【论文】工程机械液压系统故障诊断与分析.doc
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1、【论文】工程机械液压系统故障诊断与分析 工程机械液压系统故障诊断与分析摘 要液压故障诊断是判断机械设备液压系统的运行状态是否正常液压系统是否发生故障确定液压设备发生故障的部位及产生故障的性质和原因同时液压系统是结构复杂且精密度高的机电液综合系统系统具有机液耦合时变性和非线性等特性液压故障因故障点隐蔽因果关系复杂易受随机性因素影响失效分布较分散加大了故障诊断与检测的难度液压故障诊断是由现代机械设备及其元件的高度可靠性要求和需要迅速排除故障而提出的在许多要害工业部门已经逐渐发展机器状态监视和控制技术利用机器在运行过程中的二次效应来诊断机器的状态二次效应是指机器在运行中所出现的现象如温升噪声振动压力
2、振摆泄漏量流量润滑油状态运动速度及各种性能指标因此深入研究这些现象有助于逐步建立完善的诊断理论发展完善的测试技术及实现预知维修提高现代化维修技术水平把定期维修改变为预知维修这样不仅可以节约大量的维修费用减少许多不必要的维修时间而且还可以大大增加机器设备的正常运行时间大幅度地提高生产率产生巨大的经济效益关键词工程机械 液压故障 诊断方法 故障诊断步骤 Hydraulic fault diagnosis is judge mechanical equipment of the hydraulic system running state is normal or not whether the h
3、ydraulic system failure determine the hydraulic equipment the failure of the parts and produce the nature and causes of the faultAt the same time hydraulic system is complicated structure and high precision of machine electricity liquid comprehensive system the system has the machine liquid coupling
4、 changeable and nonlinear characteristics Hydraulic failure due to a failure point concealment causal relationships complex vulnerable to random factors affecting failure distribution is more dispersed increase the fault diagnosis and the difficulty of the test Hydraulic fault diagnosis is by modern
5、 mechanical equipment and its components of high reliability requirements and need to quickly remove the faults and proposes In many key industrial sector has gradually development state monitor and control technology of machine use of machines in operation process of the second-order effect to diag
6、nose the state of the machine The second-order effect it is to point to in operation of machine in phenomena such as temperature noise vibration pressure vibration place leakage flow lubricating oil state velocity and various performance indicators Therefore further study of these phenomena help to
7、gradually establish a perfect diagnosis theory the development of technology and realize perfect test predicting maintenance improve the modern maintenance technology level and regular maintenance change for predicting maintenanceSo not only can save a lot of maintenance costs reduce many unnecessar
8、y maintenance time but also can be greatly increased the normal operation of the machine equipment time greatly enhance productivity produce the huge economic benefitsEngineering plant Hydraulic failure Diagnosis method Diagnostic step troubleshooting 目录1 绪论511 前言512 液压系统故障诊断的发展趋势52 液压系统概述721 现代液压设备
9、概述722 液压系统构成93 工程机械液压系统的故障诊断1231 液压故障的概念1232 液压故障的属性1233 液压系统故障的特点1434液压故障的分类1535 液压传动系统的几种常见故障现象164 液压系统检测与诊断的基本原理要求和步骤1841 液压系统检测与诊断的基本原理1842 液压故障的征兆184 3 液压故障诊断的基本要求1844 液压故障诊断的一般步骤195 液压故障诊断技术和方法2151液压故障诊断的技术2152查找液压故障的方法2153 液压故障诊断的方法2254 液压故障诊断的工作内容226 液压元件故障分析2361 液压泵故障原因与排除以柱塞泵为例2362 液压缸故障原因
10、及排除2763 溢流阀故障原因及排除2964减压阀故障原因及排除3165 顺序阀故障原因及排除3266 液控单向阀故障原因及排除3267 换向阀故障原因及排除3368 流量控制阀故障原因及排除3369 液压辅助元件压力继电器故障原因及排除347 工程机械液压系统的故障诊断与故障维修实例3571 CPC05型液压叉车工作装置与转向部分的故障诊断3572 ZL50 型装载机三种液压故障的诊断及排除388 液压系统的维护与保养4182液压系统的定期保养4383液压设备操作注意事项4584 主动预防性维护的实施469 致谢47参考文献481 绪 论11 前言液压传动与控制技术在国民经济与国防各部门的应
11、用日益广泛液压设备在装备体系中占有十分重要的位置液压设备一旦发生故障轻则导致产品质量下降重则引起生产中断严重的甚至造成灾难性的后果设备的故障诊断与检测是保证其运行可靠性能良好并充分发挥效益的重要途径因此液压系统的故障诊断尤为重要为了解决液压故障和减少故障发生所造成的经济损失世界上各工业发达国家都更加重视对液压设备故障的研究和管理逐渐形成了一门新技术液压故障诊断技术这项技术近年来得到了较快的发展统计资料表明在复杂系统的维修过程中故障检测和诊断占全部工作量的60-90可见研究故障检测与诊断的理论与应用对于保证系统的可靠性来说是至关重要的从发生故障的情况来看例如磨床电气系统故障约占60机械部分约占2
12、6而液压系统仅占14而已然而液压传动往往用在转动和直线运动上是机器主要部分所以即使是小故障也影响到机器的运转和操作液压故障诊断技术主要包含液压故障诊断理论和液压故障诊断方法本文主要介绍查找液压系统故障的方法和讨论工程机械液压系统一些常见故障及其诊断分析12 液压系统故障诊断的发展趋势液压传动是三大传动技术之一是通过流体介质实现能量转换与传递的传动方式与机械传动电力传动相比液压传动输出功率大单位功率重量比小易于实现无级调速和过载保护液压传动装置易于实现自动化完成各种复杂动作操作简便目前液压系统广泛应用于现代化制造重型机械设备航空航天等领域由于机械设备工作状态的多样性其液压系统故障诊断技术的发展趋
13、势是不解体化高精度化智能化网络化理论与传统方法相结合诊断及传感器融合诊断技术1不解体化 不解体检测的研究方向是开发科预置于液压系统内的传感器美国日本等国家已经成功将超微型传感器安置于液压系统内对于系统的温度计主要部件的工作参数进行监测并利用光纤传感器监测系统的温度液压油粘度和压力等参数的波动2高精度化 在信号技术方面是指提高信号分析的信噪比对于较复杂的液压系统而言其信号系数是瞬态的非平稳的突变的将小波理论用于这些信号的分析处理上则可大大提高其分辨率在振动信号的处理上全息谱分析方法则充分考虑了幅频相三者的结合弥补了普通傅立叶谱只考虑幅频关系的不足能够比较全面的获取振动信号3智能化 是指开发诊断型
14、专家系统使用数据处理分析故障识别自动完成以减轻诊断的工作量并提高诊断速度及正确性在故障诊断专家系统的建立上要深入故障形成机理的研究丰富系统的知识库解决专家系统所谓的瓶颈问题同时将模糊神经网络方法应用于故障诊断的专家系统中使之具有一定的智能具有自我组织自我学习联想功能从而使诊断系统自我完善自我发展此外诊断系统将由集中式走向分布式系统的硬件标准化软件设计规范化模块化这有利于缩短系统的开发周期提高系统的可靠性4网络化是本世纪故障诊断技术的发展方向随着计算机网络技术的发展及通信技术的进步利用各种通信手段将多个故障诊断系统联系起来实现资源共享可提高诊断的质量和精度将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成
15、网络有利于对机组的管理减少设备的投资提高设备的利用率必要时可对企业的系统相联接促进企业管理的一体化现代化5新理论与传统方法相结合诊断 传统方法具有一定优点仍将广泛应用但需不断注入新的内容和方法如液压泵泄露的诊断将混沌分形理论应用于故障信号处理中基于神经网络的故障诊断将遗传算法和模拟退火算法应用于MLP神经网络的学习算法解决网络训练易局限于局部极小等问题6多传感器信息融合诊断技术 基于多源信息综合处理的信息融合技术逐渐成为液压故障诊断的亮点这种方法将来自液压系统某一目标的多源信息加以智能合成产生更精确安全的估计和判断2 液压系统概述21 现代液压设备概述com备的基本特征液压设备是一种动力传动与
16、控制装置通过它人们可以根据需要实现机械能-液压能-机械能的转换第一个转换是通过液压泵实现的液压泵旋转的内部空腔与油管联通时逐渐增大形成吸油腔将油排入系统第二转换是通过执行元件液压缸或液压马达来实现压力油依帕斯卡原理推动执行元件的运动部分驱动负载运动各类控制阀则用于限制调节分配与引导液压源的压力流量与流动方向液压设备从主体讲属于机械设备他作为一种机械产品与机械技术关系密切液压设备是一种流体动力机械其工作原理工作介质及由此而来的结构与工艺特征均体现了这一点液压设备又是一种控制机构他与控制技术同样关系密切液压系统与电气电子及计算机系统有广泛的能量与信息的交流两者之间相互依赖相互渗透液压设备在个工业部
17、门中被广泛应用她是实现其工艺目的或相应功能的工具这些因素必然反映至液压设备的本身液压设备故障诊断与监测涉及各类测试手段它与测试技术不可分离由此可见液压设备综合了机械技术流体技术电气电子与计算机技术以及与设备执行的任务相关的技术如金属切削塑料成型加工钢铁冶金采煤等设备故障诊断人员不仅应掌握有关的测试技术的基础知识还应熟练掌握有关的测试技能从系统的角度看液压设备是一个系统它具有一般系统的基本特征整体性层次性动态性与目的性因此系统分析方法非常适合液压系统故障的分析液压设备无疑是一个信息系统系统与外部环境之间系统内部各组成部分之间有广泛的信息交流信息分析方法也适合液压故障的分析com 液压元件概述液压
18、元件是液压设备的基本组成单元液压泵液压泵是机械能-液压能转换元件它负责向液压系统提供符合要求的也开油源是液压系统的动力元件液压泵的特点是结构较复杂加工工艺材料及安装要求均高液压泵是液压系统中负载最大运行时间最长的元件故磨损劣化的速度也快液压泵拆装方便但为了保证安装精度一般不宜经常拆卸液压泵是液压系统的关键元件液压泵损坏之后会对系统压力与流量带来一系列影响液压泵的损坏主要发生在工作部分运动件及动力传递零件上如工作部分的磨损轴承损坏及传动轴扭断液压泵是故障诊断与状态监测的重点对象液压泵按结构主要分为齿轮泵叶片泵与轴向柱塞泵三种按压力等级可分低压泵中压泵与高压泵三种按排量大小有大型泵与小型泵之分按排
19、量变化情况有定量泵与变量泵之分压力阀压力阀是液压系统的压力调节与限定元件压力阀主要包括各种溢流阀减压阀与顺序阀目前大多数压力阀均为二级阀压力阀一旦失效便会引起压力失调如压力下跌无压力压力波动及不可调等压力阀失效的主要原因是阀芯卡死及弹簧折断等压力阀也是诊断与监测的重点对象方向阀方向阀是用于控制液压回路的液流正反方向方向阀主要包括各类换向阀和单向阀换向阀是断续工作的其寿命以换向次数计换向阀的损坏主要是阀芯配合面磨损阀芯卡死弹簧折断或疲软以及电磁铁损坏等换向阀在使用中容易装反换向阀的阀芯也容易装反换向阀损坏后液压系统的动作次序会出现错乱单向阀的损坏主要发生在密封面上流量控制阀液压系统中执行元件运动
20、速度的大小由输入执行元件的油液流量的大小来确定流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来控制流量常用的流量控制阀有普通节流阀压力补偿和温度补偿调速阀溢流节流阀和分流集流阀等流量控制阀的失效主要在于节流口堵塞阀芯卡死等流量控制阀失效以后液压系统会出现运动速度失控现象液压马达 液压马达在压力油的推动下产生旋转运动对载荷输出转速与转矩液压马达主要有齿轮马达叶片马达轴向或径向柱塞式液压马达液压马达的损坏主要是工作部件及运动件磨损使间隙增大进而引起输出转矩与转速下降泄露增大及振动增大在一个工作周期中液压马达一部分时间工作另一部分时间处于停止状态其运动速度也比较慢与液压泵相比磨损速度较慢液
21、压缸液压缸在压力油的作用下推动负载运动可以分为活塞缸柱塞缸和摆动缸三类液压缸的损坏主要发生在密封件上密封件的损坏引起液压缸速度变慢或爬行并引起外泄漏密封件密封件是液压系统维持正常压力的保证因素液压装置的能量流与物料流量是一致的且前后相通因此液压回路中任一处发生密封问题都会引起系统能量传递的偏差液压辅助元件液压辅助元件有管路和管头油箱过滤器蓄能器等22 液压系统构成 液压传动系统有动力装置液压泵执行元件液压缸和液压马达控制元件各种类阀及辅助元件管路和管头油箱过滤器蓄能器等和介质液压油等组成按照液压油的循环方式液压系统中液压泵的数目形式以及向执行元件的供油方式的不同可将液压系统进行各种形式的分类液
22、压系统的检测与诊断应该以分析其基本原理和基本类型为基础做出正确判断单泵系统和多泵系统根据系统中液压泵的数目液压系统可分为单泵系统和多泵系统单泵系统由一个液压泵向一个或一组执行元件提供液压油的液压系统即为单泵系统主要用于不需要进行多种复合动作的工程机械如推土机铲运机等铲土运输机械系统以及功率较小工作变动不太频繁的工程机械如起重量较小的的起重机械斗容在04m3以下的小型挖掘机高空作业车叉车等机构的液压系统多泵系统有些工程机械动作比较复杂如液压挖掘机汽车起重机的工作循环中即需要两个执行元件实现复合动作又需要对执行元件能够进行单独调节显然采用单泵系统不可能很好地满足工作要求为了更有效地利用发动机功率和
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