針對液壓傳動系統故障的分析

摘 要：液壓系統的振動與噪聲是一個相當普遍的問題。機器設備愈向高壓、高速和大功率的方向發展，振動與噪聲也相應的增大。噪聲大的液壓裝臵無法正常的工作，影響設備的性能與液壓元件的壽命，也影響人的身心健康。機器設備噪聲與測量，在國家標準和有關主管部門都明確規定。

關鍵詞：液壓系統；傳動系統故障

本文首先闡述了液壓傳動系統的故障分類、檢測方法，之后詳細講解了液壓傳動系統的預防措施，最后以壓路機為例，講解了液壓傳動系統常見故障的排除。

一、故障的常用檢測方法

液壓系統狀態監測與故障診斷包括油樣分析、系統元件的狀態監測、控制系統狀態監測與故障診斷及故障原因分析與定位等。

油樣分析通過觀察和測量油液中所含磨損粉末的形態、大小、顏色和數量等，可準確得到液壓系統的磨損和腐蝕情況，確定液壓系統的故障類型、程度和部位。常用的方法有鐵譜記錄診斷法、光譜分析法、顆粒計數法和簡易對比判斷法等，此外、還有一些對空氣含量和水分的測試方法.可利用儀器在線分析油樣、獲取有關油液污染度的信息。

系統元件的狀態監測利用系統元件的振動和噪聲信息可以分析系統的工作狀態、并可以診斷液壓元件的故障原因和部位。振動信號的測量一般采用加速度傳感器，對于液壓系統中的液壓泵及某些殼體振動明顯的液壓閥，通過測量分析殼體振動信號可以確定其工作狀態.常用液壓設備振動診斷方法有：

1.通頻振動均方幅值越限診斷：檢測液壓元件殼體的振動信號，計算其通頻均方幅值，當此值大于規定閉值時，可判斷被測元件為故障狀態。

2.特征頻率診斷法：用測得的液壓元件振動信號頻譜，與正常振動信號頻譜比較，根據其差異確定故障的部位、類型、程度和原因。

3.信號時一頻域診斷技術：信號的頻域和時域分析都只是從信號的某一個方面來分析、抽取振動信號特征。而在許多場合，信號頻率分布的特征與信號發生的時間相關.這就需要采用信號時頻分布分析技術，從振動信號的時間一頻率兩個角度獲取特征信息。目前、利用小波（Wavelet）變換對非平穩信號的特征信息抽取具有獨特優點。

控制系統狀態監測與故障診斷對于電液伺服系統，特別是以軋機液壓AGC系統為代表的、結構復雜的、集機、電、液于一體的工業電液伺服系統.可采用階躍響應法和隨機信號頻率響應法進行狀態監測與診斷.階躍響應法通過給系統輸人階躍信號。檢測其階躍響應，并與正常狀態下的響應特性比較。確定系統的運行狀態.隨機信號頻率響應法是在系統控制信號上加入微弱的白噪聲，通過測量控制系統響應特性、并與正常時的傳遞特性比較，確定系統的運行狀態及故障的原因和部位.因附加信號很弱，可在線進行診斷。該方法易于對機械系統、電氣系統分開進行診斷。

二、故障的預防

1.保證液壓油的清潔度。正確使用標定的和要求使用的液壓油及其相應的替代品（詳參《工程機械油料手冊》），防止液壓油中侵入污物和雜質。因為在液壓傳動系統中，液壓油既是工作介質，又是潤滑劑，所以油液的清潔度對系統的性能，對元件的可靠性、安全性、效率和使用壽命等影響極大。液壓元件的配合精度極高，對油液中的污物雜質所造成的淤積、阻塞、擦傷和腐蝕等情況反應更為敏感。造成污物雜質侵入液壓油的主要原因，一是執行元件外部不清潔；二是檢查油量狀況時不注意；三是加油時未用120目的濾網過濾；四是使用的容器和用具不潔凈；五是磨損嚴重和損壞的密封件不能及時更換；六是檢查修理時，熱彎管路和接頭焊修產生的銹皮雜質清理不凈；七是油液貯存不當等等。在使用檢查修理過程中，應注意解決這些問題，以減少和防止液壓系統故障的發生。

2.防止液壓油中混入空氣。液壓系統中液壓油是不可壓縮的，但空氣可壓縮性很大即使系統中含有少量空氣，它的影響也是非常大的。溶解在油液中的空氣，在壓力較低時，就會從油中逸出產生氣泡，形成空穴現象；到了高壓區，在壓力的沖擊下，這些氣泡又很快被擊碎，急劇受到壓縮，使系統產生噪音。同時，氣體突然受到壓縮時，就會放出大量的熱能，因而引起局部受熱，使液壓元件和液壓油受到損壞，工作不穩定，有時會引起沖擊性振動。

故必須防止空氣進入液壓系統。具體做法：一是避免油管破裂、接頭松動、密封件損壞；二是加油時，避免不適當地向下傾倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液壓泵入口濾油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空氣分離出來。

3. 防止液壓油溫度過度。液壓系統中的油液的工作溫度一般在30℃～80℃范圍內比較好，在使用時必須注意防止油溫過高。如油箱中的油面不夠，液壓油冷卻器散熱性能不良，系統效率太低，元件容量小，流速過高，選用油液粘度不正確，它們都會使油溫升高過快。粘度高增加油液流動時的能量損耗，粘度低會使泄漏增多，因此在使用中能注意并檢查這些問題，就可以預防油溫過高。此外對液壓油定期過濾，定期進行物理性能檢驗，既能保證液壓系統的工作性能，又能減少液壓元件的磨損和腐蝕，延長油液和液壓元件的使用壽命。

三、常見故障的排除（以壓路機為例）

對壓路機液壓系統的監控，有經驗的維修人員可以通過感官的聽、摸、看、嗅得到重要的信息。聽覺能夠判斷軸承的雜音、溢流閥的尖叫聲及油泵氣蝕的不正常脈動聲； 用手觸摸可發現液壓元件的過熱和過度振動；視覺可觀察到執行機構的運行情況、壓力表讀數、軟管抖動及滲漏油情況等；發臭變質液壓油會導致多種故障，應立即更換。液壓系統表現出的過熱、噪聲、振動等現象，在機器運行的初期一段時間內，可能對機器尚未表現出不利影響，但這些異常征兆決不可掉以輕心，一旦發現應及時分析和排除。

液壓系統的過度振動往往是由于元件固定不牢（包括泵、閥、馬達及管道安裝）、油泵安裝不平衡及系統內混有空氣造成的，高頻振動還會伴有響聲。油泵安裝的不平衡多是由柔性聯接的不平衡及泵軸對中性不好引起的。排除過度振動的措施主要是確保液壓元件安裝正確而牢固，防止系統進氣。

液壓裝臵的噪聲還可以采用柔軟多孔材料，如毛氈、纖維板、石棉、玻璃纖維、泡沫塑料等進行吸收隔離。如將噪聲源放在隔板后面；對于噪聲大的液壓元件用隔罩起來。對高壓泵一類的強噪聲源，目前采用的措施是把動力裝臵單獨放在一個隔音減振的房間內封閉的辦法。使進出口管道接通工作機構，運行參數的調節、選用是在工作地點的操縱臺上通過遙控進行，以減少噪聲對操作人員的輻。

作者簡介：羅杰，西南交通大學機械學院茅以升班。

劉虛，西南交通大學材料科學與工程學院材料成型及控制工程。