工程機械液壓伺服控制系統的故障診斷

張旭超

摘 要：液壓伺服控制系統是工程機械的重要構成部分，其能否正常工作直接影響工程機械工作質量與效率，因此，應用單位應做好工程機械液壓伺服控制系統故障研究，及時發現與處理液壓伺服控制系統故障，為控制工作的正常、完成奠定基礎。文章探討了工程機械液壓伺服控制系統工作原理及優點，分析相關的故障診斷方法，探討故障診斷應注意的事項，以供參考。

關鍵詞：工程機械；液壓伺服控制系統；故障診斷

伺服系統又稱隨機系統，用于精確地跟蹤或復現某個過程的反饋控制系統，其在工程機械中的應用，不僅能保證施工質量，而且能明顯提升施工效率，因此，保證液壓伺服控制系統正常運行具有重要的現實意義，尤其如何提高伺服控制系統故障診斷效率，受到應用單位的高度重視。

1 液壓伺服控制系統原理及優點

在對工程機械液壓伺服控制系統故障診斷探討之前，有必要簡單闡述其工作原理，指引相關故障診斷工作的開展。

1.1 液壓伺服控制系統原理

凡是應用液壓控制元件及液壓執行元件，基于液壓傳動原理構件起來的伺服系統，均被稱為液壓伺服控制系統。接下來以某工程機械為例，探討液壓伺服控制工作原理。如圖1所示，Xi為閥芯位移，為系統的輸入量；Xp為缸體位移，為系統的輸出量，系統中缸體與閥體為一體，構成反饋連接。其中輸出位移可精確地復現輸入位移變化，并且其輸入的機械量可轉換成很大的輸出力。反饋測量元件對系統的輸出量進行測量，并轉化成反饋信號。

1.2 液壓伺服控制系統優點

工程機械中液壓伺服控制系統優點突出，主要體現在以下幾點：（1）體積小、重量輕。在控制負載相同或控制功率相同的情況下，應用液壓控制技術可構建動態響應效率高、結構緊湊、重量輕、體積小的液壓控制系統。（2）調速范圍寬、速度控制方式多。液壓驅動方式不僅能夠實現無級變速，而且具有較寬的調速范圍，為滿足不同控制對象的調節需求，可進行變排量泵控、變轉速泵控、有閥控制等。（3）易于實現安全保護。可在液壓回路中安裝過載保護機構、壓力保護安全閥，保證液壓控制系統頻繁制動與帶負載啟動的安全性。

2 液壓伺服控制系統故障診斷

研究發現，液壓伺服控制系統應用中時常發生超程、竄動、爬行、電機不轉等故障，做好這些故障的診斷，分析故障發生原因，采取針對性措施進行排除，縮短故障時間，降低故障造成的不良影響，為液壓伺服控制系統的正常運行做好鋪墊。

2.1 超程

伺服控制系統超程指當進給運動超過軟件設定的軟限位或由限位開關決定的硬限位時，便發出超程報警。超程故障一般不需要復雜的檢測，因為報警內容會通過CRT顯示出來，因此，技術人員通過CRT便可得知是否發生超程故障。該故障的排除較為簡單，技術人員只要根據控制系統操作說明便可將故障排除。

2.2 竄動

液壓控制系統進給時出現竄動，一般由以下原因造成：螺釘松動引起接線端子接觸不良；速度控制信號受干擾或信號穩定性差；測速反饋信號受到干擾，或裝置出現故障，導致測速信號波動。另外，當正向運動向反向運動時發生竄動，多因伺服系統出現較大增益或進給傳動鏈出現過大間隙導致。

2.3 爬行

在低速進給或啟動加速過程中出現爬行，引發原因有外加因素過大、伺服系統增益較低、進給傳動鏈潤滑情況較差。另外，連接滾珠絲杠與伺服電動機的聯軸器出現裂紋等自身缺陷，或連接松動等，導致伺服電動機與滾珠絲杠轉動不同步，也會造成爬行。

2.4 電機不轉

電機是液壓伺服控制系統的核心構件，一旦不轉，導致伺服控制系統停轉，因此，做好電機不轉故障的診斷尤為重要。當電機不轉時，檢查控制系統看能否檢測出速度控制信號；檢查使能信號是否連通，判斷進給軸的啟動條件，如冷卻、潤滑等是否充分。另外，檢查伺服電動機，確定故障是否由電動機自身故障引起。

3 液壓伺服控制系統故障診斷策略

液壓伺服控制系統故障類型復雜，診斷時既需要技術人員結合以往工作經驗，又需要具備一定的專業知識，分析故障表現及特點，尤其為保證液壓伺服控制系統故障的排除，應注重運用一定的故障診斷策略。

3.1 做好液壓伺服控制系統研究

工程機械液壓伺服控制系統構成復雜，為做好各類故障的診斷，保證故障的盡快排除，技術人員應明確液壓伺服控制系統工作原理，充分了解液壓伺服控制系統各部分構成，提高故障診斷質量與效率。一方面，應用單位應鼓勵技術人員研究液壓伺服控制系統，熟練掌握各構件名稱及所處位置，明確液壓伺服控制系統內部各構件間的關聯。另一方面，充分了解液壓伺服控制系統相關元件正常運行參數，能正確找到引起元件參數異常的原因，能夠排除伺服控制系統中常見、輕微故障。

3.2 做好常見故障診斷方法總結

眾所周知，引發液壓伺服控制系統故障的因素多而復雜，為提高故障診斷質量與效率，應用單位應要求技術人員做好常見故障診斷方法總結。一方面，結合以往故障排除經驗，對常見故障進行匯總，根據引發原因對故障進行分門別類，明確不同故障造成的影響。另一方面，要求技術人員對與其他同事進行溝通、交流，了解其在故障診斷、故障排除方面的做法。同時，建立液壓伺服控制系統故障診斷、排除數據庫，詳細記錄故障表現、引發故障原因，排除故障的具體做法等，為以后同類故障的診斷提供參考。

3.3 加強故障診斷過程細節監督

為保證液壓伺服控制系統故障診斷各項細節的認真落實，盡快找到與排除故障，工程機械應用單位應做好故障診斷過程細節監督。一方面，制定完善的故障診斷制度。應用單位應結合工程機械實際情況，在對常見故障深入分析的基礎上，制定完善的故障診斷制度，尤其是使用儀器診斷伺服控制系統時，要求技術人員做好所用儀器性能檢查，無任何異常后嚴格按照儀器使用說明進行診斷操作。另一方面，做好故障診斷旁站監督。為避免故障診斷過程中因操作不當引入新的故障，應用單位應派專業的技術人員進行旁站監督，督促技術人員按照一定的流程及操作說明，進行拆卸與安裝操作，確保各細節考慮到位、落實到位。

3.4 提高技術人員診斷專業水平

工程機械液壓伺服控制系統故障診斷中，提高技術人員的診斷專業水平，可盡快找到與解決發生的故障，降低故障造成的影響，因此，應用單位應積極采取措施，促進技術人員診斷水平的進一步提高[1]。一方面，做好招聘考核。為整體上提高技術人員的專業水平，應用單位招聘技術人員時應注重考察應聘人員的責任心，以及液壓伺服控制系統知識掌握情況。同時，還應檢查應聘人員的專業資質，通過考核后予以錄用。另一方面，注重技術人員培訓。液壓伺服控制系統故障技術處于不斷革新中，為使技術人員掌握最新的故障診斷技術，盡快排除故障，降低故障造成的影響，應用單位應定期組織技術人員，邀請經驗豐富的技術專家，開展故障診斷知識培訓活動，為技術人員講解液壓伺服控制系統故障診斷新技術、新方法，以及故障診斷中注意的問題等[2]。同時，鼓勵技術人員間相互學習、相互討論，不斷吸取他人故障診斷中的成功經驗，結合自身實際，總結一套適合自己的診斷效率高的故障診斷方案。

4 結語

液壓伺服控制系統是工程機械的重要組成部分，其一旦發生故障，往往會給工程機械正常工作造成不良影響，因此，應用單位應做好液壓伺服控制系統故障診斷研究，以盡快找到故障根源，盡快排除。為提高工程機械液壓伺服控制系統故障診斷效率，應用單位應注重采取一定的策略，一方面，鼓勵技術人員做好液壓伺服控制系統知識研究，切實掌握伺服控制系統各部分構成及運行原理。另一方面，注重液壓伺服控制系統常見故障診斷方法總結，并做好診斷過程監督，確保各細節認真落實。

[參考文獻]

[1]郭祥洋，魯守銀，高鵬，等.基于模糊PID控制的水沖洗機器人液壓伺服控制系統[J].山東科學，2016（4）：99-105.

[2]李希友.汽車減振器性能試驗臺液壓伺服控制系統的研究[D].錦州：遼寧工業大學，2016.