断。

    (1)堵油法。如堵住阀类元件的油口和油缸油口,可以诊断出这些液压元件是否泄漏和失效。

    (2)人为换向法。用顶杆使阀类元件换向,可诊断出换向阀是否出现如卡死、阀芯不到位等故障。

    辅助法可不解体部件来诊断液压元件是否有故障,避免了过多的拆卸工作量,减少了故障诊断时间,便于快速诊断,特别是对于较大型油缸密封等,这一类故障的诊断具有很好的实用性。

  3.经验法

    修理人员通过掌握液压设备的液压系统,熟悉了解各液压元件的结构和工作原理,并在积累丰富的液压设备修理经验的基础上,对液压设备出现的故障进行全面的分析、比较而迅速做出准确诊断。归纳起来,液压设备一般出现的故障部位及其原因大致可分为以下5个方面。

    (1)液压元件调整不当,如油泵、马达、顺序阀、方向阀、溢流阀、卸荷阀、平衡阀的压力和流量调整不对。

    (2)密封元件损坏或杂质使液压元件不能正常工作。

    (3)液压元件磨损或损坏,如阀类元件密封失灵、弹簧失灵、间隙过大等。

  (4)控制机构(电器)失灵,如继电器失灵、按钮接触不良或损坏、电磁铁安装不正确、电机相线误接等原因造成液压元件误动作或程序出错。

    (5)辅助机构失灵,如限位开关位置调整不当或损坏、压力表损坏、压力继电器损坏或误发信号、油箱过滤问题等。

    4.感官法

    (1)看。观察液压系统的工作状态。一般有六看:一看速度,即看执行元件运动速度有无变化;二看压力,即看液压系统各测量点的压力有无波动现象;三看油液,即观察油液是否清洁、是否变质,油量是否满足要求,油的黏度是否合乎要求及表面有无泡沫等;四看泄漏,即看液压系统各接头是否渗漏、滴漏和出现油垢现象;五看振动,即看活塞杆或工作台等运动部件运行时,有无跳动、冲击等异常现象;六看产品,即从加工出来的产品判断运动机构的工作状态,观察系统压力和流量的稳定性。

    (2)听。用听觉来判断液压系统的工作是否正常。一般有四听:一听噪声,即听液压泵和系统的噪声是否过大,液压阀等元件是否有尖叫声;二听冲击声,即听执行部件换向时冲击声是否过大;三听泄漏声,即听油路板内部有无细微而连续不断的声响;四听敲打声,即听液压泵和管路中是否有敲打撞击声。

    (3)摸。用手摸运动部件的温升和工作状况。一般有四摸:一摸温升,即用手摸泵、油箱和阀体等温度是否过高;二摸振动,即用手摸运动部件和管子有无振动;三摸爬行,即当工作台慢速运行时,用手摸其有无爬行现象;四摸松紧度,即用手拧一拧挡铁、微动开关等的松紧程度。

    (4)闻。闻主要是闻油液是否有变质异味。

    (5)查。查是查阅技术资料及有关故障分析与修理记录和维护保养记录等。

    (6)问。问是询问设备操作者,了解设备平时的工作状况。一般有六问:一问液压系统工作是否正常;二问液压油zui近的更换日期、滤网的清洗或更换情况等;三问事故出现前调压阀或调速阀是否调节过,有无不正常现象;四问事故出现之前液压件或密封件是否更换过;五问事故出现前后液压系统的工作差别;六问过去常出现哪类事故及排除经过。

  感观检测只是一个定性分析,必要时应对有关元件在实验台上作定量分析测试。

  5.分析法

    分析法是基于液压系统工作机理的故障诊断方法。采用分析法可以解决很多液压系统故障,但是对液压系统故障分析人员要求较高,必须充分了解和熟悉液压元件和回路工作原理。

    故障分析中,以下问题值得注意。

 (1)深入分析液压系统图,结合有关的电磁铁动作表及相关的电路图.理出回路完整的工作机理;同时,正确理解回路的设计意图与思路所采取的技术措施及相关的背景。

    (2)将工作原理图与实物对应起来,形成具体印象,液压回路中的管线原理图与实物往往有很大的差别。在可能的情况下,要将阀板上阀孔之间的串通与阻隔关系弄清,这些因素对以后回路检查有密切。

    (3)参阅有关书刊及资料,找出评判液压装置特征的判定依据,然后对其予以判断。

    (4)参阅有关书刊及设备使用说明书,探讨失效机理及相关的分析测试方法。

    6.应用铁谱技术

  应用铁谱技术对液压系统的故障进行诊断和状态监控。铁谱技术是以机械摩擦副的磨损为基本出发点,借助于铁谱仪把液压油中的磨损颗粒和其他污染颗粒分离出来,并制成铁谱片,然后置于铁谱显微镜或扫描电子显微镜下进行观察,或按尺寸大小依次沉积在玻璃管内,应用光学方法进行定量检测。通过以上分析,可以准确地获得系统内有关磨损方面的重要信息。据此进一步研究磨损现象,监测磨损状态,诊断故障前兆,zui后做出系统失效预报。铁谱技术能有效地应用于工程机械液压系统油液污染程度的检测、监控、磨损过程的分析和故障诊断,并且具有直观、准确、信息多等优点。因此,铁谱技术已成为对机械工程液压系统故障进行诊断分析的有力工具。

    7.仪器检测法

    仪器检测法即采用专门的液压系统故障检测仪器来诊断系统故障,该仪器能够对液压系统故障做定量的检测。国内外有许多的便携式液压系统故障检测仪,用来测量流量、压力和温度,并能测量泵和液压马达的转速等。

    8.状态监测法

    状态监测法用的仪器种类很多,通常主要有压力传感器、流量传感器、位移传感器和油温监测仪等。把测试到的数据输入计算机系统,计算机根据输入的数据提供各种信息及技术参数,由此判别出某个液压元件和液压系统某个部位的工作状况,并可发出报警或自动停机等信号。所以状态监测技术可解决仅靠人的感觉无法解决的疑难故障的诊断,并为预知维修提供了信息。

    状态监测法一般适用于下列几种液压设备:

    (1)发生故障后对整个生产影响较大的液压设备和自动线;

    (2)必须确保其安全性能的液压设备和控制系统;

    (3)价格昂贵的精密、大型、稀有、关键的液压系统;

    (4)故障停机修理费用过高或修理时间过长、损失过大的液压设备和液压控制系统。

 

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