{企业管理诊断}液压故障诊断2

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1、液压设备 故障诊断技术,液 压 设 备 故 障 诊 断,1 液压传动及控制的本质 2 故障诊断的基本思路与出发点 3 液压元件的故障诊断要点 4 液压系统的故障诊断要点 5 泄漏与密封控制专题 6 污染控制专题 7 设备维护管理的若干要点,本讲座介绍,2 故障诊断的基本思路与出发点,2.1 液压设备故障概述 2.2 液压故障诊断的理论与方法 2.3 确定故障真实原因的思路与技巧,2.2 液压故障诊断的理论与方法,2.2 A 液压故障诊断的理论与方法 2.2 B 故障分析中的理论知识与经验知识 2.2 C 机理分析涉及的概念与理论 2.2 D 液压元件失效分析的基本方法 2.2 E 精密诊断法,

2、2.2A 液压故障诊断的理论与方法1.液压故障机理分析,一、机理分析的概念 液压故障的机理分析，就是运用相应的物理学、化学、机械学、电学、流体力学与热力学等基础理论的概念、关系、定理与模型，对液压故障的产生与发展机理及相关因素进行理性分析。,2.2A 液压故障诊断的理论与方法1.液压故障机理分析,一、机理分析的概念 机理分析的目的是弄清液压故障的理化本质及内在规律，具体说来就是弄清故障产生与发展过程依赖于哪些因素，这些因素之间呈什么样的理化关系，它们的表现形式怎样，可用什么样的模型来描述它们，以及人们通过什么样的途径来准确可靠地认识它们与捕捉它们。 机理分析必然是在对考察对象所依据的基础理论知

3、识全面、系统与深入地领会与掌握的基础上进行的。同时，只有在经历大量的现场实践，积累了大量的素材与数据，并对其作了总结与研究之后，才能开展有实效的故障机理分析。,2.2A 液压故障诊断的理论与方法二、机理分析的作用与地位,机理分析是液压故障分析的基本内容。通过机理分析得出的各种结论是逻辑分析的依据，离开了各种理化概念与关系，逻辑判断与推理就无法进行且无意义。 机理分析又是逻辑分析与统计分析的归宿。人们总是想方设法，通过各种有效途径对液压设备的故障机理作更深入的探索。 机理分析从故障的现象出发，去探究故障形成的理化关系与模型，既要有事实，又要有知识，还要有正确的方法。,2.2A 液压故障诊断的理论

4、与方法三、工作机理与失效机理,工作机理是液压设备工作原理、结构、性能及相互关系的综合。为能顺利地对液压设备故障进行分析，故障分析人员必须努力弄清下列基本问题： 1.液压设备的用途与使用要求。 2.液压设备的各组成部分及各部分怎样协同作用，实现设备的功能。 3.各组成部分的内部结构，工作原理及性能特点。 4.设备及组成部分的结构参数、动力参数及性能参数，以及它们所反映的规格、精度及先进程度。 5.与其他设备的相同点与不同点。,2.2A 液压故障诊断的理论与方法三、工作机理与失效机理,工作机理分析是失效机理分析的基础。失效在某种意义上讲就是实现正常工作机理所必备的条件被破坏或发生偏移，只有弄清了考

5、察对象的工作机理，才能判断它是否处于正常状态。 失效机理是设备故障的影响因素、相互关系及作用过程的综合。这些影响因素既有考察对象本身的内在因素，又有外部输入的诱因，弄清失效机理是故障分析的目的。,2.2A 液压故障诊断的理论与方法四、定性分析与定量分析,过去，故障分析主要是查寻故障点，亦即定性分析。而现在，液压故障分析不仅要查出故障点，而且还要弄清故障的严重程度。 故障的严重程度由液压设备有关性能参数偏离标准状态的程度来反映。 企业要提高市场竞争力就必须提高产品质量，有关的液压设备的精度也必须提高。 高精度的液压测试仪器、仪表又为准确测试液压设备性能数据提供了条件，故障定量分析的重要性将日益提

6、高。,2.2A 液压故障诊断的理论与方法四、定性分析与定量分析,液压故障定量分析可通过下列方式进行： 1.将液压参量的理论计算值与实测值作对比，或将液压参量在不同情况下的实测值作对比，由此判断故障的严重程度。 2.通过实验及数据处理，得出故障严重程度与某种因素的数量关系或关系曲线，如求出负载、运行时间与某液压元件磨损及性能下降的关系曲线。 3.通过对故障数据的收集、统计与分类，求出引起故障原因的主次轻重量化界线。,2.2B 故障分析中的理论知识与经验知识 一、理论知识在具体环境中的应用,机理分析必须解决好理论知识应用问题，即怎样正确应用概念、关系与定理去分析一个具体的液压故障，以下几方面值得注

7、意： 1.弄清知识结论在具体考察对象上的表现形式，以及异常现象的本质归属。 在工作机理分析过程中，应弄清液压设备的工作原理是通过什么样的结构形式来实现的，它有什么特点，在这个场合采用这种形式是出于什么考虑，其依据是什么。,2.2B 故障分析中的理论知识与经验知识 一、理论知识在具体环境中的应用,在故障机理分析时应注意到设备的异常现象属于什么理化问题，其生成与发展受什么因素支配，可用什么样的模型描述它，可采用哪种理论分析它。 例如，液压系统发热是个比较普遍的现象，但其故障机理却有很大的差异，有节流发热、溢流发热、摩擦发热、冷却失效发热，以及环境温度过高引起系统发热等不同情形。在现场分析发热故障时

8、，就要注意弄清发热的性质。,2.2B 故障分析中的理论知识与经验知识 一、理论知识在具体环境中的应用,2.知识结论的具体应用，有一个实用型转化过程。 有些公式过于繁杂，涉及参量很多，现场无法得到，就必须将它简化，甚至仅用其定性结论。在另一种情况下，又需要对一般的结论细化。 例如，在液压故障诊断的书刊上列出了液压元件故障的因果关系，即一个症状有几个可能原因。在现场套用这些结论去分析故障时，应善于补充一些信息，以此区别不同的原因。 对原始的结论，有时还必须根据具体情况作一些修正。例如，由于使用环境的变化，标准的元件寿命参数可能与实际情况不一致，经多次实际考核可对原给出的数据进行修正。,2.2B 故

9、障分析中的理论知识与经验知识 一、理论知识在具体环境中的应用,3.在分析液压故障机理时，应注意到有关因素的可观测性与可控制性，如果物理模型不能在现场操作，无法用现场实验对其进行考察，就不能采用。例如，液压滑阀中各种力无法测出来，因而不能对它进行力平衡定量分析。,2.2B 故障分析中的理论知识与经验知识 一、理论知识在具体环境中的应用,4.注意影响因素的作用强度。故障分析时必须抓主要矛盾，找出故障机制的主要原因。例如，液压系统用过一段时间之后，不同的部位都发生了磨损，从而影响系统的输出功率，但磨损的速度却有明显的差别，在系统输出功率下降的情况下，尽管有多个可能的故障源，但真正起重要作用的故障源却

10、是个别的。 5.注意随机性因素的干扰与影响。随机性因素使观察值与测试的结果发生偏移，导致错误的结论。在对液压设备进行观察测试时，应尽可能使有关的环境条件前后一致，由此减少各类随机性因素的影响。,2.2B 故障分析中的理论知识与经验知识 二、经验知识上升为理论,现场液压故障分析中积累起来的经验，是对液压故障及分析方法的初步认识，有一定的局限性。初步认识需要深化与扩展，上升到理论，由此实现对认识客体本质的认识。这个上升过程是理性思维过程，是对感性素材的加工与整理过程，是对问题深入研究的过程。同时这也是对理论知识的学习、消化、重新考证与加深认识的过程。,2.2C 机理分析涉及的概念与理论 一、油膜理

11、论,1.油膜的作用。 在各类液压泵与液压马达中，存在许多既紧密接触又相对滑动的摩擦副。摩擦副两摩擦面之间需要有一层油膜，其作用是 （1）构成密封面，形成有效的工作容积，建立压力，并防止泄漏。 （2）起润滑作用，减少摩擦，以防止零件烧坏。 （3）传递动力，摩擦副的一方将动力传递给另一方。如柱塞泵中，滑靴将作用力传递给斜盘。,2.2C 机理分析涉及的概念与理论 一、油膜理论,摩擦副的滑动面必须保证适当的润滑条件，要有合理厚度的油膜。油膜太薄会引起摩擦副磨损或烧坏，油膜太厚起不到密封作用。 摩擦副的状态对液压泵（马达）的容积效率、机械效率、温升、磨损与寿命有影响。泵或马达滑动面的机械功率损失，与相对

12、滑动速度及正压力成正比，并与摩擦系数有关，即 N F v （21） 式中：N摩擦功率损失；摩擦系数；F两滑动面之间所受的正压力；v相对滑动速度。,2.2C 机理分析涉及的概念与理论 一、油膜理论,摩擦系数随着摩擦副间的油膜和润滑状态不同，有很大的差别。 正压力F是影响机械效率的又一因素，它与液压元件所承受的压力有关。 摩擦副之间的油膜必然带来一定的泄漏量，从而降低了容积效率，泄漏量Q与油膜厚度h的3次方、压差p成正比，即 Q h3p （22）,2.2C 机理分析涉及的概念与理论 一、油膜理论,2.油膜对温升的影响。 摩擦副的功率损失，不仅降低了液压元件的效率，而且损失的功率转化为热能进而引起油

13、温升高；油的粘度下降，润滑性能降低，泄漏量增大。热能的另一部分将使摩擦副金属壁面产生局部温升，当油膜形成不良时，局部温升达几百度，从而使摩擦副两金属壁面局部地方咬死。,2.2C 机理分析涉及的概念与理论 一、油膜理论,3.油膜对元件磨损与寿命的影响。 摩擦副的磨损主要是粘着磨损及污染磨损。其主要相关因素有油膜厚度及设计调整状况，液压油污染物状况，元件负载状况等。在使用过程中，如能正确地调整液压元件运动之间的间隙，并保持液压油的清洁，则可大大提高元件的使用寿命。,2.2D 液压元件失效分析的基本方法,本节简要介绍液压元件故障机理分析的基本方法。,2.2D 液压元件失效分析的基本方法 一、摩擦与磨

14、损分析,液压元件的摩擦与磨损，导致元件结构超出公差范围，引起液压系统性能逐步下降。在此，对液压元件摩擦与磨损机理及故障因果关系作一概要介绍。在实际工作中可参考下列结论具体分析液压元件的摩擦与磨损故障。,2.2D 液压元件失效分析的基本方法 一、摩擦与磨损分析,1.摩擦与磨损分类。运动的液压元件的摩擦，引起各种磨损，主要是粘着磨损、疲劳磨损与污染磨损。 (1)粘着磨损。摩擦学的研究表明，在摩擦副的两相对滑动表面，尽管经过研磨抛光，但从微观上看，仍存在着凹凸不平的局部接触，在载荷的作用下，接触凸峰处的压力极大，接触点产生塑性变形，当两表面相互高速滑动时接触点粘着，在滑动剪切力的作用下粘着又被撕脱，

15、粘着、撕脱、再粘着、再撕脱的循环过程，便构成粘着磨损。,2.2D 液压元件失效分析的基本方法 一、摩擦与磨损分析,粘着磨损按表面破坏程度又分为五类： 1)轻微磨损。 当粘着点的结合强度比摩擦副两基件都弱时，剪切破坏只发生在粘着结合面上，表面转移的材料极少。 2)涂抹。 当粘着点的结合强度大于较软的金属的剪切强度时，剪切破坏发生在接近粘着结合面的软金属浅层内，软金属涂抹在硬金属表面。在液压泵中，摩擦副采用钢铜配对材料时，常出现“粘铜”现象便属此类。,2.2D 液压元件失效分析的基本方法 一、摩擦与磨损分析,粘着磨损按表面破坏程度又分为五类： 3)擦伤。当粘着结合强度比两基件都高、转移到硬面上的粘

16、着物质又拉削软金属表面时，剪切破坏主要发生在软金属的亚表面层内，有时硬金属亚表面也有划痕。 4)撕脱。当粘着结合强度大于任一基件金属的剪切强度，而外加剪切应力高于粘着结合强度时，剪切破坏发生在摩擦副两局部接触表面，使其变黑失去光泽，液压泵中常见的“烧盘”现象便属此类。 5)咬死。当粘着结合强度比任一基件金属的剪切强度都高，而且粘着区域大，以致外加剪切应力克服不了粘着结合强度时，摩擦副之间咬死，不再相对运动。,2.2D 液压元件失效分析的基本方法 一、摩擦与磨损分析,一些理论和实验研究证实，摩擦副之间产生的粘着摩损的体积磨损量V与法向载荷W、滑动速度v及时间t成正比，而与较软材料的屈服极限O0(或布氏硬度HB)成反比。 VKWvt / O0 其中K为磨损系数，由材料及润滑条件