液压传动系统的故障分析与诊断方法

液压传动系统的故障分析与诊断方法【摘要】液压传动系统是各类机械设备应用中保证其高效稳定运行的关键部分，也是保证各类生产企业实际工作效率和质量的基础。

但液压传动系统常因为各种主客观因素的影响而出现各种故障。

本文作者重点分析了液压传动系统的故障原因，并提出了相应的诊断方法。

【关键词】液压传动系统；故障分析；诊断方法引言液压传动系统所具有的广泛的工艺适应性、紧凑性、灵活性、响应快速性、可控性使得它在在现代化工生产、工程建设等行业中得到越来越广泛的运用。

液压传动系统是机床、起重机、钻机等机械设备中常用的一种控制方式，也是保证动力有效传输的关键部分。

但是液压传动系统常会因为各种内外部原因而发生故障，并且不容易从外部或声响中判断出发生故障的部位和原因，因此迅速并准确的找出液压传动系统故障发生的部位和原因，及时排除，对保证液压传动系统的正常运行具有重要意义。

一、液压传动系统的故障分析1.1液压传动系统压力不足或完全没压力液压系统运行过程中最主要的问题就是液压传动系统压力不足。

系统的压力油路和回油路短接或者较为严重的泄漏是产生这种故障的主要原因。

还有一种可能会产生这种故障，那就是油箱中的油没有进入到液压系统中或电动机的功率不足。

对这种故障的诊断方法如下：首先检查液压泵是否有流量，若没有油液输出，可能是因为液压泵的转向不对、零件磨损严重或吸油阻力过大等原因造成泵不能排除油液；若液压泵的油液可以输出，就应该检查各段回路的元件或管道，找出使油液短路或泄漏的部位。

1.2液压系统工作机构的运动速度不够或完全不动液压传动系统工作机构的速度异常是液压系统常见的故障之一。

产生这种故障的原因很多，主要有以下几个方面：首先，油泵转向不对或油泵量吸油量不够，这样会导致油面受到的压力因为吸油管阻力过大，油箱中的油量低等原因而低于正常的压力，而油温过低很电动机转速太低会使得辅助泵的供油量不足；其次，油泵里面发生严重泄漏，使得压油腔和吸油腔连通起来，导致液压设备运动速度减慢；再次，压力油路处的管路接头和各种阀的泄漏，如执行元件内的密封装置损坏导致内泄严重。

对这种故障的诊断方法应逐一调节溢流阀、节流阀、调速阀和变量泵变量机构，将测试的执行元件的速度范围值于对应的设计值比较分析从而得出故障原因。

1.3液压系统运行的动作异常，运动不均匀液压系统中存在空气，运动零件间的摩擦力变化或液压部件的变形是产生这种故障的主要原因。

其次，工作部件的动压导轨的润滑条件差，缺少润滑油，不能形成油膜或导轨的刮研点不足或太多，这些原因会导致工作部件运动的不均匀；再次，导轨与油缸轴线不平行、邮箱活塞杆的密封压得过紧、导轨的楔条和压板过紧都会导致运动过程中的摩擦力的变化，最终造成液压系统工作部件运动的异常。

诊断这类故障通常的做法是切换每个换向阀．观察相关执行元件的动作状态，找出异常换向阀，再检查动作顺序和行程控制。

找出异常处。

1.4油温过高产生油温过高的主要原因是液压系统的设计不当或在使用时压力调整不当、周围环境温度过高。

首先，液压泵压力调得过高，密封元件损坏和油液的黏度过低等原因都会增加泄漏，使泄露严重。

其次，当不需要压力油时，大量高压油液仍长时间不必要地经溢流阀溢流或油液黏度太大，液压损失过大。

再次，油箱储油量太少，油液循环过低，周围环境温度太高或空气流畅不通等原因导致的散热不良。

1.5噪声和振动产生噪声和振动主要原因是因为油液中混进了过多的空气、液压泵的流量脉动过大与元件或管道的固有频率产生共振、管道固定不牢等。

首先，吸油管密封不严，邮箱液面太低或吸油滤网部分外漏，使液压泵在吸油时吸入大量空气；再次，泵的吸液高度太大，吸油管路太细而阻力大，泵的转速太高，油箱不通大气或液面压力太低，或补油泵供液不足，油液黏度大或吸油滤油器堵塞等等，使液压泵吸液腔吸不满油液，造成局部真空，使溶解在油液中的空气分离出来；再次，泵和马达的质量不好也会导致噪声和振动；最后，电机与液压泵安装不同心，联轴器松动；管道中流速过高等原因都会引起管道振动。

1.6液压传动系统中的油液污染油液的污染会使滑动零件磨损严重，泄漏增大，效率降低，油温升高，也会使运动零件被卡住，不能动作，使节流小孔堵塞，造成控制元件动作失灵等。

二、液压传动系统故障的诊断方法液压传动系统的故障会严重损坏机械设备，对液压传动系统的正常工作带来极大的不利影响，降低液压传动系统的工作效率，甚至会导致液压传动系统工作失灵，给工作单位造成极大的损失，因此，对液压传动系统故障的诊断，恢复液压传动系统的的正常功能，对工作单位而言，有着重要的现实意义。

对液压传动系统故障的诊断应该将传统方法与新型方法结合起来，进一步完善诊断方法。

2.1观察判断法通过观察和尝试操作，利用短路和断路等检查手段，对液压传动系统的异常表现，如外部泄漏，动作异常、系统的噪声、仪表指示发热异常等故障进行综合分析，找出故障发生的部位和原因，及时采取有效措施予以排除，解决故障。

2.2元件置换法用备用元件逐一换下可能发生故障的元件，观察液压系统的故障是否消除，从而找出发生故障的部位和原因，及时检查排除。

但这种方法有一定的限制，对体积较大和不易拆装且储备件较少的元件，不建议采用元件置换法。

2.3仪器诊断法在直接观察的基础上，根据实际故障的特征，利用各种检查仪器仪表，按照顺序对各个元件进行逐一检查，对液压系统的流量、压力、油温和液压元件的转速进行仔细的检查，同时，对振动噪音和磨损微粒进行量的分析。

2.4定期检查和监控法针对各种机械型号和检查内容，按照机械设备的出厂要求和时间上的规定对机械设备进行专业的检查、监控和诊断来检测元件的技术状况，及时发现问题并采取有效措施及时解决，这是预防液压系统故障发生的重要方法。

为使定期检查更加科学和有效，应该培养专业的技术人员，对他们进行专业的培训，使他们精通液压元件的构造和原理，同时掌握检查液压传动系统的各种诊断方法，在不断的实践中，积累经验和技术，认真钻研针对液压传动系统故障的各种诊断技术，提出新的诊断方法。

2.5油样分析法油样分析通过观察和检测油液中磨损粉末的情况，从而得到液压系统的磨损和损害情况，判断液压系统发生故障的部位、类型和程度，针对不同的故障部位、故障类型和故障程度采取合适的措施解决故障。

2.6系统元件的状态监测法利用系统元件的振动和噪声来判断分析系统的工作状态，从而诊断出液压元件发生故障的部位及原因，这就是系统元件的状态检测法。

常用的液压设备振动检测方法有以下几种：2.6.1通频振动均方幅值越限诊断：监测液压元件壳体的振动信号，并计算其通频均方幅值，当此值大于规定闭值时，被测元件即为故障状态。

2.6.2信号时频域诊断技术因为信号频率分布的特征和信号发布的时间有关，因此采用信号时频分布法就存在必要性，它可以解决以前信号的频域和时域分析技术对信号分析的不全面的问题。

在利用信号时频域诊断技术时，是从振动信号的时间和频率两个角度来获得特征信息的。

2.6.3特征频率诊断法利用所测的液压元件振动信号频谱与正常的振动信号频谱相比，来确定故障发生的部位、类型、程度和故障原因，从而及时排除故障。

2.7控制系统状态监测与故障诊断法控制系统状态监测与故障诊断法对于工业电液伺服系统故障的检测具有较好的效果。

在这种诊断方法中，通常采用阶跃响应法和随机信号频率响应法来进行检测，阶跃响应法是通过给系统输入阶跃信号，检测其阶跃响应，与正常情况下的阶跃响应相比较来检查系统的运行状态。

随机信号频率相应法是在控制信号上加入微弱的白噪音，检测控制系统的响应状况与正常情况下的响应特性相比，找出故障的部位及原因，检查系统的运行状态。

这种方法可以对机械系统和电气系统进行分开的诊断。

2.8专家系统诊断法专家系统诊断法是国内外对液压传动系统故障诊断中较为先进的，是一种新型的诊断方法，相比传统的诊断方法，专家系统诊断方法具有诊断效率高，效果理想等优点。

专家系统诊断法是通过利用知识的共享性和永久性，根据知识库里对液压传动系统故障诊断的相关资料，建立故障诊断模型，对常见和不常见的各种液压系统故障进行准确的分析和判断，从而找出液压传动系统故障的部位和特点。

及时采取措施。

在实际运用专家系统诊断法时，要求检查人员掌握诊断推理的基本思维，并精通各种液压传动系统故障，加强对专业知识的系统运用能力，这样才能让专家系统诊断方法发挥其真正的作用。

2.9神经网络诊断法利用神经网络的非线性和运用计算机的能力，对液压传动系统进行综合性的故障判断就是液压传动系统中的神经网络诊断方法，这也是一种新型的诊断方法。

再把神经网络诊断方法运用到实际工作中时，其常规应用方式是：模式识别、故障预测、故障检测等，检察人员要注意合理运用方法，从不同的角度对故障进行精确的诊断，从而发挥神经网络诊断方法的优势，提高液压传动系统故障的诊断效率。

2.10操作调整检查法操作调整检查方法是指在负荷运作和无负荷运作的条件下，操作人员协助诊断人员进行液压传动系统的故障复现操作，测得相关的数据，并根据所测数据与正常运行的系统下的相关数据进行比较分析，得出故障原因及部位，这种操作调整检查法可以在一定程度上保证故障的诊断的准确性和快速性。

2.11模糊逻辑诊断法模糊逻辑诊断法要利用模糊数学中的相关理论，因为常见的液压传动系统中的确定性及模糊性同时存在并互相影响，因此，若不是因为某些确定因素导致液压传动系统的故障时，就可以采用模糊逻辑诊断法，对故障进行具体、真实的描述，找出故障的特征，进行分析，从而找出解决故障的措施。

三、预防液压传动系统故障的有效措施液压传动系统在工业生产中已经发挥了重要的作用，并且会得到更为广泛的运用，因此，预防液压传动系统故障的发生对液压传动系统的正常运行，提高其运行效率，使液压技术向着更深、更广阔的领域发展，都具有重要的意义。

3.1选用性能优良、效率高的液压元件液压泵是液压传动系统中的重要动力元件，选用性能优良的液压泵，用定量泵容积调速带替定量泵节流调速，可以较大程度上提高液压传动系统的运行效率。

同时，选用正确的、效率高的液压传动执行元件，如，液压马达和液压缸。

最后还有一点是合理选择管路规格，这样可以减少油路的压力损失，提高液压系统的工作效率。

3.2保证液压油的清洁度在液压传动系统中，作为工作介质和润滑剂的液压油会极大的影响到液压元件的使用效率和使用寿命，使用标定的液压油，防止液压油中侵入杂志和污染物，保证液压油的清洁度，可以避免因为油液度中的污染杂质所造成的阻塞、腐蚀等问题对液压元件的损害，从而延长元件的使用寿命并提高使用效率，保证液压传动系统的正常运行，提高其工作效率。

3.3改进液压系统，提高运行效率积极改进液压系统，让液压传动系统达到理想的工作环境，减少液压系统的功率损失，在保证液压系统正常工作的前提下，进行有效的节能降耗，同时，改进液压系统，改善液压传动系统的工作环境，对解决液压系统故障也具有重要的作用。