液压振动的两案例简析.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 01 1 液压振动的两案例简析 吴 用 陈雷阳 z 沈庆明 0 1 ． 平顶 山煤矿机械有限责任公司， 河南平顶山4 6 7 0 0 1 ； 2 ． 中船南京绿洲机器有限公 司， 江苏南京2 1 0 0 3 9 ； 3 ． 常熟众达机械工程有限公司， 江苏常熟2 1 5 5 1 3 摘 要 液压系统普遍 存在振动现象 ， 有 的过振 动是有益 的 、 需要 的 ， 但大 多数 过振动必须想办法 降低 ； 液压 系统产生 振动的原 因很 多， 需确定过振动产生的主要原 因采取针对性措施 ； 本文就液压系统振动产生的原因 、 防止措施进行 了简述 ， 并就两过振动案例进 行分 析。 关键词 振动 ； 机 械振 动； 流体振动 ； 电气振动 ； 共振 ； 过振动 中图分类 号T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 ～ 0 8 1 3 2 0 1 1 1 2 0 0 3 3 0 3 The Ana l y s i s o n Two Ca s e s o f Hy d r a u h c S y s t e m Vi b r a t i o n WU Y o n g C HE N L e i - y a n g z S HE N Q i n g - m i n g 3 1 ． P i n g d i n g s h a n C o a l Mi n i n g Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ，P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 1 ， C h i n a ； 2 ． C S S C N a n j i n g L u z h o u Ma c h i n e C o ． ， L t d ． ，N a n j i n g 2 1 0 0 3 9 ， C h i n a ； 3 ． C h a n g s h u R A M e n g i n e e r i n g C o ． ， L t d ． ， C h a n g s h u 2 1 5 5 1 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c v i b r a t i o n i s v e r y c o mmo n ， s o me v i b r a t i o n i s b e n e fi c i a l ， b u t mo s t i s h a r mf u l ， s h o u l d b e r e d u c e d t o a c c e p t a b l e l e v e l ； t h e c a u s e s f o r h y d r a u l i c v i b r a t i o n a r e v a r i a n t a n d t h e p e i n e n c e me a s u r e s h o u l d b e t a k e n f o r t h e ma i n c a u s e ； h e r e t h e c a u s e s ， a n t i - me a s u r e s a n d c a s e s a r e a n a l y z e d ． Ke y W o r d s v i b r a t i o n； me c h a n i c a l v i b r a t i o n； fl u i d v i b r a t i o n； e l e c t r i c a l v i b r a t i o n； r e s o n a n c e v i b r a t i o n U 日 IJ吾 液压系统一般都有振动现象 ， 振动频率 、 幅度达到 一 定程度产 生噪声 、 过振 动 、 冲击 ， 其 中振 动明显 而形 成故 障时 ， 能使设备达不到工作稳定的要求 、 接头出现 松脱或断裂 而导致设备漏油污染环境 、 停机等故障， 并 常伴随有噪声 ， 影响工作环境。 本文针对液压系统振动故障常见根源 、防止并结 合两实际案例进行简述 。 1 振动根源及相应 防止措施 按产生振动的因素 ，液压系统的振动分为机械振 动 、 流体振动和电气振动。 1 ． 1 机械 振 动 机械零部件之间相对运动发生接触 、 碰撞 、 受迫而 引起的振动 ， 如管路 固定不牢 、 电动机与泵不 同轴 、 电 动机一 泵组基座固定不到位 、 液压缸和马达等执行机构 受到突变的外力 大小 、 方 向变化 、 电动机一 泵组处 于 收稿 日期 2 0 1 1 一 O 5 0 4 作者简介 吴用 1 9 7 3 一 ， 男 ， 本科学历 ， 主要研究方 向为液压和钢结构。 油箱上盖板时引起 的油箱共振 、系统不同元器件或外 部引起 的共振等。 相应 的防止措施 改变管路布局并加固 如管子长 短 、 走向、 管夹间距及垫木块等 、 电动机与泵采用弹性 联轴器连接或调整同轴度 、 电动机一 泵组基座采用缓冲 垫 橡胶式或弹簧式 、 确保执行机构受到 的外力无突 变 、 判定共振是系统 内或外因素引起的 简便办法是 系统关闭 ， 振 动无 ； 系统启动 ， 振动有 ； 此情况多是系统 系统内部 因素引起的振动 ，若是系统 内部 因素引起 的 ， 需进一步确定共振的元器件， 进行更换 、 调整 。 1 ． 2流体 振动 压力油的流速 、压力突然变化及气穴爆炸等引起 的 ， 如泵压力的周期性脉动变化 、 气穴现象 、 阀口喷出 的高压流体产生的高频振动 、 压力有速度过高 、 溢流阀 和减压阀的内部零件磨损和弹簧振动 、换 向阀和流量 阀等阀的动作过快 、 过猛等。 相应的防止措施 油液的浓度 、 温度要恰 当或变化 幅度适宜 一般 油液 中均溶有定量的空气 ， 浓度 、 温度 变化会导致空气逸 出 、 采取措施避免系统外的空气进 3 3 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 1年 第 1 2期 人系统 如泵 的进油管要足够大且接 口密封性好 、 油箱 内安置消泡网 、油箱体积足够大且进油与 回油区域要 恰当分隔开 、 系统油管大小要与泵 的流量适应 、 采用 性能稳定和动作可靠的元器件。 1 ． 3 电气振 动 在有 比例阀或伺服阀的控制系统中，常 因输入的 控 制信号不稳定 而致 液压系统的元件动作 而产 生振 动， 此振动有时是 以高频小振幅的形式表现出来 ， 手接 触到油硬管或执行机构能感到发麻的感觉但 目视不明 显，若在执行机构处有蓄能器则在蓄能器另一侧发现 油管的振动频率明显减弱。 在其他电气控制阀中．因输入控制信号有误而导 致 的振 动一 般较 明显 。 相应的防止措施 更换电气插件。 2 案例分析 2 ． 1 案例 一 某煤矿机械厂的总装车间，采用一台大流量 的五 柱 塞恒 压 定流 量 乳化 液 泵站 流量 是 4 0 0 L ／ rai n ， 电动 机 转速是 1 4 9 0 r ／ rai n 为整个车问提供压力为 3 1 ． 5 MP a的 乳化液，车问改造前泵房到车间内部各处 的乳化液管 道是走地沟，车间改造后走在离地 1 0 m并沿钢结构柱 列固定在悬挑三角钢支架上 ，固定方式采用 了方木加 高压钢管 ， 其他情况同改造前 。 振动故障的表现是 车间无设备的执行机构动作 时 ， 系统稳定 ， 电动机一 泵组稳定 ； 在有执行机构 均为 液压缸 动作时， 车间管道振动很严重 ， 并 随之电动机一 泵组有明显的振动和噪声 ， 与车问的管道振动相呼应。 考虑到改造后才有过振动现象 ，并且在改造 中只 是改变了管道的安装方式 ， 其他均没改变 ， 判断过振动 根 源 1 管道顶部是否含有空气 ； 假设管道 中有空气 ， 在瞬间高压乳化液压缩情况下会有明显啸叫等声音产 生 ， 现场确认无声音 并且管道内的乳化液经多次循环 后 ， 即使有空气也会被排出； 故空气不是过振动的主要 根 源 。 2 管道是否与钢结构柱发生 了共振 ； 考虑到以前 管道 固定在地沟中， 固定支架刚度很大 ， 发生共振的可 能性小 ； 现固定在钢结构柱的中部 离地近 1 0 m高 且 柱距 6 m 即管夹 固定间距是 6 m ， 在执行机构工作 时 管内流速很高 高压总管的 口径是 7 0 ra m， 执行机构最 大的油嘴通径是 1 9 ram易造成管内流体冲击振动， 从 而激发 了管道的过振动现象 ，在柱问管道刚度小且柱 也是易振动体情况下 。 整个厂房和管系过振动明显； 故 3 4 过振动源于管内乳化液流速过大 、柱问钢管刚度小且 管夹固定问距过大 、 钢柱易被激起振动。 2 ． 2案例 二 北方某 电厂的汽轮机伺 服调 速控制 系统振 动严 重 ，致使硬管接头疲劳断裂而导致 电厂停产几 次 ， 现 场确认情况是 压力工作油管 出泵站集 成油路块后振 动明显 ， 从泵站地面一层 到汽轮机 工作台三层 ， 振动 明显加剧 ，尤其是在二层从总管左右分支油管后 ， 在 现场看到汽轮机出的各油动机 即液压缸 压力 有 油支管与各种仪表管线共用钢结 构 固定支架且 不少 支架是立杆式或悬挑式角钢 ， 可目视到角钢端部明显 颤动 ； 该系统设计说明书液压站的恒压变量泵最大流 量 是 1 4 5 L ／ mi n ． 实际是泵的最大流量为 1 9 3 L ／ rai n ， 系统 压力是 1 6 5 0 ． 5 MP a ，压力工作油总管和分支油管规格 是 03 4 * 4 ． 5和 q r 2 8 “ 4 。从 一层 到 三层 时油 管 的 固定 间 距 大概是 2 m左右 ， 油管全部采用硬管 ； 断裂的硬管接 头均处于三层工作平台的蓄能器与油动机间。 判断振动根源 系统采用的是恒压变量泵， 并经电 气工程师确认该伺服系统输入的信号稳定 ，故因流体 冲击和电气原因过振动可能性小 ； 据现场实际情况 ， 硬 管至执行机构油动机的固定不到位 ， 有明显颤动现象 ． 可判断其固定支架需要加固，不能采用立杆式或悬挑 式角钢 。 一 般液压系统基本的振动来 自于液压泵 的周期性 脉动 ， 但在汽轮机伺服调速系统还有一个基本振动来源 就是汽轮机本身具有的频率振动 频率就是交流电的频 率 5 0 H z ， 因该系统全部采用硬管连接 ， 汽轮机 的振动 容易传递到管路 ， 导致接头疲劳破坏而破裂、 停机。 国内的电厂沿用行业习惯 ，伺服调速 系统都是硬 管连接 ，往往从泵站到执行机构油动机有几层楼面距 离 ， 管道长达上百米 ， 容易将汽轮机的振动传递到系统 管路上 ，建议考虑在油动机处采用软管连接进行一定 的隔震 ； 电厂所用的压力油是磷 酸酯抗燃液 ， 有一定的 腐蚀性 ，可尝试用对其有一定抵抗力的丁基橡胶软管 并进行定期更换。 3 结束语 液压系统振动往往是多种原因共同引起的。判断 其 中最主要的原因，采取针对性措施将过振动降低到 可接受 的程度 ，往往需要首先判断是否有外界的振动 引起 ； 其次确定是否有 电气信号引起的振动 ， 尤其是在 有伺服阀或比例阀的闭环控制 回路情况下 ； 次之 ， 考虑 本身的管路布置 、 元器件的性能 、 阀的换向等造成的流 体 冲击和机械振动 ； 再之考虑是否存在共振现象。 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 1 2 ． 2 0 1 1 油液监测技术在液压系统中的应用与分析 张 伟 曾 安 黄志坚 1 ． 广东工业大学机电工程学院， 广东广州5 1 0 0 0 6 ； 2 ． 广州机械科学研究院， 广东广州5 1 0 7 0 0 摘要 在对油液监测技术的特点 、 方法进行了相关的分析和探讨后 ， 针对液压系统的工况和运行状态 ， 研究 了油液分析技术在液压 系统状态监测 中的应用 。 关键 词 油液分析 ； 液压系统 ； 状态监测 中图分类号 V 3 1 7 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 1 2 0 0 3 5 0 3 Ap p l i c a t i o n a n d An a l y s i s o f Oi l M o n i t o r i n g Te c h n o l o g y i n Hy d r a u l i c S y s t e m Z H AN G We i Z E NG An HU AN G Z h i i a n 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 ，C h i n a ； 2 ． G u a n g z h o u Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， G u a n g z h o u 5 1 0 7 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t A f t e r a n a l y z i n g a n d d i s c u s s i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s a n d me t h o d o f o i l a n a l y s i s t e c h n o l o g y ， a c c o r d i n g t o t h e c o n d i t i o n a b o u t h y d r a u l i c s y s t e m， r e s e a r c h t h e a p p l i c a t i o n o f o i l a n a l y s i s t e c h n o l o g y i n h y d r a u l i c s y s t e m c o n d i t i o n mo n i t o r i n g ． Ke y W o r d s o i l a n a l y s i s ； h y d r a u l i c s y s t e m； c o n d i t i o n mo n i t o r i n g U 日 IJ舌 随着 国民经济的发展 ，液压技术在机械制造及 汽 车行业 、 能源与冶金行业 、 铁路和公路工程 、 工程机械 、 轻工 、 纺织及化工机械 、 航天航空工程 、 武器装备 、 特种 设备及公共设施 中得到广泛的应用_ 】 1 。近年来 ， 油液分 析技术作为一种新兴技术 ，在工业设备 的状态监测中 也起到了越来越重要的作用。针对液压 系统应用 的广 泛性 、 运行工况和油液分析技术的特点 ， 利用油液分析 技术对液压系统进行监测 ，可以有效的避免液压系统 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 5 1 3 作者 简介 张伟 1 9 8 5 一 ， 男 ， 湖北黄石人 ， 硕士研究生。 研究领域 机 电液 、 设备故 障诊 断。 引起 振动 的原因很多 ．在处理振动时还要根据类 似振动不明显的系统和过振动系统 间的差异 ，采用 比 较法 ． 找出过振动的主要原因。 本文对液压振动进行了简述 ，希望对相关液压从 业人员有一定 的参考作用。 参 考 文 献 【 1 】 雷天觉． 新 编液压工程手册【 M 】 ． 北京 北 京理工大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． 【 2 】 陆望龙． 实用液压机械故障排除与修理大全[ M] ． 长沙 湖南科 因油液污染造成系统中的泵 、阀磨损或者过滤器堵塞 而造成设备 的停机等重大故障的发生 ，从而在设备的 预防性维护 中， 节省了资源 ， 有效地提高了设备的运行 效率 ， 具有重要的意义。 1 油液分析技术 的概述 油液分析技术 O i l A n a l y s i s ，或简称为油液分 析 ， 是现代工业化不断发展的产物。我们知道 ， 设备运 转过程 中，摩擦副的相对运动会产生摩擦磨损。据研 究 ， 8 0 ％的机械设备失效是 由磨损引起 的。为了减少机 械设备 的磨损 ， 通常是在运动表面添加润滑剂。因此 ， 润滑油中含有丰富的摩擦学信息，对润滑油进行分析 和 监 测就 显 得尤 为 重要 了 ，油 液监 测技 术 也就 应运 而 学技术 出版社 ． 2 0 0 2 ． [ 3 】 颜荣庆 ， 等． 现代工程机械液压与液力系统基本原理 、 故 障分析与排除【 M ] ． 北京 人民交通 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 黄志坚 ， 等． 液压设 备故障诊断与监测实用技术[ M 】 ． 北 京 机 械工业 出版社 ． 2 0 0 5 ． 【 5 】 马大 猷． 噪声与振 动控制工 程手册[ MI ． 北京 机械 工业 出版 社 ． 2 0 0 2 ． [ 6 】 刘 延俊 ． 液 压 系统使 用 与维修【 M ] ． 北 京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 7 ] 路 甬祥． 液压气动技术手册【 M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 5 ．