液压原理图故障诊断法在某装备液压系统排故中的应用.pdf

2 0 1 5年 1 O月 第 4 4卷 第 1 O期 机械设计与制造工程 Ma c h i n e De s i g n a n d Ma n u f a c t u r i n g En g i n e e rin g 0c t ． 2 01 5 Vo 1 ． 4 4 No ． 1 0 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 2 0 9 5 5 0 9 X． 2 0 1 5 ． 1 0 ． 0 1 8 液压原理 图故障诊 断法 在某装 备液压 系统排故 中的应 用 欧海英 ， 李晓宇， 杨茂胜 ， 胡文婷 海军航空工程学院青岛校区， 山东 青岛2 6 6 0 4 1 摘要 系统研究 了基 于液压原理图的故障诊断方法， 总结 了可操作 的读 图方法和 步骤 ， 通过 简化 液压原理图对系统原理进行分析 ， 针对压力异常、 速度异常与动作异常 3类故障给 出了基 于液压 原理 图进行故障定位和诊 断的方法。该方法是部队实践 中可操作 的排故方法， 对提 高部 队排故 能力， 保持装备 良好的技术状 态和战备完好性具有重要意义。 关键词 液压 系统 ； 液压原理图； 故障诊断 中图分类号 V 2 1 5 ． 6 文献标志码 A 文章编号 2 0 9 5 5 0 9 X 2 0 1 5 1 0 0 0 7 8 0 3 现代部队装备多为机电液一体化的系统 ， 其 中 液压系统是其中较为复杂的系统 ， 液压系统排故能 力是部 队目前急需提高的维修能力之一。 对装备液压系统而言 ， 由于液压管道内油液处 于流动状态 ， 液压元件的内部情况和密封件的损坏 情况不易被察觉到， 这给工作人员进行诊断维修带 来了巨大的困难。同时， 根据部队调研， 装备保障 人员的液压理论知识薄弱 ， 导致排故能力不强 。液 压系统故障诊断常用的方法有液压原理图故障诊 断法、 主观诊断法、 基于数学模型与信息处理诊断 法和智能诊 断法 等 J 。本文探讨适合装备保 障 人员掌握且实用的液压原理图故障诊断法 ， 旨在提 高装备保障人员的液压系统排故能力。 1 液压原理图故障诊断法 基于液压系统原理图的故障诊 断方法是通过 读图分析系统的重要工作部件和主要控制 回路 ， 在 深刻理解系统工作原理的基础上， 根据故障现象， 反推故障原因的方法。某资深维修工程师讲到 ， 在 故障诊断 中， 最基本 、 最重要的就是读图能力 。 1 ． 1如何 读 图 现在不少装备保 障人员都会表现出读识液压 图能力不足。所谓读识液压图能力就是能将液压 原理图中的各种符号 、 线条 ， 还原成真实的液压元 件和管路 ， 明确各元件在系统中的作用和整个系统 工作原理的能力。图纸是技术交流的语言 ， 看不懂 液压原理图， 就难以进行液压系统的故障诊断。因 此， 培养装备保障人员的读识液压图能力是液压系 统故障诊断的核心问题。根据文献[ 3 ] 中所列的 方法 ， 某装备液压原理图读图的基本方法和步骤如 下 。 步骤 1 ，了解系统。某装备液压系统要完成的 工作任务是为执行机构升起 、 放下提供动力 ； 要 达 到的工作要求为油液流量大 、 控制精度高、 响应速 度快 、 可靠性高； 要实现的工作循环如图 1 所示 。 待命 活塞杆伸 出 活塞杆快速 缩回 图 I 某装备液压 系统工作循环 步骤 2 ，初步分析 。首先初 步浏览整个原理 图， 确定组成元件 ， 包括油泵机组 、 油箱总成 、 蓄能 器总成和阀台总成 ； 然后可将 系统元件按照能源元 件 电机 、 液压泵提供动力 、 执行元件 液压缸用 来升起某装置 、 控制调节元件 液压泵上的定压 阀和电磁溢流阀作为安全阀， 是系统的压力控制元 件 ， 阀台内的电磁球 阀和插装 阀是方向和速度控制 元件 以及辅 助元件 油箱存储油液 、 蓄能器是辅 助供能的装置 的顺序和分类列写出来 ， 分析元件 收稿 日期 2 0 1 5 0 71 7 作者简介 欧海英 1 9 7 8 一 ， 女， 湖南郴州人， 海军航空工程学院青岛校区讲师， 博士， 主要研究方向为航空装备保障及虚拟仿真技术。 7 8 2 0 1 5年第 1 0期 欧海英 液压原理图故障诊断法在某装备液压系统排故中的应用 功能 。 步骤3 ， 整理和简化油路。某装备液压原理图 比较复杂 ， 特别是控制油路部分 ， 插装 阀之 间连线 交错 ， 而插装 阀 往 往是很 多装 备保障人 员所不 熟悉的， 并且为 了实现同样 的功能 ， 使用插装 阀时 要 比采用普通液压阀的个数多 ， 因此使 回路变得复 杂。简化油路时， 用普通的液压阀等效代替插装 阀， 如图 2所示。 图 2 插装 阀等效为方 向阀或 节流阀 插装阀用等效的液压 阀代替 ， 并去掉了对系统 工作原理分析影响不大的辅助元件 ， 使液压图大为 简化。整理简化后重新绘制某装备等效 的液压原 理图如 图 3所示 。 图3某装备 液压 系统原理 图简化 步骤 4 ， 分析系统。某装备液压系统只有液压 缸一个执行元 件 ， 液 压油源结构 和组成相对 较简 单 ， 因此不再划分子系统。用简化后的液压图进行 系统工作原理分析， 过程将简单得多。某装备升起 回路简化油液流 向图如图4所示。 步骤 5 ， 总结系统特点。从系统的组成结构和 工作原理上进行总结 ， 某装备液压系统在设计上是 通过使用蓄能器实现短时间给液压缸供给大量油 液 ， 同时利用插装 阀通流面积大的特点实现了液压 缸活塞杆的快速伸出和缩回； 采用响应快、 不易发 生 液压卡滞 的电磁球阀控制插装阀的启 闭来实现 图 4 升起 回路 简化 油液流向图 液压缸活塞杆的快速可靠 的方向控制 ； 采用改变插 装 阀的通流面积实现对液压缸活塞杆的速度控制 ， 最终实现装备控制精度高 、 响应速度快 、 可靠性高 的工作要求 。 1 ． 2 故障诊 断 通过对某装备液压原理图的解读 ， 对某装备液 压系统的工作原理有 了较深刻的理解 ， 那么如何基 于液压原理图进行故障诊断呢 尽管某装备液压故障不易发现与检测 ， 表现形 式也多种多样 ， 但通过对大量故障诊断实例统计分 析发现， 诸多故障之间都有类似之处， 从性质上来 说可分为 3类 压力异 常、 速度异常与动作异 常。 足够的压力是驱动负载的必要条件 ， 压力不足将造 成无法驱动运动部件或驱动乏力， 压力波动较大将 造成执行机构断断续续。速度异常将会导致执行 机构动作缓慢或过快 ， 主要是 由于液压油管 、 快速 接头处及密封件附近的泄漏引起的。动作异常可 能是各种控制阀出现故障。 针对这 3类故障现象 ， 从整个液压原理图中分 离出与该故障有关的局部 回路原理 图， 使问题尽可 能简单 ， 有针对性地进行分析 ， 从 而有利于故障定 位； 其次列举故障的可能原因与位置； 最后进行逐 个排查 。 1 压力异常。从某装备简化液压原理图可以 看 出， 控制系统压力 的部件主要包括液压泵 含液 压泵的定压 阀 、 溢流阀 作为系统的安全阀 和蓄 能器组 含安全截止 阀和卸压 阀 。因此某装备压 力异常需从这 3个部件上找原因。譬如 ， 装备无法 建压 ， 可能是定压 阀调定错误或电机接线反相使油 泵无法泵油 ， 或者是溢流阀主阀芯或先导阀芯卡滞 79 ． 圃 2 0 1 5年第 4 4卷 机械设计与制造工程 使系统泻荷 ， 或蓄能器组的卸压阀打开使系统泻荷 等 。如何排查呢定压阀是否调定错误 只需要拧 动定压阀调节螺钉即可确认 ， 电机接线反相 只需观 察电机是否顺 时针旋转 即可确认 。蓄能器组 的卸 压阀是否打开 只需观察即可确认 。溢流 阀主阀芯 或先导阀芯是否卡滞则需要拆卸才能确认 ， 然而液 压元器件 的拆卸是件复杂的工作 ， 因为拆卸后要进 行系统的调试、 排气等工作， 必须在排查了其他所 有可能原因后才能进行 。同时某装备液压系统管 路设计时预留了很多压力检测点 ， 若故障现象为压 力低或压力高 ， 或压力不稳定 ， 可使用压力表对检 测点进行监控测 出读数 ， 与正常值 比较分析即可确 定引起压力异常的液压元件。 2 速度异常。从某装备升起 回路简化油液流 向图 图 4 可 以看 出， 两个节流阀控制装置升起速 度， 若升起速度异常， 首先从与两个节流阀等效的 插装阀上找原 因。譬如 ， 升起速度慢 ， 可能是插装 阀上的阻尼孔堵塞。当然液压泵压力不足， 液压缸 自身的卡滞或油液 内泄漏 和外泄漏也会发生升起 速度慢的故障。对照图纸逐个调节各节流阀、 变量 泵变量机构 ， 对照执行元件 的速度范围值 ， 与设计 值 比较分析即可确定。 3 动作 异常。切换 每个电磁球 阀， 观察相关 执行元件的动作状态是否正常， 即可找出异常换向 阀。 2 结束语 根据部 队调研 ， 装备保 障人 员液压理 论较薄 弱， 但部队对保障人员排故能力要求较高， 因此本 文重点研究了装备保障人员解读液压原 理图的可 操作的方法步骤， 提出了如何基于液压原理图进行 故障定位和诊断的方法， 对装备保障人员掌握实践 中可操作 的排故方 法、 提高装备保障人员 排故能 力、 保持装备 良好的技术状态和战备完好性具有重 要的军事意义和经济意义 。 参考文献 [ 1 ] 孟爱红 ， 刘相波 ， 晁智强 ， 等．装 甲装备液 压系统故障诊 断策 略实用化研究[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 8 9 7 5 7 8 ． [ 2 ] 姚成玉， 张荧驿， 王旭峰． 液压系统故障树分析技术的研究 现状与发展趋势[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 8 l 9 2 3 ． [ 3 ] 李松晶， 向东， 张玮．轻松看懂液压气动系统原理图[ M] ． 北 京 化学工业 出版社 ， 2 0 1 3 ． [ 4 ] 朱海 ， 王黎辉．插装阀式船 闸液压启闭机故 障诊断系统研究 与开发[ J ] ．中国水运， 2 0 1 3 6 9 5 9 6 ． Ap p fic a t i o n o f f a ul t di a g n o s i s a n d e l i mi na t i o n me t ho d i n t h e e qu i pme n t h y dr a u l i c s y s t e m b a s e d o n hy d r a ul i c pr i nc i pl e d r a wi ng OU Ha i y i n g，L I Xi a o y u，YANG Ma o s h e n g， HU W e nt i ng Q i n g d a o B r a n c h o f N a v a l A e r o n a u t i c al E n g i n e e ri n g I n s t i t u t e ， S h a n d o n g Q i n g d g o ， 2 6 6 0 4 1 ，C h i n a Ab s t r a c t I t i n t r o d u c e s t h e f a u l t d i a g n o s i s me t h o d b a s e d o n h y d r a u l i c p ri n c i p l e d r a w i n g ，s u mma ri z e s t h e o p e r a b l e d r a wi n g r e a d i n g s t e p s ，a n aly z e s t h e s y s t e m p rin c i p l e f r o m p r e d i g e s t e d h y d r a u l i c p rin c i p l e d r a wi n g ．I t p r e s e n t s t h r e e t y p e f a u l t s s u c h a s p r e s s u r e a b n o r mi t y，s p e e d a b n o r mi t y ，a n d a c t i o n ab n o r mi t y，p u t s f o r w a r d f a u l t d i a g n o s i s me t h o d b a s e d o n h y d r a u l i c p ri n c i p l e d r a w i n g ．T h i s me t h o d i s o p e r a b l e i n p r a c t i c e，i mp o r t a n t t o e n s u r e the rel i a b i l i t y of e q u i p me n t ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s y s t e m；h y d r a u l i c p ri n c i p l e d r a w i n g；f a u l t d i a g n o s i s 8 0