液压系统故障分析课总结论文
液压系统故障分析课总结论文
指导教师：王同建博士
机械工程与自动化系410708班41070808号李海涛
中国的工业规模化建设历来就是中国社会各项改革重中之重的问题。自1949年中国共产党夺取政权以后，借助前苏联的工业生产模式进行大规模的工业建设，但是，由于处在计划经济体制下，工业建设带有很强的政治目的性，因此，我们的工业生产便难以适应社会的经济生活。1978年以来的市场经济改革，使得众多的国有工业企业面临着两大问题：一是经营体制的问题，二是自身发展的问题。20余年以来的改革开放，使得我们的工业企业在经营体制上发生根本性的转变，能够按照市场的需要进行生产。但是，我们依然面临着工业企业自身发展的严峻问题。
改革开放的20余年间，我们引进大量先进的科学技术、先进的管理方法，进行股份制改革，经济体制改革，社会保障制度改革，医疗体制改革，教育体制改革等等，各种体制、制度、规则、方法的研究、探讨、论证和试点，却都很难涉及到多少思想观念的深刻转变，缺乏核心思想的指导，迷恋于方式化的改革，究竟是怎样的一种改革呢？今年年初，在清华大学现代管理学院举办的“十一五计划经济改革”研讨会上，一位学者就指出：应该把“改革”二字换成“改良”或“改进”才更为贴切。的确如此，仅仅是脱掉旧衣服穿上一件新衣服，是称不了“革”的。改革，尤其是我们的工业企业改革，由于历史性的原因，更需要我们进行思想层面的变革。
尤其是在机械重工领域，而在谈到机械重工领域时就不能不谈及他的心脏动力液压系统。
液压设备在机械工程大功率、自动化中越来越起主导作用。但功率越大、自动化程度越高，设备的结构就越复杂，发生故障的可能性就越大，故障造成的危害和损失也越大。因此，及时有效地监测液压系统的运行状态、准确判断发生故障的原因尤为重要。使用单位都希望设备的机电液装置在运行过程中能运转正常，一旦出现超载、冲击、卡死等意外故
障时能及时处理，否则会导致设备损坏，给使用单位造成重大经济损失。因此，各制造厂在设法提高设备可靠性的同时，希望能找到一种经济实用的状态监测方法，做到防患于未然，实现科学管理。目前，用于液压系统状态监测及故障诊断的动态参数主要有：油压、测试、流量、振动、磨屑等。这些参数容易被干扰、不易获取，大多属于非平稳信号，在工程应用中有一定局限性。我们通过理论分析和大量试验，发展了一种基于电流分析的液压动力系统运行状态识别方法，进而提出了故障识别的可能性。该方法对冶金、矿山和建筑等大型工程机械有实用价值和广阔的应用前景。识别机理分析液压动力系统的动力学模型电动机受驱油泵转子系统的机电液耦合模型电动机转轴和油泵转子之间用弹性联轴器联结，电动机、油泵机座都视为刚性，系统在运行过程中，由于偏心或不对中的影响，转子系统会发生相对于地面方向的振动，此外在起动、制动、油液冲击等不平稳过程中还会发生相对于电动机转轴的扭转振动。发生扭转振动时，电动机转轴与油泵转轴的和会不断发生变化。由于不平稳过程中电动机转轴的转速是不断变化的，这时采用同步恒速旋转坐标系描述电动机系统的运行状态较为方便。
采用液压传动并利用液压阀作为执行器件,广泛应用于各种机械设备中。对于动力转向总成试验台来说,同其它液压传动机械设备一样,较容易发生故障,故障率较高的地方往往不是机械或电气部分,而是液压系统中的
液压元件,而且在液压系统发生故障时又不易直观地查找原因。由此,引出了液压系统应具有(或设置)故障自诊断功能的问题。在动力转向总成试验台的设计中通过用硬件电路来满足这一要求:即采用与电磁铁控制线圈相串联(HL)指示灯来显示电磁阀的通断状态,从而使液压系统具有了初步的故障自诊断功能。但是,在实践中可能遇到这种情况:控制电磁铁线圈并未烧断,而是由于液压油中混有的杂质使电磁阀阀芯卡在某个位置不能动作,对于这种故障,硬件电路就无法诊断。因此,有必要找出一种更为有效而合理的液压系统的故障诊断方法。液压系统故障诊断是对一个在运行或调试中的液压系统采用分析法来确定其故障状态,找出故障原因,然后加以排除,使系统能正常运行。动力转向总成试验台是作为产品出厂(前)的最终检验设备,要求其液压系统具有较高的稳定性和可靠性。希望在液压系统发生故障的萌芽阶段就能作出诊断,以便早期采取必要的措施,避免故障的突然发生,造成恶劣后果。这里需要指出的是:我们所要诊断的故障并不是液压系统在运转中经常出现的漏油、发热、振动、噪声等问题,这些问题有经验的机械维修人员在预防性检查(人工监测)中会较容易地发现并解决。当正常运转的液压系统在无发热、振动、噪声突然增大,以及无其他不正常现象发现而突然出现某个参数值(如压力值)不正常,或者出现执行元件不动作或误动作(如停止运动、运动迟缓、不能换向,顺序动作错乱等)现象时,往往是因为液压控制阀出了故障(除个别的电气原因外),这也是我们所要讨论的问题。动力转向总成试验台的液压系统是一个组合式液压开关控制系统,也就是说系统的输出(执行动作、参数值等)只由输入(电磁阀阀芯的位置状态)的组合决定。根据这一特点,可以考虑采用逻辑诊断方法。1逻辑诊断与故障诊断中的基本逻辑问题
1.1逻辑诊断简介
逻辑诊断是根据设备(或系统)的特征和设备(或系统)的状态之间的逻辑联系进行诊断的,它是故障诊断的另一分支。在逻辑诊断中,设备(或系统)的特征只能是简单的特征,即只能取两个数值,例如有与无;设备(或系统)的状态也只能取两个数值,例如是与否。特征和状态的这种双值性,在数学上最为方便的表示方法是“0”和“1”。只有两个值的变量或函数称为逻辑函数或布尔函数。逻辑代数就是研究这种变量或函数的分支,它在许多工程设计,诸如自动控制,计算机的设计中有着重要的应用。在逻辑诊断中,用只有两个数值的变量来描述设备(或系统)的状态和特征只能是近似的、粗糙的,然而在很多课题中,逻辑诊断可极为有效地用于寻找和确定机器的故障。关于逻辑代数中的基本概念,如非、积(与)、和(或)、包含、同一等逻辑运算,以及分配律、吸收律、反演律等运算法则,是早为我们所熟悉了的,这里就不再一一介绍了。1.2故障诊断中的基本逻辑问题
为了用逻辑概念来分析故障诊断过程,可以取符号K(1)表“示设备(或系统)具有特征1”,用符号K(2)表示“设备(或系统)具有特征2”等等;取符号D(1)表示“设备(或系统)的状态1”,用符号D(2)表示“设备(或系统)的状态2”等等。一般来说,可以得到考察几K(1)、K(2),,K(n)和m种状态的集合D(1),D(2),,D(m),这样,故障诊断的决策规则可以用下面的布尔函数表示:E[K(1),,K(n),D(1),,D(m)]同样,设备(或系统)的特征函数可以由只含特征的布尔函数表示:G[K(1),,K(n)]设备(或系统)的状态函数可以用只含状态的布尔函数表示:F[D(1),,D(n)]故障诊断的基本逻辑课题是从已知决策规则E
和设备(或系统)的特征函数G,来求出设备(或系统)的状态函数F。用逻辑语言表示,即有如下的形式:E=(G]F)其意义是设备(或系统)具有某种特征,则它处于相应的状态。也可以用另一种形式表达:E=(F-]G-)其意义是如果设备(或系统)不具有某种状态,则其相应的特征就不会有。2逻辑诊断在液压系统故障诊断中的应用
有了以上的理论基础,我们就可以在液压系统故障诊断中应用逻辑诊断方法了。我们把液压系统实现某个动作或具有某个参数值作为“系统具有某个特征i”,用符号K(i)表示;把某个电磁阀阀芯处于它的电磁铁线圈通电后的正确位置作为“系统的状态j”,用符号D(j)表示。那么,K(i)就表示系统未进行某个动作或不具有某个参数值;D(j)表示阀芯处于电磁铁线圈未通电时的正确位置,当然这有可能是正常状态(电磁铁来接电)也可能是故障状态(电磁铁接电,但线圈烧断或阀芯卡住)。2.1液压系统的逻辑故障诊断过程的步骤:
2.1.1建立液压系统故障诊断的决策规则这通常是根据液压系所实现的逻辑功能来建立的。
2.1.2建立液压系统的标准状态函数库也就是找出液压系统所有的正常工作逻辑状态。
2.1.3根据故障诊断的基本逻辑问题由已知的决策规则E和系统的故障特征函数G,来求出系统的故障状态数F。
2.1.4将求出的系统故障状态函数F与标准状态函数库中相应的标准状态函数F′相对比,找出故障源。
上述便是我在这5周学习后的心得与总结。而对于我来说，为中国的工程师也尽自己的一份力量是作为一名普通大学生的责任与使命。责任感是诸葛
扩展阅读：液压系统故障分析及解决措施
液压系统故障分析及解决措施
【摘要】本文分析归纳液压系统中五大组成部分在工作时出现的故障，针对液压系统中常用的四种液压泵出现的典型故障进行重点分析，并提出相应的解决措施。
【关键词】液压系统；液压泵；故障分析；解决措施0引言
液压系统具有体积小、质量轻、响应快、功率密度大、精准度高及抗负载刚性大等优点，在众多重要领域得到了广泛应用。液压系统在各类设备和系统中往往处于控制和动力传输的核心地位。随着液压系统向快速、大功率、高精度的方向发展，液压系统的规模、功能、复杂程度及自动化水平日益提高，液压系统及设备出现故障的几率同时也将提高，因此如何提高系统的可靠性与安全性，是液压技术领域目前亟待解决的问题。1液压系统的基本组成
一个完整的液压系统由动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质五大部分组成。液压泵将机械能储存在工作介质中，然后通过执行元件释放能量进而带动负载运动以达到预期的工作效果。液压系统中液体的压力、流量和方向通过控制调节装置得以实现。辅助装置之间的相互协调，为液压系统可靠稳定的工作提供必要条件。
2液压系统故障状态分析2.1液压动力元件的故障分析2.1.1液压泵工作的基本特点及分类
液压泵是个有着相应的配流机构且其密封容积可以发生周期性变化的密封装置。油箱内液体的绝对压力必须恒大于或等于大气压力以保证液压泵正常吸油。常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。
2.1.2各种液压泵出现的主要故障及改进措施
1）齿轮泵是液压系统中应用广泛的液压泵之一。齿轮泵的故障主要体现在工作压力不稳、泄漏和噪音振动。三者之间有时同时存在，彼此相互关联。（1）漏油现象
主要泄漏的部位有油泵齿轮断面与端盖间、齿面的啮合处以及齿轮外圆和壳体内孔的径向处。齿轮端面和端盖间的轴向间隙对泄漏量影响最大。若该部位泄漏量过大，则无法对液压系统正常供油，迫使容积效率降低，引起发热；当泄漏量过小时，齿轮与端盖之间的机械损失过大，机械效率降低，噪声增大，振动剧烈。解决措施：严格控制泵的轴向配合间隙，可采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。当磨损过大时，应及时更换齿轮泵。（2）齿轮泵工作压力不稳
供油压力不稳而发生波动的主要原因有：吸油管过长或过细；吸油滤网容量不足；液压油品质差，油的粘性过高；吸油突缘因密封不严导致空气进入或管道内有气泡等。这些故障在下面的三种泵体中都有可能出现，只在此进行分析。解决措施：清理污垢，变通管
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