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【液压知识】液压系统的故障特征与诊断步骤,维修方法

2021-10-09 by Jun Tai


一、液压系统的故障特征


1. 液压设备不同运行阶段的故障


1) 试制液压设备调试阶段的故障


液压设备调试阶战的故障率较高。其特征是设计、制造、安装等质量问题交叉在一起。除了机械、电气的问题以外,液压系统常发生的故障有:


(1)外泄漏严重,主要发生在接头和有关元件的端盖连接处。


(2)执行元件运动速度不隐定。


(3)液压阀的阀芯卡死或运动不灵活,导致执行元件动作失灵。有时发现液压阀的阀芯方向装反,要特别注意二位但电控电磁阀。


(4)压力控制元件的阻尼小孔堵塞,造成压力不稳定。


(5)阀类元件漏装弹簧、密封件,造成控制失灵。有时出现管路接错而使系统动作错乱。


(6)液压系统设计不完善。液压元件选择不当,造成系统发热、执行元件同步精度低等故障现象。




2)液压设备运行初期的故障

液压设备经过调试阶段后。便进入正常出产运行阶段。此阶段故障恃征是:

管接头因振动而松脱。

密封件质量差,或由于装配不当而被损伤,造成泄漏。

管道或液压元件油道内的毛刺、型砂、切屑等污物在油液的冲击下脱落,堵塞阻尼孔或过滤器,造成压力和速度不稳定。

由于负荷大或外界环境散热条件差·使油液温度过高,引起泄漏,导致压力和速度的变化。



3)液压设备运行中期的故障

液压设备运行到中期,属于正常磨损阶段,故障率最低,这个阶段液压系统运行状态最佳。但应特别注意定期更换液压油、控制油液的污染。




4)液压设备运行后期的故障

液压设备运行到后期,液压元件因工作频率和负荷的差异,易损件先后开始正常性的超差磨损。此阶段故障率较高,泄漏增加,效率降低。针对这一状况,要对液压元件进行全面检验,对已失效的液压元件应进行修理或更换。以防止液压设备不能运行而被迫停产。




2. 突发性故障

这类故障多发生在液压设备运行初期和后期。故障的特征是突发性,故障发生的区域及产生原因较为明显。如发生碰撞,元件内弹簧突然折断,管道破裂,异物堵塞管路通道,密封件损坏等故障现象。

突发性故障往往与液压设备安装不当、维护不良有直接关系。有时由于操作错误也会发生破坏性故障。防止这类故障的主要措施是加强设备日常管理维护,严格执行岗位责任制,以及加强操作人员的业务培训。




二、液压系统的故障诊断步骤1.查找故障液压元件的步骤

液压系统的故障有时是系统中某个元件产生故障造成的,因此,首先需要把出了故障的元件找出来,根据图3-1列出的步骤进行检查,就可以找出液压系统中产生故障的元件。


第一步:液压传动设备运转不正常,例如,没有运动,运动不稳定,运动方向不正确,运动速度不符合要求,动作顺序错乱,输出力不稳定,泄漏严重,爬行等。无论是什么原因,都可以归纳为:流量、压力和方向三大问题。

第二步:审校液压回路图,并检查每个液压元件,确认它的性能和作用,初步评定其质量状况。

第三步:列出与故障相关的元件清单,逐个进行分析。进行这一步时,一要充分利用判断力,二是注意绝不可遗漏对故障有重大影响的元件。

第四步:对清单中所列出的元件按以往的经验和元件检查的难易排列次序。必要时,列出重点检查的元件和元件的重点检查部位。同时安排测量仪器等。


第五步:对清单中列出的重点检查元件进行初检。初检应判断以下一些问题:元件的使用和装配是否合适。元件的测量装置、仪器和测试方法是否合适;元件的外部信号是否合适,对外部信号是否响应等。特别注意某些元件的故障先兆。如过高的温度和叹声、振动和泄漏等。

第六步:如果初检中未蚕出故障,要用仪器反复检查。

第七步:识别出发生故障的元件。对不合格的元件进行修理或更换。

第八步:在重新启动主机前,必须先认真考虑一下这次故障的原因和后果。如果故障是由于污染或油温过高引起的,则应预料到其它元件也有出现故障的可能性,同时对隐患采取相应的措施。例如,由于污染原因引起液压泵的故障,则在更换新泵前必须对系统进行彻底清洗和过滤。

2. 重新启动的步骤

排除液压系统枚障之后,不能操之过急,盲目启动,必须遵照一定的要求和程序启动。否则,旧的故障排除了,新的故障会相继产生。其主要原田是缺乏周密的思考。如前所述,液压泵由于污染而出现故障,那么,污染是怎样引起的?其它液压元件是否也被污染了呢?

图2-2为重新启动的程序框图。




三、液压系统的故障诊断方法


1 直观检查法


直观检查法又称初步诊断法,是液压系统故障诊断的一种最为简易且方便易行的方法。这种方法通过“看、听、摸、闻、阅、问”六字口诀进行。直观检查法即可在液压设备工作状态下进行,又可在其不工作状态下进行·

1)看。观察液压系统工作的实际情况。一看速度,指执行元件运动速度有无变化和异常现象;二看压力,指液压系统中各压力监测点的压力大小以及变化情况:三看油液是否清洁、变质,表面是否有泡沫,液位是否在规定的范围内,液压油的粘度是否合适;四看泄漏,指各连接部位是否有渗漏现象;五看振动,指液压执行元件在工作时有无跳动现象;六看产品,根据液压设备及工出来的产品质量,判断执行机构的工作状态、液压系统的工作压力和流量稳定性等。


2)听。用听觉判断液压系统工作是否正常:一听噪声,听液压泵和液压系统工作时的噪声是否过大及噪声的特征,溢流阀、顺序阀等压力控制元件是否有尖叫声;二听冲击声,指工作台液压缸换向时冲击声是否过大,活塞是否有撞击缸底的声音,换向阀换向时是否有撞击端盖的现象:三听气蚀和困油的异常声,检查液压泵是否吸迸空气,及有否严重困油现象:四听敲打声,指液压泵运转时是否有因损坏引起的敲打声。

3)摸。用手触摸允许摸的运动部件以了解其工作状态:一摸温升,用手摸液压泵、油箱和阀类元件外壳表面,若接触两秒钟感到烫手,就应检查温升过高的原因;二摸振动,用手摸运动部件和管路的振动情况,若有高频振动应检查产生的原因;三摸爬行,当工作台在轻载低速运动时,用手摸有无爬行现象;四摸松紧程度,用手触摸挡铁、微动开关和紧固螺钉等的松紧程度。

4)闻。用嗅觉器官辨别油液是否发臭变质,橡胶件是否因过热发出特殊气味等。

5) 阅。查阅有关故障分析和修理记录、日检和定检卡及交接班记录和维修保养情况记录。

6)问。访问设备操作者,了解设备平时运行状况:一问液压系统工作是否正常,液压泵有无异常现象;二问液压油更换时间,滤网是否清洁;三问发生事故前压力或速度调节阀是否调节过,有哪些不正常现象;四问发生事故前是否更换过密封件或液压件;五问发生事故前后液压系统出现过哪些不正常现象;六问过去经常出现过哪些故障,是怎样排除的。

由于每个人的感觉、判断能力和实践经验的差异,判断结果肯定会有差异,但是经过反复实践,故障原因是特定的,终究会被确认并予以排除。应当指出的是:这种方法对于有实践经验的工程技术人员来讲,显得更加有效。



2对比替换法


这种方法常用于在缺乏测试仪器的场合检查液压系统故障,并且经常结合替换法进行。对比替换方法有两种情况:一种情况是用两台型号、性能参数相同的机械进行对比试验,从中查找故障。试验过程中可对机械的可疑元件用新件或完好机械的元件进行代换,再开机试验,如性能变好,则故障所在即知。否则,可继续用同样的方法或其他方法检查其余部件;另一种情况是对于具有相同功能回路的液压系统,这样的系统,采用对比替换法更为方便,而且,现在许多系统的连接采用高压软管连接,为替换法的实施捉供了更为方便的条件。遇到可疑元件时,要更换另一回路的完好元件时,不需拆卸元件,只要更换相应的软管接头即可。例如在检查三工位母线机(主要完成定位、折弯、冲孔动作)的液压系统故障时,有一回路工作无压力,怀疑液压泵有问题。结果对调了两个液压泵软管的接头,一次就消除了故障存在的可能性。对比替换方法在调试两台以上相同的液压站时非常有效。




3 逻辑分析法


采用逻辑分析法分析液压系统的故障时,可分为两种情况。对较为简单的液压系统,可以根据故障现象,按照动力元件、控制元件、执行元件的顺序在液玉系统原理图的基础上,结合前面的几种方法,正向推理分析故障原因。例如玻璃涂胶设备出现涂不出胶的故障,直观来看就是液压缸的输出力(即压力)不足。根据液压系统原理图来分析,造成压力下降的可能原因有:吸油过滤器堵塞、液压泵内泄漏严重、溢流阀压力调节过低或者溢流阀阻尼孔堵塞、液压缸内泄漏严重、管路连接件泄漏、回油压力过高等等。考虑到这些因素后,在根据已有的检查结果,排除其它因素,逐渐缩小范围。直到解决问题为止。



4  仪器专项检测法


有些重要的液压设备必须进行定量专项检测,即检测故障发生的根源型参数,为故障判断提供可靠依据


1)压力。检测液压系统各部位的压力值,分析其是否在允许范围内。


2) 流量。检测液压系统各位置的油液流量值是否在正常值范围内。

3) 温升。检测液压泵、执行机构、油箱的温度值,分析是否在正常范围内。

4) 噪声。检测异常噪声值,并进行分析,找出噪声源。

应该注意的是:对于有故障嫌疑的液压件要在试验台架上按出厂试验标准进行检测,元件检测要先易后难,不能轻易把重要元件从系统中拆下,甚至盲目解体检查。


5) 在线检测。很多液压设备本身配有重要参数的检测仪表,或系统中预留了测量接口,不用拆下元件就能观察或从接口检测出元件的性能参数,为初步诊断提供定量依据。如在液压系统的有关部位和各执行机构中装设压力、流量、位置、速度、液位、温度、过滤阻塞报警等各种监测传感器,某个部位发生异常时,监测仪器均可及时测出技术参数状况,并可在控制屏幕上自动显示,以便于分析研究、调整参数、诊断故障并予以排除。



5 模糊逻辑诊断方法

故障诊断问题的模糊性质为模糊逻辑在故障诊断中的应用提供了前提。模确诊断方法利用模糊逻揖来描述故障原因与故障现象之间的模糊关系,通过隶属函数和模糊关系方程解决故障原因与状态识别问题。

模糊逻辑在故障领域中的应用称为模糊聚类诊断法。它是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机诊断方法,其最大特征是,它能将操作者或专家的诊断经验和知识表示成语言变量描述的诊断规则,然后用这些规则对系统进行诊断。因此,模糊逻辑诊断方法适用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的诊断。从信息的观点来看,模糊诊断是一类规则型的专家系统。




6 智能诊断方法


对于复杂的故障类型,由于其机理复杂而难于诊断,需要一些经验性知识和诊断策略。专家系统在诊断领域的应用可以解决复杂故障的诊断问题。

液压设备故障诊断专家系统由知识库和推理机组成。知识库中存放各种故障现象、引起故障的原因及原因和现象间的关系,这些都来自有经验的维修人员和领域专家,它集中了多个专家的知识,收集了大量的资料,扣除了个人解抉问题时的主观偏见,使诊断结果更接近实际。

一旦液压系统发生故障,通过人机接口将故障现象输入计算机,由计算机根据输入的故障现象及知识库中的知识,按推理机中存放的推理方法推算出故障原因并报告给用户,还可提出维修或预防措施。

目前,故障诊断专家系统存在的问题是缺乏有效的诊断知识表达方法及不确定性推理方法,诊断知识获取因难。

近年来发展起来的神经网络方法,其知识的获取与表达采用双向联想记忆模型,能够存储作为变元概念的客体之间的因果关系,处理不精确的、矛盾的、甚至错误的数据,从而提高了专家系统的智能水平和实时处理能力,是诊断专家系统的发展方向。



7 基于灰色理论的故障诊断方法


研究灰色系统的有关建模、控模、预测、决策、优化等问题的理论称为灰色理论。通常可以将信息系统分为白色系统、灰色系统和黑色系统。白色系统指系统参数完全已知,黑色系统指系统参数完全未知,灰色系统指部分参数已知而部分参数未知的系统。灰色系统理论就是通过已知参数来预测未知参数,利用“少数据”建模从而解决整个系统的未知参数。

实践证明,液压系统发生故障的原因式多方面的、复杂的,既有简单故障,也有多个部位或部件同时发生故障的情况。由于故障检测手段的不完善性、信号获取装置的不稳定性及信息处理方法的近似性,或者缺少有效的观测工具,造成信息不完全,对故障的判断预测,带有估计、猜想、假设和臆测等主观想象成分,导致人们对液压系统故障机理的认识带有片面性。




另一方面,由于液压系统是“机-电-液”系统的复杂组合,在生产过程中产生的故障往往呈现出一定的动态性,也给液压设备的故障判别带来一定的困难。因此,液压设备、液压系统在运行过程中发生故障与否是确定的,但人们对故障的认识和判别受技术水平的限制,不同的人对故障信息掌握的充分程度不同,会得出不同的诊断结果。由此看出液压系统故障由于信息的不完全带有一定的灰色性。灰色理论用于液压设备故障诊断就是利用存在的已知信息去推知含有故障模式的不可知信息的特性、状态和发展趋势,其实质也是一个灰色系统的白化问题。

液压设备故障诊断的实质是故障模式识别,采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,通过设备故障模式与某参考模式之间的接近程度,进行状态识别与故障诊断。这种方法的特点是:建模简单、所需数据少。特别适用于生产现场的快速诊断。


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