基于YT4543液压系统故障的分析与探讨.pdf

2 0 1 0年 6月 第 3 8卷 第 1 2期 机床与液压 MACHI NE T0OL ＆ HYDRAULI CS J u n ． 2 0 1 0 Vo 1 ． 3 8 No ．1 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 2 ． 0 4 2 基于 Y T 4 5 4 3 液压 系统故障的分析与探讨 徐 坚 ，易竞 1 ．湖 南生物机 电职业技 术学院，湖南长沙 4 1 0 1 2 6 ；2 ．湖南保险职业学院，湖南长沙 4 1 0 0 0 3 摘要结合实践中 Y T 4 5 4 3动力滑台液压系统出现的爬行现象，对液压系统的故障诊断和排除进行初步的分析与探讨 ， 能够 较好地解决实 际中出现的同类问题 。 关键词爬行；故障诊断；故障排除 中图分类号T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 01 21 1 7 2 Y T 4 5 4 3型动力滑 台是 某校 一 台组合机 床 上实 现 进给运动 的通用部 件 ，配上动力头 和主轴箱后 可 以对 工件完成 各 种孔 、端 面 加工 工序 。它 采用 液 压 缸 驱 动，能在电气和机械装置的配合下实现一定的工作循 环 。 该动力 滑台液 压系统使用行程 阀和顺 序阀来 实现 速度的切换，动作平稳可靠 ，无冲击，但机床长时间 工作 后易出现动力 滑台工 进爬 行现象 。执行机构在快 速进给时动作正常，转换为工进时即开始 出现爬行 ， 而油箱油液正常 ，液压缸工作 压力无明显变化 ，按 常 规进行排气后故障仍未消除。 常见的液压系统故 障一般 由液压冲击 、气穴 与气 蚀 、泄漏 、振动与噪声 、温度升 高和液压卡紧等几个 方 面造成 ，这些问题均可 由如排 气 、更 换油液和检查 密封 等常规 方法解决 。而对 于该设 备的爬 行现象 ，却 很难奏 效 ，笔 者经 过 多 次尝 试 ，最 终 成 功 解决 此 故 障。 液 压 系统 设备 故障 t { ， I 苎 I 电 气控制 部分I I 机械部 分I l 系统 镁 ． 用情 况l I 1 t ’ l系统原理图和安装布置图 l l 系统莲行纪录 I ● ， 检查顺 和程序 申 I 故障元件处理I 图 1 液压故障诊断分析步骤 据此，笔者结合 自己多年的教学与实践经验，摸 索出 以下解决类似液压 系统故 障的基 本过程 图 1 。 合理采用此步骤 ，可 以避免过 多的装拆 ，减少 液压元 件的浪费，缩短解决问题的时间，提高工作效率。 1 故障诊断及排除 图 2为 Y T 4 5 4 3型动力滑 台液压 系统 工作原理图 ， 作者将根据系统原理图对该设备出现的爬行现象进行 分析 。 1 一液压泵2 一单向阀3 一换向阀 I 1 4 一先导阀 5 一背压阀6 顺序阀7 一单向阀 I 2 8 一二工进调 速阀9 一一工进调速阀 l 0 一 电磁 阀 1 l 一压力继 电 器1 2 一行程阀1 3 一单向阀 l 3 1 4 一液压缸 图 2 Y T 4 5 4 3型动力滑 台液压 系统 图 1 ． 1 执行件机械部分故障 ‘ 执行件机械部分比如导轨摩擦阻力大，运动部件 尺寸精度、装配精度低都有可能导致执行件产生爬行 现象。由于不是液压系统故障所直接导致，故不在这 里做详细讨论。 1 ． 2液 压 系统进 气 当空气混入液压系统并以游离的气泡形式存在于 压力 油 中时 ，油液 的可压缩性 急剧增 加 ，从 而产生压 力 脉动 ，导致气体体积急剧变化 而引起供 油流量明显 收稿 日期 2 0 0 9 0 51 4 作者简介徐坚 1 9 8 1 一 ，男，讲师，研究方 向为液压系统故障诊断、机电一体化技术应用。电话 0 7 3 15 5 9 9 7 3 2， Em a i l j e s s y 9 3 0 3 1 6 3 ． t o m。 1 1 8- 机床与液压 第 3 8卷 变化 ，表现 出低 速时 忽快 忽慢 、甚 至时 断 时续 的爬 行现象 ，这种原因引起 的爬行是最为常见的。 1 ． 2 ． 1 液压系统内混入 空气 1 故障现象 压力表显示值正常或偏低 ，液压缸两端爬行，油 箱几乎无气 泡 ，常伴有强烈的振 动和噪声 。 2 故障原因 故障原因有 3种 ① 系统个别区域由于压力急 剧变化形成局部真空；② 系统安装过程中存有空气 且未排出；③ 系统高压区域 密封不可靠或存 在泄 漏 。 3 检测排除 第一种情况常发生在因设备设计或装配过程不 合理而导致液阻过大的某一区域 内，或者是因为设 备使用时间较 长 、维 护较差 而导 致杂 质堆 积 ，油 液 流经 缝隙或小孑 L 产 生急 剧 的压降 ，一 般在 节 流处 易 出现 ，通 常清洗后 能消 除。第二 种情 况通 常发 生在 新设备 上 ，通常排气 后 能消 除。第三 种情 况可 通过 直接观察来发现，更换密封可消除。这类故障通常 具有明显的两端爬行现象和排气后故障减轻或消除 两 大特征 。 经过仔细检查后 ，上述故障因素可以排除 。 1 ． 2 ． 2 液压系统的液压泵进气 1 故障现象 压力表显示值偏低 ，液压缸工作无力 ，油液出现 气泡 ，并伴有尖叫声 。 2 故障原因 故障原因有 4种① 泵人 口过滤器堵塞使吸油 管形成局部真空产生气穴 ；② 油箱 内油液不足，吸 油时因液面波 动造成 吸油管 间断性 吸入空 气 ；③ 吸 油管接头松动造成进气 ；④ 密封件损坏造成进气 。 3 检测排 除 若是噪声过大，可更换或清洗过滤器；如系油面 过低 ，应及 时补 油；对于液压泵 的进 气 ，较大部位的 可直接观察 找到 ，微小渗漏部位可通过在可能进气处 涂抹一层润滑脂，看润滑脂在泵工作过程中有无形成 褶皱或开裂来查找 ，找到进气部位后应根据情况拧紧 管接头或更换密封件。 根据液压缸压力、机床的噪声以及油液气泡情 况，上述故障因素可以排除。 1 ． 3液压 系统元件 存在 内泄漏或 失灵 1 故障原因分析 液压元件 因卡死失灵 、磨损 、堵塞也会导致液压 系统执行件出现低速爬行的现象。比如图 2中调速阀 阀 8 、9 中定差减压 阀阀芯被卡住失灵 ，此时调速 阀所调节的流量稳定性就无法保证，甚至可能出现周 期性流量脉动 ；若 图 2中单向行程阀 阀 1 2 、1 3 因磨损而造成 “ 关 不死 ” ，低 速运 动时液压缸 的回油 流量 因负载波动而产生波动 ，引起液压缸速度忽快忽 慢 ；节流孔或阻尼孔 的堵塞也是容易 引起流量周期性 脉动的因素 ，最终导致低速时爬行 。 2 检测排除 为避免盲 目的更换液压元件而造成 的元件和时间 的浪费 ，先对调速阀 阀 8 、9 进行拆卸、清洗直 到更换；若发现仍未消除爬行现象时，又将单向行程 阀 阀 1 2 、1 3 出 口油 管拆 下 ，使液 压缸 工进 ，观 察油管有无 漏 油，检 查单 向行 程阀是 否 “ 关不 死 ” ； 最后将液压缸活塞杆伸 出至最大行程处 ，然后卸下 回 油管 ，使液压缸无杆腔进油 ，在有杆腔 出油 E l 处观察 是否有油液渗出，以此说明液压缸是否有内泄漏。 发现液压缸有泄漏，拆卸液压缸 ，检查并发现活 塞密封圈已经失效，更换密封圈后，仔细检查液压系 统 ，重新启动液压泵 ，爬行现象消除 。 2 对该类故障诊断的总结 2 ． 1 判明系统工作状况和工作环境 首先根据液压系统原理图和安装布置图了解是机 械部分或电气控制部分故障还是液压系统本身故障 其中液压系统本身故障包括压力方面故障、流量方 面故障和方向方面故障 ，同时应搞清系统外部条件 是否符合正常运行的要求，如是否温度过高、过载 等。 2 ． 2判断故障区域 根据故 障现象确定与该故障有关的区域 ，并检测 该区域内的元件状况，达到缩小检测范围、提高效率 的 目的。 2 ． 3 掌握故障种类进行综合分析 根据故障现象 ，分析各种可能原因，并根据系统 原理 ，进行综合分析 ，逻辑判断 ，运用排 除法最终找 出故障部位 。 2 ． 4建立 系统运行 纪录 故障诊断是建立在运行纪录以及某些系统参数基 础之上的 ，它是使用经验 的高度总结 ，有利于对故 障 现象做出迅 速的判 断。 另外从减少拆装量、提高诊断速度的角度出发， 在验证可能故障原因时，一般从最易检验的或是最可 能发生故障 的地方开始。 3结语 在对 Y T 4 5 4 3型动力滑台液压系统爬行现象进行 故障诊断和排除过程中，图 1 及文中的总结起了关键 的指导作 用。在解决 同类 问题 的时候 ，这种 方法能够 快速而准确地诊断出故障的原因，方便工作人员针对 问题做 出及时 的处理 ，值得推荐。 下转第 8 9页 第 1 2期 王冠程 等基于 A R M微处理器的汽车防抱死系统的设计 8 9 综上所述 ，参数 自调整的在线插值控制算法的实 现步骤如下 1 采样求 得 E和 E C ，并求 l EI 确定 的 比例 因子 K 1 J ； 2 计算与 E临近 的两 个整 数 a 、b以及 与 E C离近 的两 个整数 C 、d ； 3 由矩 形域上分片双一次插值算法 ，求 出此时的输出增量 U E， E C ； 4 得 出控 制输 出 U K1 K u K 1 K 。 3 微控制器硬件设计方案及程序流程 系统 以 3 2位 A R M核微 处理器 7 S 3 C 4 4 B 0为控 制 核 ，不但具有单片机的强大控制功能，而且具有 D S P 强大的运算能力，可以实现各种高速算法和复杂控制 策略 。处 理 器 的 功 能 接 口分 布 如 图 2所 示 。采 用 A R M 7 S 3 C 4 4 B 0的输人捕捉 口采集轮速信号，根据设 置的采集方式可以准确地侦测轮速信号的状态，经过 A B S算法处理后通过 I ／ O口输出电磁阀控制信号 ，同 时将 电磁 阀状态 由 I ／ O反馈 到处理器 ，形成一个 以闭 合 回路监控算法 的控 制逻 辑 。同时 ，采 用一个 P WM 输出报警灯信号，通过设置报警灯的闪烁频率来判断 故障类别。来自刹车板的制动信号经光耦隔离进入到 单 片机中。有效 的制 动 信号是 进 人 A B S的一 个入 口 条件 。 图 2 控制器接 口分 布 系 统 的 软 件 部 分 采 用专 门为 计 算 机嵌 入 式 应 用而设计 的 L i n u x操作 系统来设 计，其源 代码 开放 且 大 部 分 都 是 用 c 语 言 编 写 的 ，少 量 源 程 序启动代码和硬件 初始 化代 码 是 用 汇 编 语 言 编 写 的 ，可 移 植 性 强。 利 用 已设 计 的 参 数 自调 整 在线 插值算 法，编写 程 序，其流程图如图3 。 4仿真与实验分析 图 3 程序 流程 图 以 二 阶 系 统 三 为 仿 真 模 型 ， 利 用 四 阶 R u n g e K u t t a 法来求解闭环系统状态方程，采用 e B u i l d e r 编写常规模糊控制和参数 白调整在线插值模 糊控制仿真程序。仿真结果如图5 ，二者量化因子 都取 1 ． 2 ， 都 取 0 ． 4 ，比例因子 自调整函数 K u a l EI“ b f E 1 的 系 数 选 择 如 下 a0 ． 4 ，b1 ． 0 ， c 0 ， 1 ， ／ 3 2 。其中参数 b的选取应该特别注 意 ，它对稳态性 能影 响很大 ，选择不合适会使系统振 荡 。 为给 的是 所以 看 ， 糊控 快 、无超调、稳态精度高的 优点 ，克服 了常规模 糊控 制 图4 阶跃响应曲线比较 超调 和稳态差 的缺点 。 5结论 以三星公 司的 A R M 7 3 C 4 4 B 0微处理 器为 主控核 心 ，移植了 l i n u x 操作系统后使处理器性能更加优越， 加上参数 自调整在线插值智能算法的实现，使汽车防 抱死系统具有更好 的稳定性 、实时性 、自适应性和高 的精度 ，完全达 到了预期 的设 计要 求 。 参考文献 【 l 】田泽． 嵌入式系统开发与应用[ M] ． 北京 北京航空航天 大学 ， 2 0 0 5 ． 【 2 】周立功， 等． A R M微控制器基础与实践[ M] ． 北京 北京 航空 航天大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 3 】王纪森， 付卫强， 余洋， 等． 防抱制动系统 白寻优控制的 物仿真研究[ J ] ． 系统仿真学报， 2 0 0 5 ， 1 7 1 2 2 8 4 1 2 8 43． 【 4 】程军． 防抱制动系统不同控制方法的模拟研究 [ J ] ． 汽 车工程， 1 9 9 8 8 1 7 ． 【 5 】 郭孔辉 ， 王会义． 模糊控制方法在汽车防抱制动系统 中 的应用[ J ] 。 汽车技术， 2 0 0 0 3 7一l O ． 上接 第 1 1 8页 总之 ，液 压 系 统发 生故 障 时 ，不 要 急 于动 手检 查 、更换或拆卸液压元件 ，应在经过详细 、正确 的分 析后 ，最大程度地缩小检查范 围 ，对最可 能出现 问题 的故障源进行由简到繁的检测。实践证明，作者提出 的解决方法在实际中是比较实用的。 参考文献 【 1 】刘永健． 胡培金． 液压故障诊断分析 [ M] ． 北京 人民交 通 出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 2 】湛从昌． 液压可靠性和故障诊断[ M] ． 武汉 冶金工业出 版社 ， 1 9 9 5 2 0 2 5 ．