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现代武器装备液压故障诊断方法与故障分析 |
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作者：李彦彬 张琳 宦胜国 |
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现代武器装备，特别是现代化大型装备，离不开液压传动。现代武器装备液压系统的维修和防护已成为我军重要研究课题之一，它既是对我军装备维修人员的重要考验，也是提高我军战斗力和兵器的寿命的重要保障。
1 液压故障诊断的内容及功能
液压故障诊断全过程就是对液压系统的运行状态，通过诊断检测，以获得有关的诊断信息，并据此诊断信息反映的运行状态特征与该液压系统正常功能进行比较，从而对其运行状态机器故障进行识别或作出判断，最后采取相应的决策。若液压系统的运行状态正常，则表明该液压系统无故障，可继续运行；若运行状态异常，则按诊断的液压故障，停机修理。有的液压系统运行状态处于正常到异常之间的液压故障前兆期，例如系统噪声有所增大，但尚未达到液压故障所反映的噪声级，则应加强监视，及时处理。只有这样才能大大提高液压设备的利用率。
因此，液压故障诊断的内容，包括对液压系统运行状态及其液压故障的识别、预测和监视三个方面。从功能上分析，液压故障诊断具有以下三种功能：
（1）能：当系统发生故障时，能及时发出警报信号。
（2）隔离功能：能判定故障原因，确定故障位置，以便迅速处理故障。
（3）估计功能：应用各种状态（或参数变化）估计的方法去确定故障的大小，为处理故障提供重要的依据。
2 液压系统的失效形式
在兵器的使用过程中，由于客观条件的影响，往往会引起磨损、疲劳、气蚀、老化等多种形式的失效，使液压设备不能正常工作。液压设备基本上属于机械产品，机械产品所发生的故障在液压系统中都可能发生，其中最基本的失效形式有：形变或应力断裂、磨损、腐蚀、冲击断裂等，液压系统特殊的失效形式有：污染、泄漏、气蚀及液压卡死等。液压系统主要失效形式如表1所示。表1 液压系统的主要失效形式
 3 液压故障诊断的方法
3.1 液压元件故障诊断的主要方法
为了有效地对液压系统进行维护，必须了解液压系统的工作信息状态，掌握系统元件运行状态，从而识别（诊断）系统发生的故障。液压元件故障诊断常用的方法如表2所示。表2 液压元件故障诊断常用方法
 3.2 液压设备故障诊断方法
液压设备故障诊断的方法有：感观诊断法、逻辑诊断法、专用仪器检测法、状态检测法等。
3.2.1 感观诊断法
（1）观察液压系统的工作状态，一般有六看：一看速度，既看执行机构运行速度有无变化；二看压力，既看液压系统各测压点压力有无变化；三看油液，即观察油液是否清洁、是否变质，流量是否满足要求，油的黏度是否满足要求及表面有无泡沫等。四看泄漏，既看液压系统各接头处是否渗漏、滴漏和出现油垢现象；五看震动，即看活塞杆或工作台等运动机构运动时，有无跳动、冲击等异常现象；六看产品，即从加工出来的产品判断运动机构的工作状态，观察系统工作压力和流量的稳定性。
（2）用听觉来判断液压系统的工作是否正常，一般有四听：一听声音，即听液压泵和系统的噪声是否过大，液压阀等元件是否有尖叫；二听冲击声，即听执行部件换向时冲击声音是否过大；三听泄漏声，即听油路板内部有无细微而连续的不断的声音；四听敲打声，即听液压泵和管路中是否有敲打撞击声。
（3）用手摸运动部件的温升和工作状况，一般有四摸：一摸温升，即用手摸泵、油箱和阀体等温度是否过高；二摸振动，即用手摸运动部件和管子有无振动；三摸爬行，即当工作台慢速运行时，用手摸其有无爬行现象；四摸松劲度，即用手拧一拧挡铁、微动开关等的松紧程度。闻一闻油液是否有变质异闻。
（4）查阅技术资料及有关故障分析与修理记录和维护保养记录等。
（5）询问设备操作者，了解设备平时的工作状况。一般有六问：一问液压系统工作是否正常；二问液压油最近的更换日期，滤油网的清洗或更换情况等；三问事故出现前调压阀或调速阀是否调节过，有无不正常现象；四问事故出现前液压件和密封件是否更换过；五问事故前液压系统的工作差别；六问过去常出现哪类事故及排除经过。
感官检测只是一个定性的分析，必要时应对有关元件在实验台上作定性的分析测试。
3.2.2 逻辑分析法
对于复杂的液压系统故障，常采用逻辑分析法，即根据故障产生的现象，采取逻辑分析与推理的方法。采用逻辑分析法诊断液压系统故障通常有两个出发点：一是从主机出发，主机故障也就是指液压系统执行机构工作不正常；二是从系统本身故障出发，有时系统故障在短时间内不影响主机，如油温变化、噪声增大等。逻辑分析法只是定型的分析，若将逻辑分析法与专用监测仪器的测试相结合，就可显著地提高故障诊断的效率及准确性。
3.2.3 专用仪器检测法
仪器检测法及采用专门的液压系统故障检测仪器来诊断故障，该仪器能够对液压故障作定量的监测。国内外有许多专用的便携式液压系统故障检测仪、测量流量、压力和温度，并能测量泵和马达的转速。
3.2.4 状态检测法
状态检测用的仪器种类很多，通常有压力传感器、流量传感器、速度传感器、位移传感器和油温检测仪等。把测试到的数据输入计算机系统，计算机根据输入的数据提供各种信息及技术参数，由此判别出某个液压元件和液压系统某个部位的工作状况，并可发出报警或自动停机等信号。所以状态检测技术可以解决仅靠人的感觉器官无法解决的疑难故障的诊断，并为预知维修提供了信息。
状态检测一般适合用于下列几种液压设备：
（1）发生故障后对整个作战影响较大的液压设备和自动线。
（2）必须确保其安全性能的液压设备和控制系统。
（3）价格昂贵的精密、大型、稀有、关键的液压系统。
（4）故障停机修理费用过高或修理时间过长、损失过大的液压设备和液压控制系统。
4 液压故障分析
当一个复杂的液压系统出现故障时，绝不可能将所有的液压元件都逐个拆开来检查，也不能漫无边际地乱拆、乱查，而只能根据故障现象，分析故障产生的原因，找出引起故障的缘由，然后进行拆卸、检查和排除。
4.1 设备故障分析
我们首先列出液压设备的各种故障，用逻辑推理、判断、找出需要检修的液压元件，然后列出以不同元件为检验对象的液压系统，为液压件的检验提供方法。以下给出了设备故障的一般排除顺序。
第一步：执行机构在启动时，明确已产生的故障。如运行速度不符合要求，输出的力不合适等。不论出现那种故障，都可以指出故障的基本方向，如流量、压力、方向、方位等。
第二步：查阅液压系统图。从系统的每个组成，可识别每个元件在系统中的作用。
第三步：列出对故障可能发生影响的元件目录。如液压缸慢速，可认为是流量不足所产生，尽管这种故障可能是由于压力不足引起的，但基本故障应是流量，应列出对液压缸流量可能造成影响的元件目录。如缸本身的泄漏、压力控制阀泄漏过大等。
第四步：从元件目录中列出检查的重点和部位，进行初步的试验，并进行整理。
第五步：在完成初步检验的基础上，进行调整与校正，并判断反常信号，如过高的温度、噪声过大、有振动等。
第六步：根据初步检查中所找出的不合适元件，进行修理和更换，如果初步检查未找出不合适的元件，则应利用各种附加仪器对每个零件进行更彻底的检查。
第七步：在重新启动设备前，要考虑每个元件对故障的影响，并防患于未然。如油液不清洁而引起的故障，则可预料到故障的进一步发展，并采取措施，如系统元件有爆裂，则可能是碎片进入系统。必须将碎片清除掉。设备故障分析如图1所示。
图1 液压设备故障分析
4.2 元件故障分析
当系统检查确定是元件故障时，应就元件进行分析。元件故障产生的原因有很多种，各种情况都有可能发生，为此，当判定是某一个元件故障时，应根据现象进行正确地分析。液压元件分析的步骤和方法如图2所示。其它情况如工作压力不足、系统流量不足，冲击过大、油温过高、噪声过大等，可参考液压元件故障分析有关资料。
图2 液压元件故障分析
5 结 论
由于液压系统固有的优越性，以及在武器装备中的广泛应用，其故障分析及修理也就越来越显得重要了。论文对液压系统失效形式及故障机理进行了分析。在此基础上，较详细地讨论了现代武器装备液压故障诊断方法与分析策略，以便工程维修人员将来能在短时间内及时排除液压故障，使武器装备恢复应有的战斗力。当然，也正因为液压系统的固有特点，它与机械，电气传动设备故障诊断理论和方法有较大区别，因而还有大量的理论与实际应用问题有待进一步的研究和探索。(end)
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(9/16/2009) |
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