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机械设备液压系统常见故障原因分析和应对措施

作者:未知

  摘 要:随着液压技术在国民经济各个行业的广泛应用,人们对液压技术及相关设备的认识也逐渐加深,液压设备中的控制元件是液压阀,由液压泵提供能源,执行元件分别是液压马达和液压缸,这是液压元件的共性。本文通过液压设备的种种共性特点的研究,探讨了液压系统常见故障原因及应对措施。
  关键词:液压系统;常见故障;故障分析;应对措施
  1 工作原理
  液压传动是以液体为工作介质,通过能量转换来实行执行机构所需运动的一种传动方式。首先,液压泵将电动机(或其它原动机)的机械能转换为液体的压力能,然后,通过液压缸(或液压马达)将以液体的压力能再转化为机械能带动负载运动。
  2 液压系统的组成
  (1)动力装置部分。其作用是将电动机(或其它原动机)提供的机械能转换为液体的压力能。如各类液压泵。
  (2)控制调节装置部分。包括压力、流量、方向控制阀,是用以控制和调节液压系统中液流的压力、流量和流动方向,以满足工作部件所需力(或力矩)、速度(或转速)和运动方向(或运动循环)的要求。
  (3)执行机构部分。其作用是将液体的压力能转化为机械能以带动工作部件运动。包括液压缸和液压马达。
  (4)自动控制部分。主要是指电气控制装置。
  (5)辅助装置部分。除上述四大部分以外的油箱、油管、集成块、滤油器、蓄能器、压力表、加热器、冷却器等等。它们对于保证液压系统工作的可靠性和稳定性是不可缺少的,具有重要的作用。
  3 液压系统优缺点
  (1)液压系统优点。1)体积小和重量轻;2)刚度大、精度高、响应快;3)驱动力大,适合重载直接驱动;4)调速范围宽,速度控制方式多样;5)自润滑、自冷却和长寿命;6)易于实现安全保护。
  (2)液压系统缺点。1)抗工作液污染能力差;2)对温度变化敏感;3)存在泄漏隐患;4)制造难,成本高;5)不适于远距离传输且需液压能源。
  4 常见故障
  (1)压力损失。由于液体具有黏性,在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力,所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。这部分能量损耗主要表现为压力损失。压力损失有沿程损失和局部损失两种。沿程损失是当液体在直径不变的直管中流过一段距离时,因摩擦而产生的压力损失。局部损失是由于管路截面形状突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起的压力损失。总的压力损失等于沿程损失和局部损失之和。由于压力损失的必然存在,所以泵的额定压力要略大于系统工作时所需的最大工作压力,一般可将系统工作所需的最大工作压力乘以一个1.3~1.5的系数来估算。
  (2)流量损失。在液压系统中,各被压元件都有相对运动的表面,如液压缸内表面和活塞外表面,因为要有相对运动,所以它们之间都有一定的间隙。如果间隙的一边为高压油,另一边为低压油,则高压油就会经间隙流向低压区从而造成泄漏。同时,由于液压元件密封不完善,一部分油液也会向外部泄漏。这种泄漏造成的实际流量有所减少,这就是我们所说的流量损失。流量损失影响运动速度,而泄漏又难以绝对避免,所以在液压系统中泵的额定流量要略大于系统工作时所需的最大流量。通常也可以用系统工作所需的最大流量乘以一个1.1~1.3的系数来估算。
  (3)液压冲击。执行元件换向及阀门关闭使流动的液体因惯性和某些液压元件反应动作不够灵敏而产生瞬时压力峰值,称液压冲击。其峰值可超过工作压力的几倍。
  (4)空穴现象。因为液压油中总含有一定量的空气,通常可溶解于油中,也可以气泡的形式混合于油中。当压力低于空气分离压力时,溶解于油中的空气分离出来,形成气泡;当压力降至油液的饱和蒸气压力以下时,油液会沸腾而产生大量气泡。这些气泡混杂于油液中形成不连续状态,这种现象称为空穴现象。
  气泡随油液运动到高压区,在高压作用下迅速破裂,造成体积突然减小、周围高压油高速流过来补充,引起局部瞬间冲击,压力和温度急剧升高并产生强烈的噪声和振动。
  措施:要正确设计液压泵的结构参数和泵的吸油管路,尽量避免油道狭窄和急弯,防止产生低压区;合理选用机件材料,增加机械强度、提高表面质量、提高抗腐蚀能力。
  5 液压系统故障应对措施
  (1)应用传统的逻辑分析逐步逼近法。需对以上所有可能原因逐一进行分析判断和检验,最终找出故障原因和引起故障的具体元件。此法诊断过程繁琐,须进行大量的装拆、验证工作,效率低,工期长,并且只能是定性分析,诊断不够准确。
  (2)应用基于参数测量的故障诊断系统。只需在系统配管时,在泵的出口a、换向阀前b及缸的入口c三点设置双球阀三通,则利用故障诊断检测回路,在几秒钟内即可将系统故障限制在某区域内并根据所测参数值诊断出故障所在。检测过程如下:
  1)将故障诊断回路与检测口a接通,打开球阀2并旋松溢流阀7,再关死球阀1,这时调节溢流阀7即可从压力表4上观察泵的工作压力变化情况,看其是否能超过8.0Mpa并上升至所需高压值。若不能则说明是泵本身故障,若能说明不是泵故障,则应继续检测。
  2)若泵无故障,则利用故障诊断回路检测b点压力变化情况。若b点工作压力能超过8.0Mpa并上升至所需高压值,则说明系统主溢流阀工作正常,需繼续检测。
  若溢流阀无故障,则通过检测c点压力变化情况即可判断出是否换向阀或比例阀故障。通过检测最终故障原因是叶片泵内漏严重所引起。拆卸泵后方知,叶片泵定子由于滑润不良造成异常磨损,引起内漏增大,使系统压力提不高,进一步发现是由于水冷系统的水漏入油中造成油乳化而失去润滑作用引起的。
  6 结语
  在实际的故障处理过程中,要结合液压元件的特点及设备的环境要求,通过对设备状况的全面检查进行数据的积累和维修制度的建立,从而通过长期的工作经验来熟悉各类故障发生的现象、故障检测和处理办法。在实际应用中,应加强对现代先进诊断和修复技术的学习,从而更好地应对液压系统及设备常见故障。
  参考文献:
  [1]李新德.工程机械液压系统漏油预防措施[J].液压气动与密封,2015.
  [2]洪津.工程机械液压系统的故障诊断[J].工程机械与维修,2016.
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