工程機械液壓伺服控制系統(tǒng)的故障診斷

張旭超

摘 要：液壓伺服控制系統(tǒng)是工程機械的重要構(gòu)成部分，其能否正常工作直接影響工程機械工作質(zhì)量與效率，因此，應(yīng)用單位應(yīng)做好工程機械液壓伺服控制系統(tǒng)故障研究，及時發(fā)現(xiàn)與處理液壓伺服控制系統(tǒng)故障，為控制工作的正常、完成奠定基礎(chǔ)。文章探討了工程機械液壓伺服控制系統(tǒng)工作原理及優(yōu)點，分析相關(guān)的故障診斷方法，探討故障診斷應(yīng)注意的事項，以供參考。

關(guān)鍵詞：工程機械；液壓伺服控制系統(tǒng)；故障診斷

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

1 液壓伺服控制系統(tǒng)原理及優(yōu)點

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

1.1 液壓伺服控制系統(tǒng)原理

凡是應(yīng)用液壓控制元件及液壓執(zhí)行元件，基于液壓傳動原理構(gòu)件起來的伺服系統(tǒng)，均被稱為液壓伺服控制系統(tǒng)。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(tǒng)的輸入量；Xp為缸體位移，為系統(tǒng)的輸出量，系統(tǒng)中缸體與閥體為一體，構(gòu)成反饋連接。其中輸出位移可精確地復(fù)現(xiàn)輸入位移變化，并且其輸入的機械量可轉(zhuǎn)換成很大的輸出力。反饋測量元件對系統(tǒng)的輸出量進行測量，并轉(zhuǎn)化成反饋信號。

1.2 液壓伺服控制系統(tǒng)優(yōu)點

工程機械中液壓伺服控制系統(tǒng)優(yōu)點突出，主要體現(xiàn)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(yīng)用液壓控制技術(shù)可構(gòu)建動態(tài)響應(yīng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小的液壓控制系統(tǒng)。（2）調(diào)速范圍寬、速度控制方式多。液壓驅(qū)動方式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，而且具有較寬的調(diào)速范圍，為滿足不同控制對象的調(diào)節(jié)需求，可進行變排量泵控、變轉(zhuǎn)速泵控、有閥控制等。（3）易于實現(xiàn)安全保護?？稍谝簤夯芈分邪惭b過載保護機構(gòu)、壓力保護安全閥，保證液壓控制系統(tǒng)頻繁制動與帶負載啟動的安全性。

2 液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷

研究發(fā)現(xiàn)，液壓伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用中時常發(fā)生超程、竄動、爬行、電機不轉(zhuǎn)等故障，做好這些故障的診斷，分析故障發(fā)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(tǒng)的正常運行做好鋪墊。

2.1 超程

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

2.2 竄動

液壓控制系統(tǒng)進給時出現(xiàn)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(wěn)定性差；測速反饋信號受到干擾，或裝置出現(xiàn)故障，導(dǎo)致測速信號波動。另外，當正向運動向反向運動時發(fā)生竄動，多因伺服系統(tǒng)出現(xiàn)較大增益或進給傳動鏈出現(xiàn)過大間隙導(dǎo)致。

2.3 爬行

在低速進給或啟動加速過程中出現(xiàn)爬行，引發(fā)原因有外加因素過大、伺服系統(tǒng)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(lián)軸器出現(xiàn)裂紋等自身缺陷，或連接松動等，導(dǎo)致伺服電動機與滾珠絲杠轉(zhuǎn)動不同步，也會造成爬行。

2.4 電機不轉(zhuǎn)

電機是液壓伺服控制系統(tǒng)的核心構(gòu)件，一旦不轉(zhuǎn)，導(dǎo)致伺服控制系統(tǒng)停轉(zhuǎn)，因此，做好電機不轉(zhuǎn)故障的診斷尤為重要。當電機不轉(zhuǎn)時，檢查控制系統(tǒng)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(tǒng)故障診斷策略

液壓伺服控制系統(tǒng)故障類型復(fù)雜，診斷時既需要技術(shù)人員結(jié)合以往工作經(jīng)驗，又需要具備一定的專業(yè)知識，分析故障表現(xiàn)及特點，尤其為保證液壓伺服控制系統(tǒng)故障的排除，應(yīng)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(tǒng)研究

工程機械液壓伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，為做好各類故障的診斷，保證故障的盡快排除，技術(shù)人員應(yīng)明確液壓伺服控制系統(tǒng)工作原理，充分了解液壓伺服控制系統(tǒng)各部分構(gòu)成，提高故障診斷質(zhì)量與效率。一方面，應(yīng)用單位應(yīng)鼓勵技術(shù)人員研究液壓伺服控制系統(tǒng)，熟練掌握各構(gòu)件名稱及所處位置，明確液壓伺服控制系統(tǒng)內(nèi)部各構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)。另一方面，充分了解液壓伺服控制系統(tǒng)相關(guān)元件正常運行參數(shù)，能正確找到引起元件參數(shù)異常的原因，能夠排除伺服控制系統(tǒng)中常見、輕微故障。

3.2 做好常見故障診斷方法總結(jié)

眾所周知，引發(fā)液壓伺服控制系統(tǒng)故障的因素多而復(fù)雜，為提高故障診斷質(zhì)量與效率，應(yīng)用單位應(yīng)要求技術(shù)人員做好常見故障診斷方法總結(jié)。一方面，結(jié)合以往故障排除經(jīng)驗，對常見故障進行匯總，根據(jù)引發(fā)原因?qū)收线M行分門別類，明確不同故障造成的影響。另一方面，要求技術(shù)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(tǒng)故障診斷、排除數(shù)據(jù)庫，詳細記錄故障表現(xiàn)、引發(fā)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(jié)監(jiān)督

為保證液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷各項細節(jié)的認真落實，盡快找到與排除故障，工程機械應(yīng)用單位應(yīng)做好故障診斷過程細節(jié)監(jiān)督。一方面，制定完善的故障診斷制度。應(yīng)用單位應(yīng)結(jié)合工程機械實際情況，在對常見故障深入分析的基礎(chǔ)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(tǒng)時，要求技術(shù)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(jiān)督。為避免故障診斷過程中因操作不當引入新的故障，應(yīng)用單位應(yīng)派專業(yè)的技術(shù)人員進行旁站監(jiān)督，督促技術(shù)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(jié)考慮到位、落實到位。

3.4 提高技術(shù)人員診斷專業(yè)水平

工程機械液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷中，提高技術(shù)人員的診斷專業(yè)水平，可盡快找到與解決發(fā)生的故障，降低故障造成的影響，因此，應(yīng)用單位應(yīng)積極采取措施，促進技術(shù)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(shù)人員的專業(yè)水平，應(yīng)用單位招聘技術(shù)人員時應(yīng)注重考察應(yīng)聘人員的責(zé)任心，以及液壓伺服控制系統(tǒng)知識掌握情況。同時，還應(yīng)檢查應(yīng)聘人員的專業(yè)資質(zhì)，通過考核后予以錄用。另一方面，注重技術(shù)人員培訓(xùn)。液壓伺服控制系統(tǒng)故障技術(shù)處于不斷革新中，為使技術(shù)人員掌握最新的故障診斷技術(shù)，盡快排除故障，降低故障造成的影響，應(yīng)用單位應(yīng)定期組織技術(shù)人員，邀請經(jīng)驗豐富的技術(shù)專家，開展故障診斷知識培訓(xùn)活動，為技術(shù)人員講解液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷新技術(shù)、新方法，以及故障診斷中注意的問題等[2]。同時，鼓勵技術(shù)人員間相互學(xué)習(xí)、相互討論，不斷吸取他人故障診斷中的成功經(jīng)驗，結(jié)合自身實際，總結(jié)一套適合自己的診斷效率高的故障診斷方案。

4 結(jié)語

液壓伺服控制系統(tǒng)是工程機械的重要組成部分，其一旦發(fā)生故障，往往會給工程機械正常工作造成不良影響，因此，應(yīng)用單位應(yīng)做好液壓伺服控制系統(tǒng)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(tǒng)故障診斷效率，應(yīng)用單位應(yīng)注重采取一定的策略，一方面，鼓勵技術(shù)人員做好液壓伺服控制系統(tǒng)知識研究，切實掌握伺服控制系統(tǒng)各部分構(gòu)成及運行原理。另一方面，注重液壓伺服控制系統(tǒng)常見故障診斷方法總結(jié)，并做好診斷過程監(jiān)督，確保各細節(jié)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(tǒng)[J].山東科學(xué)，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(tǒng)的研究[D].錦州：遼寧工業(yè)大學(xué)，2016.