施工機械液壓系統故障分析

宿寶明

摘要：文章通過對目前筑路機械液壓系統故障分析技術現狀進行總結，探討了機械液壓系統故障的特點，并分析了其原因，提出了幾種有實用價值的故障分析方法以及防范此問題的幾項預防措施。

關鍵詞：施工機械；液壓系統；故障分析

中圖分類號：U415文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）04-0097-02

一、概述

筑路機械在施工運行中，多數機械特別是土石方機械，如挖掘機、推土機、平地機等的工作設備裝置在工作中需要克服強大的工作阻力，而因切削厚度、土壤性質的變化和施工現場地質結構的復雜性這一阻力會發生變化。這些變化又會導致機械在運行過程中負荷的劇烈變化，對機械產生沖擊載荷或交變載荷，加速了機械和液壓傳動系統、發動機和工作裝置等部分技術狀況的惡化。另外，機械過載也是液壓設備在公路施工中經常遇到的問題，雖然設備本身結構在設計、制造中均有安全系數，但如果經常的或過量的過載仍會給設備及液壓系統帶來巨大的損害。因此，針對筑路機械的過壓負荷和過載等因素，進行相應的液壓系統故障分析是十分必要的。

液壓油的污染在公路工程機械的液壓系統中，液壓油作為工作介質，不僅起著傳遞動力的作用，而且在液壓元件的運動面之間起潤滑作用，并對液壓系統進行冷卻，故液壓油的狀況對于液壓系統的工作狀態和工作性能是十分重要的。公路工程機械的工作環境均較惡劣，施工現場一般都沒有道路。其作業對象大多為泥土砂石等工程建筑材料，空氣中含有大量的塵埃和細小沙粒等雜質，而這些微粒進人機械后將加速發動機與液壓系統的磨損和損壞。因此，惡劣的工作環境也是公路工程機械液壓系統發生故障的主要原因。液壓系統故障還有以下幾個方面：（1）電路組成部分構成的不良行為和系統本身電路之間的干擾，單一的設備故障異常變動。在所有的液壓元件故障中，液壓泵的故障率最高。（2）液壓系統故障是由一個共同的原因造成的跟介質的選擇不當和管理不善有關。大約70％～85％由液壓油引起的故障，在液壓油液壓系統故障造成了多數由于雜質，如污染環境的小顆粒，閥門故障可能會劃傷，磨損泵，油門與閥孔堵塞，導致昂貴的修理。（3）液壓系統安裝，調整和設置不當等原因造成的故障是比較常見的。如果管道安裝不當，安裝管道彎曲時，從一個小管子彎曲半徑的距離，從而導致在抵抗壓力迅速下降。

二、原因分析

通過分析液壓系統故障的原因，利用現代數學的最新研究成果，以及先進的監測工具，開發了現代化的液壓系統故障分析法：振動分析、聲學振動法、熱力學分析、傳遞函數分析、主成分分析法、模糊分析法、神經網絡分析法、專家系統的分析法和灰色系統的分析法。

1．振動分析法是一種預測傳輸狀態很有前途的方法。振動液壓系統發生過程中是一個高度信息，它是相當充分地反映了許多組件和傳輸，其振動參數測量和頻譜分析和頻譜分析比較標準的技術狀態可以判斷故障所在。

2．聲學分析的基本原理是系統完全符合每個國家對各種信號分析某些音頻信號，液壓系統可用于確定的工作狀態和故障情況。

3．熱力學分析表明由液壓系統根據測量，分析的熱力學量，從而對系統故障產生的方法來判斷。這種方法需要使用一個專門的儀器，設備可以實現的。

4．傳遞函數分析法，在液壓伺服控制系統故障分析的方法使用，其基本思路是：在伺服控制信號應用到一個弱的白噪聲信號，確定了液壓控制系統作為一個整體或部分轉讓或零件函數，傳遞函數測量與正常傳

遞函數測量進行了比較，故障分析和故障定位的程度。

5．主成分分析是現代數學研究與計算機的故障分析方法，有助于完成最新成果。其基本原理是使用各種設備的狀態監測，檢測液壓系統工作的各種參數，并列出其協方差矩陣，特征值矩陣，矩陣的特征向量計算，得出各系統工作狀態參數累積貢獻率。在本系統相應的參數來衡量發生故障時，找到相應的協方差矩陣，特征值矩陣，特征向量矩陣的累計貢獻率，并與各對應矩陣比較正常運行，你可以找到故障的謊言。它的使用，需要使用電腦來進行。

6．模糊分析法在液壓系統工作過程中，很多的故障癥狀較模糊的概念，大部分組件描述的模糊分析理性，如振動強度，偏心嚴重的壓力太大高，磨損嚴重，同樣的系統或元件，在不同的條件和使用條件下，動態參數不相同，因此其評價只能作出一個合理的估值范圍，也就是說，模糊分類。模糊推理方法IFTHEN形式，與人類的思維方式一致，而模糊分析方法并不需要建立的制度，特別適合于非線性系統的精確數學模型，在液壓系統故障分析，從而得到了應用和發展。

7．神經網絡分析，人工神經網絡來模擬人類大腦建立了一種非線性動態網絡，它由連接在一起的大規模并行處理能力，學習和自適應的特點，簡單的非線性元件的大量神經元組成的結構特點復雜的多模式在液壓系統故障分析，已得到更多的應用和發展。

8．專家系統的分析，由于各種液壓系統和元件具有一定的相似性，所以液壓系統和通用組件具有一定的失敗等。如果一個伺服閥的品種結構，是走向失敗的某些共同特征。在這方面累計使用的專業知識基礎，建立了很多失敗故障分析方法，為避免或減少誤報，提高分析的效率，使用液壓系統故障分析專家系統具有廣闊的前景，有比較完善的發展前途。

通過對以上故障分析方法的敘述，我們可以看出對于現場公路施工工程機械液壓系統的故障，可根據液壓系統的工作原理，據動力元件→控制元件→執行元件的順序在系統圖上正向推理分析故障原因，如一挖掘機動臂工作無力，從原理上分析認為一般是由于油壓下降或流量減小所致，造成壓力下降的可能因素有：（1）油箱，比如缺油，吸油過濾器堵塞，通氣孔不通暢；（2）液壓泵泄漏，如液壓泵柱塞副的配合間隙增大；（3）操縱閥上主安全閥壓力調節過低，或內漏嚴重；（4）動臂液壓缸過載閥調定壓力過低或內漏嚴重；（5）回油路不通暢等。考慮到這些原因，再根據已有的檢查結果排除某些因素，縮小故障的范圍，直至找到故障點并予以排除。

通過對以上故障分析方法的敘述，對筑路機械維修保養的難點，我們可以看出對于公路施工工程機械液壓系統的故障，根據液壓系統的工作原理，根據功率控制單元→元素，正向推理的順序執行→在元素系統中的故障原因，如挖掘機動臂和弱工作，一般從這一原則，是由于壓力下降或流量減小的可能因素所造成的壓力下降造成的：（1）油箱，如機油，機油濾清器堵塞，通孔不光滑；（2）液壓泵泄漏，如液壓泵的活塞對日益擴大的差距；（3）操縱閥上的壓力調節閥控制閥主要是太低，或嚴重的內部泄漏；（4）超載熱潮氣瓶閥設定壓力過低或內漏嚴重；（5）回油路不順暢等。鑒于這些原因，根據現有的測試結果排除某些因素，縮小故障范圍，直到找到故障點并予以排除。應該有一些規則和常識，故障分析是早期發病，或逐漸發作。如果是早發，多為調整不當，如果逐漸發作，往往部件磨損、耐腐蝕、疲勞、老化所引起的；再是分析是脆弱的還是非消耗品等，就能迅速確定故障位置可以發揮積極的作用。

參考文獻

[1] 張群生．液壓與氣壓傳動[M]．北京：機械工業出版社，2002．

[2] 楊洪偉．談工程機械液壓系統故障分析方法[J]．遼寧工學院學報（自然科學版），2001，（3）．

（責任編輯：趙秀娟）