針對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的分析

摘 要：液壓系統(tǒng)的振動(dòng)與噪聲是一個(gè)相當(dāng)普遍的問(wèn)題。機(jī)器設(shè)備愈向高壓、高速和大功率的方向發(fā)展，振動(dòng)與噪聲也相應(yīng)的增大。噪聲大的液壓裝臵無(wú)法正常的工作，影響設(shè)備的性能與液壓元件的壽命，也影響人的身心健康。機(jī)器設(shè)備噪聲與測(cè)量，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)主管部門(mén)都明確規(guī)定。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；傳動(dòng)系統(tǒng)故障

本文首先闡述了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障分類(lèi)、檢測(cè)方法，之后詳細(xì)講解了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)防措施，最后以壓路機(jī)為例，講解了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障的排除。

一、故障的常用檢測(cè)方法

液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷包括油樣分析、系統(tǒng)元件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷及故障原因分析與定位等。

油樣分析通過(guò)觀察和測(cè)量油液中所含磨損粉末的形態(tài)、大小、顏色和數(shù)量等，可準(zhǔn)確得到液壓系統(tǒng)的磨損和腐蝕情況，確定液壓系統(tǒng)的故障類(lèi)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(jì)數(shù)法和簡(jiǎn)易對(duì)比判斷法等，此外、還有一些對(duì)空氣含量和水分的測(cè)試方法.可利用儀器在線分析油樣、獲取有關(guān)油液污染度的信息。

系統(tǒng)元件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)利用系統(tǒng)元件的振動(dòng)和噪聲信息可以分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)、并可以診斷液壓元件的故障原因和部位。振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量一般采用加速度傳感器，對(duì)于液壓系統(tǒng)中的液壓泵及某些殼體振動(dòng)明顯的液壓閥，通過(guò)測(cè)量分析殼體振動(dòng)信號(hào)可以確定其工作狀態(tài).常用液壓設(shè)備振動(dòng)診斷方法有：

1.通頻振動(dòng)均方幅值越限診斷：檢測(cè)液壓元件殼體的振動(dòng)信號(hào)，計(jì)算其通頻均方幅值，當(dāng)此值大于規(guī)定閉值時(shí)，可判斷被測(cè)元件為故障狀態(tài)。

2.特征頻率診斷法：用測(cè)得的液壓元件振動(dòng)信號(hào)頻譜，與正常振動(dòng)信號(hào)頻譜比較，根據(jù)其差異確定故障的部位、類(lèi)型、程度和原因。

3.信號(hào)時(shí)一頻域診斷技術(shù)：信號(hào)的頻域和時(shí)域分析都只是從信號(hào)的某一個(gè)方面來(lái)分析、抽取振動(dòng)信號(hào)特征。而在許多場(chǎng)合，信號(hào)頻率分布的特征與信號(hào)發(fā)生的時(shí)間相關(guān).這就需要采用信號(hào)時(shí)頻分布分析技術(shù)，從振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間一頻率兩個(gè)角度獲取特征信息。目前、利用小波（Wavelet）變換對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的特征信息抽取具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

控制系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷對(duì)于電液伺服系統(tǒng)，特別是以軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)為代表的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、集機(jī)、電、液于一體的工業(yè)電液伺服系統(tǒng).可采用階躍響應(yīng)法和隨機(jī)信號(hào)頻率響應(yīng)法進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷.階躍響應(yīng)法通過(guò)給系統(tǒng)輸人階躍信號(hào)。檢測(cè)其階躍響應(yīng)，并與正常狀態(tài)下的響應(yīng)特性比較。確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài).隨機(jī)信號(hào)頻率響應(yīng)法是在系統(tǒng)控制信號(hào)上加入微弱的白噪聲，通過(guò)測(cè)量控制系統(tǒng)響應(yīng)特性、并與正常時(shí)的傳遞特性比較，確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及故障的原因和部位.因附加信號(hào)很弱，可在線進(jìn)行診斷。該方法易于對(duì)機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)分開(kāi)進(jìn)行診斷。

二、故障的預(yù)防

1.保證液壓油的清潔度。正確使用標(biāo)定的和要求使用的液壓油及其相應(yīng)的替代品（詳參《工程機(jī)械油料手冊(cè)》），防止液壓油中侵入污物和雜質(zhì)。因?yàn)樵谝簤簜鲃?dòng)系統(tǒng)中，液壓油既是工作介質(zhì)，又是潤(rùn)滑劑，所以油液的清潔度對(duì)系統(tǒng)的性能，對(duì)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(duì)油液中的污物雜質(zhì)所造成的淤積、阻塞、擦傷和腐蝕等情況反應(yīng)更為敏感。造成污物雜質(zhì)侵入液壓油的主要原因，一是執(zhí)行元件外部不清潔；二是檢查油量狀況時(shí)不注意；三是加油時(shí)未用120目的濾網(wǎng)過(guò)濾；四是使用的容器和用具不潔凈；五是磨損嚴(yán)重和損壞的密封件不能及時(shí)更換；六是檢查修理時(shí)，熱彎管路和接頭焊修產(chǎn)生的銹皮雜質(zhì)清理不凈；七是油液貯存不當(dāng)?shù)鹊取Ｔ谑褂脵z查修理過(guò)程中，應(yīng)注意解決這些問(wèn)題，以減少和防止液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。

2.防止液壓油中混入空氣。液壓系統(tǒng)中液壓油是不可壓縮的，但空氣可壓縮性很大即使系統(tǒng)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(shí)，就會(huì)從油中逸出產(chǎn)生氣泡，形成空穴現(xiàn)象；到了高壓區(qū)，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(tǒng)產(chǎn)生噪音。同時(shí)，氣體突然受到壓縮時(shí)，就會(huì)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(wěn)定，有時(shí)會(huì)引起沖擊性振動(dòng)。

故必須防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)。具體做法：一是避免油管破裂、接頭松動(dòng)、密封件損壞；二是加油時(shí)，避免不適當(dāng)?shù)叵蛳聝A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(lái)。

3. 防止液壓油溫度過(guò)度。液壓系統(tǒng)中的油液的工作溫度一般在30℃～80℃范圍內(nèi)比較好，在使用時(shí)必須注意防止油溫過(guò)高。如油箱中的油面不夠，液壓油冷卻器散熱性能不良，系統(tǒng)效率太低，元件容量小，流速過(guò)高，選用油液粘度不正確，它們都會(huì)使油溫升高過(guò)快。粘度高增加油液流動(dòng)時(shí)的能量損耗，粘度低會(huì)使泄漏增多，因此在使用中能注意并檢查這些問(wèn)題，就可以預(yù)防油溫過(guò)高。此外對(duì)液壓油定期過(guò)濾，定期進(jìn)行物理性能檢驗(yàn)，既能保證液壓系統(tǒng)的工作性能，又能減少液壓元件的磨損和腐蝕，延長(zhǎng)油液和液壓元件的使用壽命。

三、常見(jiàn)故障的排除（以壓路機(jī)為例）

對(duì)壓路機(jī)液壓系統(tǒng)的監(jiān)控，有經(jīng)驗(yàn)的維修人員可以通過(guò)感官的聽(tīng)、摸、看、嗅得到重要的信息。聽(tīng)覺(jué)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(dòng)聲； 用手觸摸可發(fā)現(xiàn)液壓元件的過(guò)熱和過(guò)度振動(dòng)；視覺(jué)可觀察到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況、壓力表讀數(shù)、軟管抖動(dòng)及滲漏油情況等；發(fā)臭變質(zhì)液壓油會(huì)導(dǎo)致多種故障，應(yīng)立即更換。液壓系統(tǒng)表現(xiàn)出的過(guò)熱、噪聲、振動(dòng)等現(xiàn)象，在機(jī)器運(yùn)行的初期一段時(shí)間內(nèi)，可能對(duì)機(jī)器尚未表現(xiàn)出不利影響，但這些異常征兆決不可掉以輕心，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)分析和排除。

液壓系統(tǒng)的過(guò)度振動(dòng)往往是由于元件固定不牢（包括泵、閥、馬達(dá)及管道安裝）、油泵安裝不平衡及系統(tǒng)內(nèi)混有空氣造成的，高頻振動(dòng)還會(huì)伴有響聲。油泵安裝的不平衡多是由柔性聯(lián)接的不平衡及泵軸對(duì)中性不好引起的。排除過(guò)度振動(dòng)的措施主要是確保液壓元件安裝正確而牢固，防止系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行吸收隔離。如將噪聲源放在隔板后面；對(duì)于噪聲大的液壓元件用隔罩起來(lái)。對(duì)高壓泵一類(lèi)的強(qiáng)噪聲源，目前采用的措施是把動(dòng)力裝臵單獨(dú)放在一個(gè)隔音減振的房間內(nèi)封閉的辦法。使進(jìn)出口管道接通工作機(jī)構(gòu)，運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)、選用是在工作地點(diǎn)的操縱臺(tái)上通過(guò)遙控進(jìn)行，以減少噪聲對(duì)操作人員的輻。

作者簡(jiǎn)介：羅杰，西南交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院茅以升班。

劉虛，西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料成型及控制工程。