液压传动系统的故障分析与排故液压传动是以液压油为工作介质进行能量转换和动力传递的，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于工程机械领域。但是，液压传动的故障往往不容易从外部表面现象和声响特征中准确地判断出故障发生的部位和原因，而准确迅速地查出故障发生的部位和原因，并及时排除。在工程机械的使用、管理和维修中是十分重要的。��1 液压系统的主要故障��在相对运动的液压元件表面、液压油密封件、管路接头处以及控制元件部分，往往容易出现泄漏、油温过高、出现噪音以及电液结合部分执行动作失灵等现象。具体表现：一是管子、管接头处及密封面处的泄漏，它不仅增加了液压油的耗油量，脏污机器的表面，而且影响执行元件的正常工作。二是执行动作迟缓和无力，表现为推土机铲刀提升缓慢、切土困难，挖掘机挖掘无力、油马达转不起来或转速过低等。三是液压系统产生振动和噪音。四是其他元件出现异常。��2 故障的检查�� 直接检查法 �凭借维修人员的感觉、经验和简单工具，定性分析判断故障产生的原因，并提出解决的办法。 � 仪器仪表检测法 �在直接观察的基础上，根据发生故障的特征和经验，采取各种检查仪器仪表，对液压系统的流量、压力、油温及液压元件转速直通式检测，对振动噪音和磨损微粒进行量的分析。 � 元件置换法 �以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，继而找出发生故障的部位和原因，予以排除。在施工现场，体积较大、不易拆装且储备件较少的元件，不宜采用这种方法。但对于如平衡阀、溢流阀及单向阀之类的体积小，易拆装的元件，采用置换法是比较方便的。 � 定期按时监控和诊断�根据各种机械型号、检查内容和时间的规定，按出厂要求的时间和部位，通过专业检测、监控和诊断来检测元器件技术状况，及时发现可能出现的异常隐患，这是使液压系统的故障消灭在发生之前的一种科学技术手段。当然，执行定期检测法，首先要培养一些专业技术检测人员，使他们既精通工程机械液压元件的构造和原理，又掌握和钻研检测液压传动系统的各种诊断技术，在不断积累靠人的直感判断故障经验的同时，逐步发展不解体诊断技术，来完成技术数据采集，辅以电脑来分析判断故障的原因及排除方法。��3 液压系统的故障预防�� 保证液压油的清洁度 �正确使用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品(详参《工程机械油料手册》)，防止液压油中侵入污物和杂质。因为在液压传动系统中，液压油既是工作介质，又是润滑剂，所以油液的清洁度对系统的性能，对元件的可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度极高，对油液中的污物杂质所造成的淤积、阻塞、擦伤和腐蚀等情况反应更为敏感。 �造成污物杂质侵入液压油的主要原因，一是执行元件外部不清洁；二是检查油量状况时不注意；三是加油时未用120目的滤网过滤；四是使用的容器和用具不洁净； 五是磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；六是检查修理时，热弯管路和接头焊修产生的锈皮杂质清理不净；七是油液贮存不当等等。�在使用检查修理过程中，应注意解决这些问题，以减少和防止液压系统故障的发生。 � 防止液压油中混入空气 �液压系统中液压油是不可压缩的，但空气可压缩性很大，即使系统中含有少量空气，它的影响也是非常大的。溶解在油液中的空气，在压力较低时，就会从油中逸出产生气泡，形成空穴现象；到了高压区，在压力的冲击下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统产生噪音。同时，气体突然受到压缩时，就会放出大量的热能，因而引起局部受热，使液压元件和液压油受到损坏，工作不稳定，有时会引起冲击性振动。 �故必须防止空气进入液压系统。具体做法：一是避免油管破裂、接头松动、密封件损坏；二是加油时，避免不适当地向下倾倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液压泵入口滤油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空气分离出来。 � 防止液压油温度过度�液压系统中的油液的工作温度一般在30℃～80℃范围内比较好，在使用时必须注意防止油温过高。如油箱中的油面不够，液压油冷却器散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速过高，选用油液粘度不正确，它们都会使油温升高过快。粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使泄漏增多，因此在使用中能注意并检查这些问题，就可以预防油温过高。此外对液压油定期过滤，定期进行物理性能检验，既能保证液压系统的工作性能，又能减少液压元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。��4 液压系统的故障分析�� 传动系统分析法 �工程机械的液压传动系统如果维护得好，一般说来故障是比较少的。由于密封件老化、变质和磨损而产生外泄是很容易观察到的，根据具体情况可设法排除。但是如果液压元件的内部发生了故障是观察不到的，往往不容易一下子就找出原因，有时虽然是同样的故障现象，但产生的原因却不一定相同，要想准确而迅速地找出液压元件的故障的部位和原因，首先要根据发生故障元件的构造图、系统图，分析了解和研究元件的工作原理和特性，再使了解的构造原理与实物对号，具体情况具体分析，检查寻找故障发生的部位和产生的原因，以便采取相应的技术措施来排除故障。 � 逻辑流程分析法 �此方法是根据液压传动系统的基本原理进行逻辑分析，减少怀疑对象，逐步逼近找出故障发生的部位和原因。��5 液压系统故障的排除��(1) 液压系统中管子、管子接头和焊接处，由于振动频率较高，常常发生破坏。在换用时要根据压力和使用场合，选用强度足够，内壁光滑清洁，无砂、无伤、无锈蚀、无氧化皮的管子。当管子需要焊接时，最好采用加套管的办法，因为对接可能使管的内径局部缩小；截段时，油管的截面与管子轴线的不垂直度不得大于°，并清除铁屑和锐边倒钝。当管子支承距离过大或支承松动时要设卡固定拧紧，当弯曲半径过小时，易形成弯曲应力，弯曲半径一般应大于管外径的3倍。 �在密封表面处，密封元件的老化变质会使泄漏量增大。密封件的有效寿命通常是：固定元件之间的密封寿命时间为10000h，运动元件之间密封寿命时间为1500h～2000h。到了规定的使用寿命时间后，即使还可用的元件也应该更换。密封面的泄漏还与预压面的压力不够或不均匀有关。预压量增大时，其封油量压力增大，密封效果好，反之则差。再者摩擦表面光洁度与硬度不足也会缩短密封件的寿命。 �密封件设计不合理以及安装时扭曲刮伤也是导致密封圈早期磨损而引起泄漏的原因。 �油液中杂质过多，易加速密封件与摩擦表面的磨损，形成密封件的早期失效，油封工作温度过高或过低也会影响其寿命和工作性能。� (2) 执行元件运动的速度降低，主要是由于输入执行元件的液压油流量不足；执行元件无力的原因主要是输入液压油压力不足，以及回油管路背压过高等因素所造成的。 �工程机械液压系统所用的油泵多为齿轮泵，其工作压力为210×102kPa，柱塞泵的工作压力可达320×102kPa。泵的输出压力是由荷载决定的，并随着荷载的变化而变化。荷载无限增加，泵的压力也无限升高，直到系统某一部分被破坏。对于齿轮泵：主要是轴承、齿轮啮合面、齿顶与壳体、齿轮端面与泵盖间的磨损和密封件的磨损、老化、损坏使齿轮泵的内漏表现更为突出。在一定转速与一定压力下，对无端面间隙补偿的齿轮泵，其轴线磨损引起的泄漏约占全部内漏量的75%～85%，齿顶间隙内漏量约占15%～20%，其他内漏约占4%～5%，因此我们要抓住主要问题，采取有效的技术措施予以解决，就能使泵恢复其原有性能。 �在维修工作中，我们发现使用了一定时间的齿轮泵，由于啮合挤压，在齿顶和端面会产生毛刺，使泵体和端盖的磨损加剧，尤其是铝合金泵盖更为严重。如能定期修理检查，用油石磨掉所产生的毛刺，则可以延长油泵的寿命。叶片泵的主要故障是定子、叶片、转子、轴承和两侧配流盘的磨损，定子的内表面是由圆弧和过渡曲线组成的，过渡曲线如果采用“阿基米德”螺旋线，则叶片径向等速运动。实践证明，当我们将叶片泵解体修理时，定子内表面就在曲线与圆弧连接部分磨损最严重，换掉磨损严重的定子，可以使叶片泵恢复原有的性能，采用这种修理方法是比较经济的。叶片泵转子、叶片的使用寿命约相当于定子使用寿命的两倍，这在备料时应予以考虑。 �(3) 液压系统的蓄能器是用来调节能量、贮存能量、减少设备容积、降低功率消耗、减少系统发热、缓冲吸收冲击和脉动压力的辅助元件。常见的蓄能器有胶囊式的，它具有漏气损失小、反应灵敏、可以吸收急速的压力冲击和脉动、重量轻、体积小等特点。蓄能器发生故障会影响液压系统的正常工作，因此在检查气压量不足时，应按时充入惰性气体。 �(4) 液压系统中，要求装备精度高的还有液压马达。如果注意日常维护和保养，防止油液污染，一般不会发生故障，进入液压马达的油液须仔细过滤，以减少杂质，防止过快磨损。修理后的马达，应注满干净的液压油，排尽系统中的空气。确定不了马达是否有故障，最好不要拆卸，这样可减少污染的机会和保持配合的精度。液压缸是液压系统中的执行元件，常见的故障有漏油和运动不正常。缸头因密封件损坏而外泄，应立即更换密封件；油缸运动不正常有油缸内漏、油路中有空气、活塞密封件老化和损坏、油液有杂质、平衡阀发生故障等。 �(5) 控制元件是用来实现系统和执行元件对压力、流量方向的要求的。控制阀及时控制系统中最重要的元件，由于阀的配合一般都比较精密，所以在修理时应特别注意，不需拆阀芯的尽量不要抽出阀芯；配合副方位不要错乱，偶件不要互换；螺丝的拧紧力矩要均匀一致，锥形阀芯的接触线磨损可采用研磨修正接触线的办法解决；回位弹簧疲劳时，可予更换。
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前起落架收放系统原理图前起落架收放系统原理如图1所示。正常收起落间隙时，起落架收放手柄(下简称手柄)处于收上位时，电液换向阀l使高压油进入收上管路，放下管路b回油管路相通。在高压油的作用下，下位锁作动筒的活塞杆缩进，下位锁打开。另一路高压油一方面液控单向阀13打开，使舱门作动筒10、12的回油略沟通；另一方面油通过限流活门9进入收放作动筒，使活塞杆伸出，起落架收起，作动筒8的回油经脚向活门7、应急转换活门4、电液换向阀1和应急排油活门2流入油箱。当起落架收好后，协调活门11压通，高压油进入舱门作动筒lO、12的收上腔使舱门收起。当手柄处于放下位置时，来油与放下管路接通，收上管路与回油路相通，起落架放下。在系统中还设有地面联锁开关，当飞机停放时，联锁开关自动断开电液换向阀的电路，此时即使将手柄置于收起位置，电液换向阀也不会工作，从而防止了地面误收起落架。2起落架自动收起原因分析由起落架收放控制原理知道，前起落架放下位置是由带下位锁的后撑杆来保持的，所以要使前起落架收起，必要条件是下位锁开锁。而下位锁开锁有两种情况：第一种是机械原因，即放下起落架时下位锁处于假上锁状态，在维修和使用过程中受到某种外力扰动而开锁；第二种是液压原因，即有液压油进入下位锁开锁作动筒，使作动筒活塞杆缩进导致下位锁开锁。而外部检查和事后的收放检查均未发现下位锁有假上锁的现象。因此前起落架自动收起是由液压方面的原因引起的。而由液压原因引起下位锁开锁的因素很多。当电液换向阀工作不正常使来油与收上管路相通，或者联锁开关故障，地面又误将手柄置于收上位置，在电液换向阀工作时，当给飞机供油压时，都会使下位锁开锁。但这两种情况会使前起落架以较快的速度收起而不会缓慢收起，另外也会同时收起主起落架。但这与事故发生时的实际情况不符，因此基本可以排除。结合当时事故发生的情况，导致前起落架自动收起的原因如下。2．1 电液换向阀性能不良起落架电液换向阀用于起落架收放管路的控制，是一种三位四通电液阀，当手柄在中立位置时(不通电)，电液换向阀处于中立位置，图2电液换向阀中立位置(断电)此时供油路堵死，起落架的收、放管路均与回油路相通，如图2所示。由于滑阀与阀套之间都有径向间隙6，由6形成两个相同的矩形节流缝隙，此缝隙的节流面积为A=W8，由于形6，且通过此节流口的流量很小，雷诺数m也很小，流动状态属于层流，故通过此节流口的流量Q为：式中： ——节流口两侧压力差；——动力粘度系数；——节流口面积梯度。则此时，通过2个节流口处的流量为：式中： ——主液压系统供油压力；——回油管路压力。由上式可知，泄漏量的大小主要由节流口面积梯度形和径向间隙6确定，当间隙6越大，则泄漏量越大。而形的大小主要与阀芯的直径有关，直径越大梯度越大；6的大小主要与阀口的形状、制造工艺和加工质量等有关，当设计合理、工艺水平和加工质量高、滑阀和阀套之间没有偏心时，则6就小。如果是新阀，径向间隙小，故泄漏量也小；如果是旧阀，由于控制边被磨损，泄漏面积增大，则泄漏量也增大。为测定泄漏量的大小，拆下电液换向阀，堵住通向作动筒的两个接头，在供压接头处．加液压20．59MPa．在回油接头处接上量杯。3min后，在回油接头处漏油量为45mL，远大于所规定的不超过20mL的要求。电液换向阀泄漏示意图如图3所示。2．2 系统不完整，回油路堵死为了提高起落架收放系统的可靠性，在系统设计中采用了余度技术。即当正常收放起落架失效时，飞行员可以采用冷气应急放下起落架，以保证安全着陆，如图1所示。为防止应急放起落架时，大量液压油回到密闭增压油箱，使油箱因回油过多而引起爆破，为此在电液换向阀的回油路上安装了应急排油活门。应急放起落架时，将收上管路的油液直接排到机外。平时，在主液压系统供压且电液换向阀不工作时，电液换向阀泄漏到收放管路中的油液可以通过应急排油活门直接流入回油管路中，因此不会引起收放系统的压力升高；如果回油管路被堵死，不能回油时，则泄漏油将进入收放系统(参看图l、2)，使系统压力升高，当压力升高到一定值时就会引起系统故障。据了解，在发生本次事故前，应急排油活门因故障拆下修理，用堵头将回油路堵住，使起落架收放系统不能回油。这样，电液换向阀泄漏到收放管路的压力油就不能释放掉，收放系统的油压将逐渐升高。由于前起落架下位锁的开锁压力比主起落架的小，因此当压力达到一定值后，就会首先使前起落架下位锁开锁，这样飞机在自重的作用下就会引起前起落架自动收起。3 故障验证为了验证上述分析是否正确，在原飞机上进行了以下试验：(1)给主液压系统供压并通电，把手柄放在中立位置。保持30min后，前起落架下位锁没有任何动作。这说明在系统完整的情况下，因电液换向阀的渗漏而进入收放系统的压力油可以从应急排油活门处及时排出系统回油箱。(2)为模拟事故当时的系统环境，将应急排油活门拆下，并用堵头堵住回油路。给主液压系统供压5min后，前起落架下位锁就开始动作，到6min时下位锁完全开锁。该项试验足以证明从起落架电液换向阀泄漏进入起落架收放系统的油液确实能够将前起落架下位锁打开，说明上述分析是完全正确的。4维修对策由以上分析和验证可知，本次事故的原因有两个：一是起落架电液换向阀泄漏量超过规定；二是起落架收放系统不完整，使系统丧失了对不良因素的“自我消化”能力。为了有效预防此类事故的发生，建议采取以下措施。(1)改进起落架收放管路的设计经仔细分析后不难发现，该型飞机在系统的设计方面存在一些不足。应急排油活门的功用是应急放起落架时将收上管路的油液排到机外。由于应急排油活门是安装在系统的回油管路上的，一方面当应急排油活门出现故障时，将会影响整个系统的回油，进而影响系统的工作；另一方面当电液换向阀故障使收上管路不能回油时，则在应急放起落架时，收上管路的油液就无法从应急排油活门排到机外，就会使起落架无法应急放下，即应急放起落架还要受到电液换向阀工作的影响。该型飞机在定型试飞过程中就曾发生过应急放起落架未放到位的故障，其原因就是由于电液换向阀的故障引起的。所以这种安装是不科学的，它使系统的可靠性和安全性降低。但是如果将应急排油活门安装到收上管路，即电液换向阀收上接头的出口处，则既不会影响应急排油活门的功能，又能提高系统的可靠性，也不会发生上述事故。因此，建议有关部门经充分论证后，将应急排油活门安装到电液换向阀收上接头的出口处。(2)提高产品质量，加强安装前的检查电液换向阀是起落架收放控制系统的核心附件，对其制造质量和性能指标都有具体的要求。但在实际生产和使用过程中，人们往往重视它的功能，而对它的泄漏量等指标的规定不太重视，总认为泄漏量的大小对系统的工作和性能没有什么影响。因此建议一方面要努力提高工艺水平和加工质量，保持滑阀和阀套的同心，以尽可能地减少滑阀与阀套之间的径向间隙，另一方面在装机使用前一定要加强对其各种性能指标的测定，对泄漏量超过规定的电液换向阀不允许安装使用。二．数据符合规定前起落架为何放不下1995年4月13日，我部歼七×××，号机飞完第一个起落着陆时，前起落架未放下，两主轮接地后正常滑跑，机头触地后又滑行约800米停在跑道中段右侧。机务人员及时赶到现场，抬起机头，这时前起落架自动掉下，机务人员将前起落架推上锁，进行初步检查后，即将该机牵引至定检中队。该机于1992年12月19日第二次大修出厂后飞行236小时446个起落。，在这之前的445个起落均无异常现象。1、地面检查和模拟试验情况为查清故障原因，检查组对可能造成前 起落架放不好的有关部位进行了专项检查。 飞机着陆后，飞机主液压系统尚有余 压60kgf／cm2，油量正常，油箱密封增压良好。在定检中队进行起落架收放共10次，均未发现异常，起落架收上时间为8秒(规程规定不超过15秒)，左右起落架收上时问差 为1秒(规程规定不大于1．5秒)。开车检查液压泵及液压系统工作情况，系统工作正常，从起动至慢车压力达到140kgf／cm2。，符合规定(规程规定为140一5 kgf／cm2)。将该机与另一架良好的歼教七飞机同 时拉至起飞线，顶起千斤顶，作慢车工作状态下的收放情况对比，收放起落架10次，未见异常；测量前起落架各部间隙，均符合规定检查前起落架锁臂、锁槽．表面光滑无毛刺，摇臂转动灵活。测量前起落架开锁动作筒活塞杆与开锁臂之间的间隙h值为，其值虽在上极限，但仍住规定值的允许范围内。模拟飞机着陆状态，发动机在小转速液压泵处在卸荷末期，先放襟翼减速板，紧接着放起落架，再次进行收放起落架的试验(将地面油泵车压力调至80kgf／cm2。)。这样的试验共做了12次，其中3次主起落地已开锁并放到位，主起落架放下指示灯亮后，前起落架仍未开锁。等到系统压力恢复至所调压力值时，前起落架才开锁并放到位，但前起落架开锁时响声很大。2、原因分析针对模拟收放试验中该机前起落架3次出现开锁难、放下晚的情况，检查组集中分析了该机前起落架开锁动作筒工作失常导致前起落架放不下的可能性。如图（4）所示，正常情况下，前起落架开锁 动作筒的工作可分为三个阶段：第一阶段，活塞杆伸出长度h为2—，消除活塞杆与开锁臂的间隙；第二阶段，活塞杆伸出长度L为20-21mm，锁钩机构开锁，活塞上(右)端面在“B”管咀通油孔的边缘；第三阶段，活塞杆伸出长度S为29～31mm时,“B”管咀打开，前起落架收放动作筒通油工作。一般情况下，只要能够达到上述的顺序条件，就能保证先开锁后放起落架。经测量，该机h值为3．5mm，L值为，S值为。从测量情况看，该机除h值在上极限位置外，其余均正常。根据开锁动作筒的作原理可知，当h值分别在上极限位置()极限位置(2mm)时,值达1．5mm。对于一个既定的开锁动作筒而言，如果当其h值为2mm时，活塞杆伸出L后锁钩机构即开锁，而此时活塞上(右)端面又正好处在“B”管咀即将通油的边缘的话，那么，当其h值因某种原因变为时,活塞杆伸出L后，就可能出现在锁钩机构尚未开锁(需要活塞杆再伸出才能开锁)的情况下，“B”管咀的油路已通，前起落架收放动作筒的上腔已提前通油，使前起落架产生一个放下力矩，而该力矩又通过支柱上凸部的锁槽作用在锁块上，增大相互的摩擦力，如此时液压系统压力小于80kgf／cm2。，此摩擦力与锁簧拉力之和就很可能大于前起落架开锁动作筒活塞杆的开锁力，造成前起落架开不了锁、放不下。为进一步判明该机此次故障是否符合上述分析，检查组在地面做了如下试验：用手摇泵给开锁动作筒的“A”管咀加压，并拆开“B”管咀接头(便于检查“B”管咀的通油时机).查发现，活塞杆伸出长度21mm起落架锁钩机构尚未开锁，而“B”管咀开始通油。这项试验结果与以上分析完全吻合为什么该机在翻修出厂后的445个飞行起落中，工作都正常，而到第446个起落着陆时前起落架放不好呢?为什么发生问题后，地面收放起落架102次均正常呢?检查组分析，这可能是因为在液压系统压力较大(80～lOOkgf／cm2。)时，虽然也存在开锁动作筒“B”管咀通的问题，但由于开锁动作连续(中间不停顿)，动摩擦力较小，所以，前起落架放不下来的故障就暴露不出来。而只有在小压力、连续收放和开锁停顿等几个因素同时存在的情况下，前起落架放不下来的故障才会发生。据飞行员反映，该机本次飞行是小航线着陆，着陆放起落架前飞行员可能使用了减速板。因此，当时的情况就可能是：飞行员使用减速板时，液压系统已处于卸荷末期，系统压力很小，放减速板后，压力进一步减小，接着再放起落架，则压力减至更小(据地面试验，压力可减小至0)，使开锁动作筒活塞杆的伸出过程有停顿，使开锁动作不能连续完成。而在液压系统压力回升时，“B”管又恰通油，因而收放动作筒对锁钩机构施加了压紧力，增大了开锁摩擦力。所以，在这次着陆时，小压力、．连续收放和开锁停顿等几个因素恰好向时具备，致使前起落架开不了锁、放不下，加上该机本次是小航线着陆，从飞行员放起落架到飞机着陆接地的时间缩短，在液压系统压力尚未回升到足以使前起落架开锁放出之前，机头已接地。3、结论根据以上分析，开锁动作筒活塞杆与开锁臂之间的间隙偏大(虽在规定范围内，但处在上极限)是造成该机本次着陆时前起落架未放好的直接原因。三、总结：通过以上的分析说明，歼七飞机起落收不上、放不下、动作筒错为等故障，其原因主要是油液污染，油泵的供油性能不足和某些设计缺陷等，经过理论计算，检修或实验，可以把问题透明化，就有可能更好的解决问题，为提高飞机的飞行品质和可靠性提供了保障，提高了飞行安全系数，最后，也可能为航修企业提供一些必要的规则。四、致谢：我毕业设计及毕业论文的完成，得到了很多同学和老师的帮助，因此，我要向他们表示最真挚的感谢。历经近三个月的时间,我的论文终于圆满完成,这不仅仅是我完成了老师下达的任务,更是对我大学整个专业知识的一次升华!在写论文的过程中,我深深感觉到我的专业知识还待进一步的完善,基础知识还得进一步夯实!知识面的狭窄是我完成这篇论文最突出的一个问题,在充分认清了我的不足后,我更加努力地利用我打工业余的时间来搜集大量的专业资料,并尽量吸收其中的精华,最终通过自己的独立思考将之转变为自己的东西,并在一定程度上提出了自己的一些见解,较成功的实现了由理论转为实践的最终目的!当然,论文能顺利完成离不开指导教师的教诲,特别在学期的实习中,您一直灌输我们“多思考,多动手”的意识,这在我构思论文时去积极的独立思考并解决一些实际的问题起到了很好的启蒙作用!在此向您及所有的指导教师道一声:您辛苦了!在以后的工作中,我会继续秉承您的教诲,以一个优秀员工的行动给老师争光,给航院添彩!完成论文期间我并没有专业实习的机会,虽然我很努力地去写好我的论文,但由于自己的知识面的狭窄及实习经验的匮乏,这篇在时间上相对紧迫的论文难免会有一些漏洞或不足,恳请您的谅解! 谢谢您,老师!同时还要感谢我的同学们，三年的大学生活，他们帮助我学到了很多，使我懂得了很多道理，同时也打下了良好的基础，我才能顺利的完成这次的毕业论文设计，以及能在以后的工作生活中，不断的开拓进取。再次的感谢你们，谢谢！五、参考文献1．史纪定．液压系统故障诊断与维修技术．北京：机械工业出版社，1990．7．2．某型飞机地勤培训教材第二册．西安：航空工业总公司第603研究所，1995．10．3． 黄树执．歼七飞机构造讲义〔M〕．空军工程学院，1987：70- 714． 杨闽桢．飞机机体传动与控制〔M〕．空军工程学院。1986：276-287
先从操作方式说： 钢索传动的飞机一旦液压失效，可以靠飞行员的力量克服舵面的阻力继续操作飞机，但飞机越大力越大。 电传动的飞机一旦液压实效，飞机就会失控所以为了防止液压全部失效，在设计上有多套设备保证安全。第一：由多套液力系统去操作同一个部件，一旦其中一个液力系统失效（如液力油漏光），另一个可以完全代替它的工作。第二：每套液力系统有多个液力泵，比如有发动机驱动的泵edp，用高压气体驱动的泵adp，和采用电驱动的泵acmp。其中edp是主用泵，一旦发动机停车，可以由来自另一台发动机的引气驱动adp自动接替edp工作。 一旦发动机全部失效,飞机上的备用动力组件apu自动或人工启动提供高压引气和电力。第三：发动机，apu一旦全部失效（比如飞机没油了），现代飞机都会有一个空气驱动泵rat，此时它自动的放出，靠相对气流带动的泵可以继续提供有限的操作。但也比靠臂力强，试想一下一块面积比加长林肯还要大的舵面你要飞行员靠蛮力去操作它！第四：通常最恐怖的情况可能就是所有的液压油漏光，好在在设计上有液力保险（在保险两侧压差大于一定时自动关闭，保证液力油不再流失）等，保证飞机的血液安全可靠。飞机需要使用液力的地方有，飞行控制系统，起落架系统，刹车系统，发动机反推力系统。
液压传动系统的故障分析与排故液压传动是以液压油为工作介质进行能量转换和动力传递的，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于工程机械领域。但是，液压传动的故障往往不容易从外部表面现象和声响特征中准确地判断出故障发生的部位和原因，而准确迅速地查出故障发生的部位和原因，并及时排除。在工程机械的使用、管理和维修中是十分重要的。��1 液压系统的主要故障��在相对运动的液压元件表面、液压油密封件、管路接头处以及控制元件部分，往往容易出现泄漏、油温过高、出现噪音以及电液结合部分执行动作失灵等现象。具体表现：一是管子、管接头处及密封面处的泄漏，它不仅增加了液压油的耗油量，脏污机器的表面，而且影响执行元件的正常工作。二是执行动作迟缓和无力，表现为推土机铲刀提升缓慢、切土困难，挖掘机挖掘无力、油马达转不起来或转速过低等。三是液压系统产生振动和噪音。四是其他元件出现异常。��2 故障的检查�� 直接检查法 �凭借维修人员的感觉、经验和简单工具，定性分析判断故障产生的原因，并提出解决的办法。 � 仪器仪表检测法 �在直接观察的基础上，根据发生故障的特征和经验，采取各种检查仪器仪表，对液压系统的流量、压力、油温及液压元件转速直通式检测，对振动噪音和磨损微粒进行量的分析。 � 元件置换法 �以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，继而找出发生故障的部位和原因，予以排除。在施工现场，体积较大、不易拆装且储备件较少的元件，不宜采用这种方法。但对于如平衡阀、溢流阀及单向阀之类的体积小，易拆装的元件，采用置换法是比较方便的。 � 定期按时监控和诊断�根据各种机械型号、检查内容和时间的规定，按出厂要求的时间和部位，通过专业检测、监控和诊断来检测元器件技术状况，及时发现可能出现的异常隐患，这是使液压系统的故障消灭在发生之前的一种科学技术手段。当然，执行定期检测法，首先要培养一些专业技术检测人员，使他们既精通工程机械液压元件的构造和原理，又掌握和钻研检测液压传动系统的各种诊断技术，在不断积累靠人的直感判断故障经验的同时，逐步发展不解体诊断技术，来完成技术数据采集，辅以电脑来分析判断故障的原因及排除方法。��3 液压系统的故障预防�� 保证液压油的清洁度 �正确使用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品(详参《工程机械油料手册》)，防止液压油中侵入污物和杂质。因为在液压传动系统中，液压油既是工作介质，又是润滑剂，所以油液的清洁度对系统的性能，对元件的可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度极高，对油液中的污物杂质所造成的淤积、阻塞、擦伤和腐蚀等情况反应更为敏感。 �造成污物杂质侵入液压油的主要原因，一是执行元件外部不清洁；二是检查油量状况时不注意；三是加油时未用120目的滤网过滤；四是使用的容器和用具不洁净； 五是磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；六是检查修理时，热弯管路和接头焊修产生的锈皮杂质清理不净；七是油液贮存不当等等。�在使用检查修理过程中，应注意解决这些问题，以减少和防止液压系统故障的发生。 � 防止液压油中混入空气 �液压系统中液压油是不可压缩的，但空气可压缩性很大，即使系统中含有少量空气，它的影响也是非常大的。溶解在油液中的空气，在压力较低时，就会从油中逸出产生气泡，形成空穴现象；到了高压区，在压力的冲击下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统产生噪音。同时，气体突然受到压缩时，就会放出大量的热能，因而引起局部受热，使液压元件和液压油受到损坏，工作不稳定，有时会引起冲击性振动。 �故必须防止空气进入液压系统。具体做法：一是避免油管破裂、接头松动、密封件损坏；二是加油时，避免不适当地向下倾倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液压泵入口滤油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空气分离出来。 � 防止液压油温度过度�液压系统中的油液的工作温度一般在30℃～80℃范围内比较好，在使用时必须注意防止油温过高。如油箱中的油面不够，液压油冷却器散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速过高，选用油液粘度不正确，它们都会使油温升高过快。粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使泄漏增多，因此在使用中能注意并检查这些问题，就可以预防油温过高。此外对液压油定期过滤，定期进行物理性能检验，既能保证液压系统的工作性能，又能减少液压元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。��4 液压系统的故障分析�� 传动系统分析法 �工程机械的液压传动系统如果维护得好，一般说来故障是比较少的。由于密封件老化、变质和磨损而产生外泄是很容易观察到的，根据具体情况可设法排除。但是如果液压元件的内部发生了故障是观察不到的，往往不容易一下子就找出原因，有时虽然是同样的故障现象，但产生的原因却不一定相同，要想准确而迅速地找出液压元件的故障的部位和原因，首先要根据发生故障元件的构造图、系统图，分析了解和研究元件的工作原理和特性，再使了解的构造原理与实物对号，具体情况具体分析，检查寻找故障发生的部位和产生的原因，以便采取相应的技术措施来排除故障。 � 逻辑流程分析法 �此方法是根据液压传动系统的基本原理进行逻辑分析，减少怀疑对象，逐步逼近找出故障发生的部位和原因。��5 液压系统故障的排除��(1) 液压系统中管子、管子接头和焊接处，由于振动频率较高，常常发生破坏。在换用时要根据压力和使用场合，选用强度足够，内壁光滑清洁，无砂、无伤、无锈蚀、无氧化皮的管子。当管子需要焊接时，最好采用加套管的办法，因为对接可能使管的内径局部缩小；截段时，油管的截面与管子轴线的不垂直度不得大于°，并清除铁屑和锐边倒钝。当管子支承距离过大或支承松动时要设卡固定拧紧，当弯曲半径过小时，易形成弯曲应力，弯曲半径一般应大于管外径的3倍。 �在密封表面处，密封元件的老化变质会使泄漏量增大。密封件的有效寿命通常是：固定元件之间的密封寿命时间为10000h，运动元件之间密封寿命时间为1500h～2000h。到了规定的使用寿命时间后，即使还可用的元件也应该更换。密封面的泄漏还与预压面的压力不够或不均匀有关。预压量增大时，其封油量压力增大，密封效果好，反之则差。再者摩擦表面光洁度与硬度不足也会缩短密封件的寿命。 �密封件设计不合理以及安装时扭曲刮伤也是导致密封圈早期磨损而引起泄漏的原因。 �油液中杂质过多，易加速密封件与摩擦表面的磨损，形成密封件的早期失效，油封工作温度过高或过低也会影响其寿命和工作性能。� (2) 执行元件运动的速度降低，主要是由于输入执行元件的液压油流量不足；执行元件无力的原因主要是输入液压油压力不足，以及回油管路背压过高等因素所造成的。 �工程机械液压系统所用的油泵多为齿轮泵，其工作压力为210×102kPa，柱塞泵的工作压力可达320×102kPa。泵的输出压力是由荷载决定的，并随着荷载的变化而变化。荷载无限增加，泵的压力也无限升高，直到系统某一部分被破坏。对于齿轮泵：主要是轴承、齿轮啮合面、齿顶与壳体、齿轮端面与泵盖间的磨损和密封件的磨损、老化、损坏使齿轮泵的内漏表现更为突出。在一定转速与一定压力下，对无端面间隙补偿的齿轮泵，其轴线磨损引起的泄漏约占全部内漏量的75%～85%，齿顶间隙内漏量约占15%～20%，其他内漏约占4%～5%，因此我们要抓住主要问题，采取有效的技术措施予以解决，就能使泵恢复其原有性能。 �在维修工作中，我们发现使用了一定时间的齿轮泵，由于啮合挤压，在齿顶和端面会产生毛刺，使泵体和端盖的磨损加剧，尤其是铝合金泵盖更为严重。如能定期修理检查，用油石磨掉所产生的毛刺，则可以延长油泵的寿命。叶片泵的主要故障是定子、叶片、转子、轴承和两侧配流盘的磨损，定子的内表面是由圆弧和过渡曲线组成的，过渡曲线如果采用“阿基米德”螺旋线，则叶片径向等速运动。实践证明，当我们将叶片泵解体修理时，定子内表面就在曲线与圆弧连接部分磨损最严重，换掉磨损严重的定子，可以使叶片泵恢复原有的性能，采用这种修理方法是比较经济的。叶片泵转子、叶片的使用寿命约相当于定子使用寿命的两倍，这在备料时应予以考虑。 �(3) 液压系统的蓄能器是用来调节能量、贮存能量、减少设备容积、降低功率消耗、减少系统发热、缓冲吸收冲击和脉动压力的辅助元件。常见的蓄能器有胶囊式的，它具有漏气损失小、反应灵敏、可以吸收急速的压力冲击和脉动、重量轻、体积小等特点。蓄能器发生故障会影响液压系统的正常工作，因此在检查气压量不足时，应按时充入惰性气体。 �(4) 液压系统中，要求装备精度高的还有液压马达。如果注意日常维护和保养，防止油液污染，一般不会发生故障，进入液压马达的油液须仔细过滤，以减少杂质，防止过快磨损。修理后的马达，应注满干净的液压油，排尽系统中的空气。确定不了马达是否有故障，最好不要拆卸，这样可减少污染的机会和保持配合的精度。液压缸是液压系统中的执行元件，常见的故障有漏油和运动不正常。缸头因密封件损坏而外泄，应立即更换密封件；油缸运动不正常有油缸内漏、油路中有空气、活塞密封件老化和损坏、油液有杂质、平衡阀发生故障等。 �(5) 控制元件是用来实现系统和执行元件对压力、流量方向的要求的。控制阀及时控制系统中最重要的元件，由于阀的配合一般都比较精密，所以在修理时应特别注意，不需拆阀芯的尽量不要抽出阀芯；配合副方位不要错乱，偶件不要互换；螺丝的拧紧力矩要均匀一致，锥形阀芯的接触线磨损可采用研磨修正接触线的办法解决；回位弹簧疲劳时，可予更换。
第1章 概述 关于汽车起重机工程起重机是各种工程建设广泛运用的重要起重设备，是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备，在工业和民用建筑中作为主要施工机械而得到广泛运用。它对减轻劳动强度、节省人力，降低建设成本，提高施工质量，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。目前我国是世界上使用工程起重机最大的国家之一。近年来，随着工程建设规模的扩大，起重安装工程量越来越大，吊装能力、作业半径和机动性能的更高要求促使起重机发展迅速，具有先进水平的塔式起重机和汽车起重机已成为机械化施工的主力。相对于其他起重机，汽车起重机不仅具有移动方便，操作灵活，易于实现不同位置的吊装等优点，而且对其进行驱动和控制的液压系统易于实现改进设计。随着液压传动技术的不断发展，汽车起重机已经成为各起重机生产厂家主要发展对象。 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点优点1. 在起重机的结构和技术性能上的优点：来自汽车发动机的动力经油泵转换到工作机构，其间可以获得很大的传动比，省去了机械传动所需的复杂而笨重的传动装置。不但使结构紧凑，而且使整机重量大大的减轻，增加了整机的起重性能。同时还很方便的把旋转运动变为平移运动，易于实现起重机的变幅和自动伸缩。各机构使用管路联结，能够得到紧凑合理的速度，改善了发动机的技术特性。便于实现自动操作，改善了司机的劳动强度和条件。由于元件操纵可以微动，所以作业比较平稳，从而改善了起重机的安装精度，提高了作业质量。采用液压传动，在主要机构中没有剧烈的干摩擦副，减少了润滑部位，从而减少了维修和技术准备时间。2．在经济上的优点...... 目录：摘要 IABSTRACT II第1章 概述 １ 关于汽车起重机 １ 液压传动应用于汽车起重机上的优缺点 １优点 １ 缺点 ２ 液压系统的类型 ２ 汽车起重机液压系统功能、组成和工作特点 ２ 汽车起重机液压系统的运用现状和发展趋势 ４ 本课题来源、任务要求和整机性能参数 ５ 本课题主要研究工作 ７第2章 液压系统元件选择 ８ 典型工况分析及对系统要求 ８伸缩机构的作业情况 ８副臂的作业情况 ８三个以上机构的组合作业情况 ８典型工况的确定 ８ 系统要求 ９ 液压系统类型选择 １０ 本机液压系统分析 １０ 各机构动力组合、分配及控制 １１ 各种执行元件的选择 １２第3章 各液压回路组成原理和性能分析 １４主副卷扬回路 １４性能要求 １４主要元件 １５主要回路 １５功能实现和工作原理 １５回转回路 １７ 性能要求 １８主要元件 １８主要回路 １８功能实现和工作原理 １８ 伸缩回路 １９性能要求 １９主要元件 １９主要回路 ２０功能实现和工作原理 ２０变幅回路 ２１性能要求 ２１主要元件 ２１主要回路 ２２功能实现和工作原理 ２２支腿回路 ２３性能要求 ２３主要元件 ２３主要回路 ２３功能实现和工作原理 ２４第4章 液压系统设计计算 ２５ 液压系统工作参数和各机构主要参数 ２５ 工作机构主要参数 ２５ 液压系统参数 ２６ 液压元件选择计算 ２７ 液压马达和液压泵的选择计算 ２７ 液压阀的选择 ３７ 液压辅助元件选择 ４０第5章 系统各回路性能计算 ４４ 系统各回路功率计算 ４４ 各回路功率选取 ４４ 管路系统容积效率及压力效率计算 ４４ 系统各回路性能的验算 ４５ 起升回路 ４５ 回转回路 ５０ 伸缩回路 ５１ 变幅回路 ５３ 支腿回路 ５４液压系统的发热验算 ５５ 工作循环周期T ５５ 油泵损失所产生的热能H ５６ 马达产生的热量 ５７ 油箱散热量 ５８第6章 起重机液压系统电液比例控制专题研究 ５９ 电液比例控制原理和特点 ５９ 起重机部件电液比例控制 ６０ 电液比例对各回路的控制 ６３ 电液比例对起重机液压系统的影响及发展趋势 ６６第7章 总结 ６８ 设计总结 ６８ 工作展望 ６８致谢 ６９参考文献 ７０附录1 QY40液压汽车起重机液压系统原理图 ７１附录2 QY40液压汽车起重机液压系统电磁铁动作顺序表 ７２附录3 QY40液压汽车起重机液压系统元件明细表 ７３任务书 ７４文献综述 ７６开题报告 ８７翻译 ９０ 参考资料：[1] 编写组编•起重机设计手册•［S］•机械工业出版社•1980[2] 刘新德主编•袖珍液压设计手册•［S］•机械工业出版社•2004[3] 上海煤矿机械研究所编•液压传动设计手册•［S］•上海人民出版社•1976[4] 德国曼勒斯曼公司编写•曼勒斯曼公司液压元件手册•［S］[5] 朱才新主编•液压传动与控制•［M］•重庆大学出版社•1998[6] 许福玲 陈尧明编•液压与气压传动•［M］•机械工业出版社•2001[7] 周士昌主编•液压系统设计图册•［M］•机械工业出版社•2003[8] 扬国平 刘忠编•现代工程机械液压与液力实用技术•［M］•人民交通出版社[9] 赵显新编•工程机械液压传动装置原理与检修•［M］•辽宁科学技术出版社[10] 雷天觉主编•液压工程手册•［S］•机械工业出版社•1990 简单介绍：QY40型汽车起重机液压系统的设计是该型起重机设计过程中最关键的一步。本文根据液压系统的技术指标对该系统进行整体方案设计，对其功能和工作原理进行分析，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件，按照所给机构性能参数和液压性能参数进行元件的选择计算，通过对系统性能的验算和发热校核，以满足该起重机所要达到的要求。本文还针对当前汽车起重机所采用的一项先进技术——电液比例控制技术，从原理、控制部件、回路控制、控制措施以及对汽车起重机的影响等进行专题研究。由此对电液比例控制技术在汽车起重机中的运用给以充分的肯定，对汽车起重机的发展前景有了很大的希望。
液压与气动技术发展趋势 ----社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 ----由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1．减少能耗,充分利用能量 ----液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： ①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 ②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 ③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 ④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 ⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 ⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 2．主动维护 ----液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 ----要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 ----另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 3．机电一体化 ----电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下： (1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 (2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 (3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。 液压行业： ----液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 ----液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。 气动行业： ----产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。 （1）采用的液压元件高压化，连续工作压力达到40Mpa，瞬间最高压力达到48Mpa； （2）调节和控制方式多样化； （3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率； （4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置； （5）发展具有节能、储能功能的高效系统； （6）进一步降低噪声； （7）应用液压螺纹插装阀技术，紧凑结构、减少漏油。采纳哦
题 目 设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压传动系统摘要组合机床以其独特的优点在机械设计中占有比较重要的地位；它以通用部件为基础，根据工件加工需要，配以少量专用部件组成的一种机床。它具有低成本、高效率的特点。本次论文主要以单面多轴钻孔组合机床为研究对象，根据主机的用途，主要结构及其工作循环确定液压执行元件的运动方式、工作范围，并确定液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。根据这些工况确定液压执行元件的主要参数，再依据液压设计的基本原理，确定系统类型、泵的选择和选择液压回路，将所选的基本回路组合起来，再检查系统在工作中还存在的问题进行修改和整理，最后拟出合理的液压系统原理图。根据验算液压系统性能，即回路压力损失验算和发热温升验算，并概括液压系统可能出现的故障和分析。关键词：组合机床、液压系统、性能、回路压力损失、发热温升、系统故障分析与诊断 目 录第一章、设计要求及工况分析.............................................设计要求........................................................负载运动分析....................................................工作负载…………………………………………………………………摩擦负载..................................................各负载……………………………………………………………………运动时间…………………………………………………………………5第二章、确定液压系统主要参数………………………………………………………初选液压缸工作压力……………………………………………………………计算液压缸主要尺寸……………………………………………………………7第三章、确定液压系统原理图...........................................选择基本回路…………………………………………………………………组成液压系统…………………………………………………………………12第四章、计算和选择液压件..............................................确定液压缸的规格和电动机功率……………………………………………计算液压泵的最大工作压力…………………………………………计算液压泵的流量及电动机功率……………………………………确定其它元件…………………………………………………………………确定阀类元件及辅件…………………………………………………确定油管………………………………………………………………确定油箱………………………………………………………………15第五章、液压缸设计基础…………………………………………………………….液压缸的轴向尺寸……………………………………………………………主要零件强度校核……………………………………………………………缸筒厚度4mm……………………………………………………………缸底厚度11mm…………………………………………………………杆径d……………………………………………………………………缸盖和缸筒连接螺栓的底径d…………………………………………液压缸稳定性计算…………………………………………………….液压缸缓冲压力……………………………………………………….18第六章、验算液压系统性能……………………………………………………………验算系统压力………………………………………………………………….判断流动状态………………………………………………………….计算系统压力损失…………………………………………………….验算系统发热与温升.............................................21第七章、典型液压元件的故障分析与诊断……………………………………………液压泵常见的故障分析与诊断………………………………………………液压缸常见的故障分析与诊断………………………………………………28结论…………………………………………………………………………………….32参考文献……………………………………………………………………………….33致谢…………………………………………………………………………………….34结论本篇论文主要根据论文要求进行目录分析、参数计算、原理图绘画、故障分析。主要目的是提高即将毕业的学生分析问题，并自己解决问题的综合能力。完成本本篇论文是学生在学完<<液压技术与应用>>、《机械设计》、CAD软件等课程后进行一个综合实践独立完成论文要求的过程，完成本篇论文首先要了解本篇论文题目的要求，通过分析目的要求，逐步逐层的解决问题以求达到论文设计要求。论文设计关键要进行目录编排即要有个轮廓，一个规划。在参数计算的过程中，我们要根据题目提供的数据进行分析，利用有关论文提供的参数按要求全部计算出来，以求真实性、理论性；数据分析、计算即提高我们的计算能力，又提高我们的思维能力；而原理图绘画，主要是通过我们学过的CAD软件来完成，这样一来让我们再次学习并掌握软件绘画技巧。故障分析则是要求我们了解并掌握论文设计内容可能出现的问题，只有掌握液压系统可能出现的故障，才能到时候及时的处理液压系统出现的故障问题；这就做到了分析问题解决问题的能力，实现了理论指导实践，实践反馈并证明理论的可靠性。虽然完成整篇论文时间长，且复杂，但通过一定的时间去努力，还是顺利的完成了，从中让我明白做任何事，坚持不懈、集思广益很关键，只有在学习中、努力中、进步中自己才是充实的，才是快乐的。参考文献（1） 雷天觉. 新编液压工程手册. 北京：北京理工大学出版社，1998.（2） 中国机械工程学会中国机械设计大典编委会.李壮云主编.中国机械设计大典第5卷机械控制系统设计.南昌：江西科学技术出版社，2002.（3） 日本液压气动协会.液压气动手册.北京：机械工业出版社，1984.（4） 黎启柏.液压元件手册.北京：冶金工业出版社，机械工业出版社，2000.（5） 章宏甲.金属切削机床液压传动.南京：江苏科学技术出版社，1984.（6） 何存兴，张铁华.液压传动与气压传动.武汉：华中科技大学出版社，2000.（7） 王宝和.流动传动与控制.长沙：国防科技大学出版社，2001.（8） 姜继海.液压传动.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.（9） 明仁雄.王会雄.液压与气压传动，北京：国防工业大学出版社，2003.（10） 卢光贤.机床液压传动与控制.西安：西北工业大学出版社，1993.（11） 张磊等.实用液压技术300题.北京：机械工业出版社，1998.（12） 官忠范.液压传动系统.北京：机械工业出版社，1998.（13） 李壮云，葛宜远.液压元件与系统.北京：机械工业出版社，2000.（14） .梅里特著，陈燕庆译.液压控制系统.北京：科学出版社，1976.致谢通过近四个月的时间终于将本篇论文写好，在这篇论文的过程中遇到了各种各样的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下写好的。本论文在编写过程中，得到了指导老师的辅导，非常感谢老师不厌其烦的进行论文的修改和改进。感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多有关液压系统素材，还在论文的撰写和排版的过程中提供热情的帮助和良好的意见。此外，还通过跟不少写本篇论文的同学相互交流写作思路和一起收集有关本篇论文资料等，从中领悟到了一些道理。他们不但帮我如何运用所提供的参数进行合理计算，还为我反复修改了论文提纲和论文草稿，他们给我提供了许多简便性计算方法以及从一些实际工作中得到的经验、技巧等，是他们让我明确写作的要点、方向，也是他们在学习和工作中给予莫大的帮助，帮助我顺利的完成本次论文，在此我由衷的感谢他们热情的帮助！同时也衷心祝愿母校蓬勃发展！ 此致敬礼评 语指导老师（签字） 答辩小组意见答辩委员会负 责 人（签字） 成绩 院系（盖章）20 年 月 日
液压与气动技术发展趋势 ----社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 ----由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1．减少能耗,充分利用能量 ----液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： ①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 ②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 ③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 ④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 ⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 ⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 2．主动维护 ----液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 ----要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 ----另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 3．机电一体化 ----电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下： (1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 (2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 (3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。 液压行业： ----液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 ----液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。 气动行业： ----产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。 （1）采用的液压元件高压化，连续工作压力达到40Mpa，瞬间最高压力达到48Mpa； （2）调节和控制方式多样化； （3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率； （4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置； （5）发展具有节能、储能功能的高效系统； （6）进一步降低噪声； （7）应用液压螺纹插装阀技术，紧凑结构、减少漏油。采纳哦
液压传动系统的故障分析与排故液压传动是以液压油为工作介质进行能量转换和动力传递的，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于工程机械领域。但是，液压传动的故障往往不容易从外部表面现象和声响特征中准确地判断出故障发生的部位和原因，而准确迅速地查出故障发生的部位和原因，并及时排除。在工程机械的使用、管理和维修中是十分重要的。��1 液压系统的主要故障��在相对运动的液压元件表面、液压油密封件、管路接头处以及控制元件部分，往往容易出现泄漏、油温过高、出现噪音以及电液结合部分执行动作失灵等现象。具体表现：一是管子、管接头处及密封面处的泄漏，它不仅增加了液压油的耗油量，脏污机器的表面，而且影响执行元件的正常工作。二是执行动作迟缓和无力，表现为推土机铲刀提升缓慢、切土困难，挖掘机挖掘无力、油马达转不起来或转速过低等。三是液压系统产生振动和噪音。四是其他元件出现异常。��2 故障的检查�� 直接检查法 �凭借维修人员的感觉、经验和简单工具，定性分析判断故障产生的原因，并提出解决的办法。 � 仪器仪表检测法 �在直接观察的基础上，根据发生故障的特征和经验，采取各种检查仪器仪表，对液压系统的流量、压力、油温及液压元件转速直通式检测，对振动噪音和磨损微粒进行量的分析。 � 元件置换法 �以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，继而找出发生故障的部位和原因，予以排除。在施工现场，体积较大、不易拆装且储备件较少的元件，不宜采用这种方法。但对于如平衡阀、溢流阀及单向阀之类的体积小，易拆装的元件，采用置换法是比较方便的。 � 定期按时监控和诊断�根据各种机械型号、检查内容和时间的规定，按出厂要求的时间和部位，通过专业检测、监控和诊断来检测元器件技术状况，及时发现可能出现的异常隐患，这是使液压系统的故障消灭在发生之前的一种科学技术手段。当然，执行定期检测法，首先要培养一些专业技术检测人员，使他们既精通工程机械液压元件的构造和原理，又掌握和钻研检测液压传动系统的各种诊断技术，在不断积累靠人的直感判断故障经验的同时，逐步发展不解体诊断技术，来完成技术数据采集，辅以电脑来分析判断故障的原因及排除方法。��3 液压系统的故障预防�� 保证液压油的清洁度 �正确使用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品(详参《工程机械油料手册》)，防止液压油中侵入污物和杂质。因为在液压传动系统中，液压油既是工作介质，又是润滑剂，所以油液的清洁度对系统的性能，对元件的可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度极高，对油液中的污物杂质所造成的淤积、阻塞、擦伤和腐蚀等情况反应更为敏感。 �造成污物杂质侵入液压油的主要原因，一是执行元件外部不清洁；二是检查油量状况时不注意；三是加油时未用120目的滤网过滤；四是使用的容器和用具不洁净； 五是磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；六是检查修理时，热弯管路和接头焊修产生的锈皮杂质清理不净；七是油液贮存不当等等。�在使用检查修理过程中，应注意解决这些问题，以减少和防止液压系统故障的发生。 � 防止液压油中混入空气 �液压系统中液压油是不可压缩的，但空气可压缩性很大，即使系统中含有少量空气，它的影响也是非常大的。溶解在油液中的空气，在压力较低时，就会从油中逸出产生气泡，形成空穴现象；到了高压区，在压力的冲击下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统产生噪音。同时，气体突然受到压缩时，就会放出大量的热能，因而引起局部受热，使液压元件和液压油受到损坏，工作不稳定，有时会引起冲击性振动。 �故必须防止空气进入液压系统。具体做法：一是避免油管破裂、接头松动、密封件损坏；二是加油时，避免不适当地向下倾倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液压泵入口滤油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空气分离出来。 � 防止液压油温度过度�液压系统中的油液的工作温度一般在30℃～80℃范围内比较好，在使用时必须注意防止油温过高。如油箱中的油面不够，液压油冷却器散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速过高，选用油液粘度不正确，它们都会使油温升高过快。粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使泄漏增多，因此在使用中能注意并检查这些问题，就可以预防油温过高。此外对液压油定期过滤，定期进行物理性能检验，既能保证液压系统的工作性能，又能减少液压元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。��4 液压系统的故障分析�� 传动系统分析法 �工程机械的液压传动系统如果维护得好，一般说来故障是比较少的。由于密封件老化、变质和磨损而产生外泄是很容易观察到的，根据具体情况可设法排除。但是如果液压元件的内部发生了故障是观察不到的，往往不容易一下子就找出原因，有时虽然是同样的故障现象，但产生的原因却不一定相同，要想准确而迅速地找出液压元件的故障的部位和原因，首先要根据发生故障元件的构造图、系统图，分析了解和研究元件的工作原理和特性，再使了解的构造原理与实物对号，具体情况具体分析，检查寻找故障发生的部位和产生的原因，以便采取相应的技术措施来排除故障。 � 逻辑流程分析法 �此方法是根据液压传动系统的基本原理进行逻辑分析，减少怀疑对象，逐步逼近找出故障发生的部位和原因。��5 液压系统故障的排除��(1) 液压系统中管子、管子接头和焊接处，由于振动频率较高，常常发生破坏。在换用时要根据压力和使用场合，选用强度足够，内壁光滑清洁，无砂、无伤、无锈蚀、无氧化皮的管子。当管子需要焊接时，最好采用加套管的办法，因为对接可能使管的内径局部缩小；截段时，油管的截面与管子轴线的不垂直度不得大于°，并清除铁屑和锐边倒钝。当管子支承距离过大或支承松动时要设卡固定拧紧，当弯曲半径过小时，易形成弯曲应力，弯曲半径一般应大于管外径的3倍。 �在密封表面处，密封元件的老化变质会使泄漏量增大。密封件的有效寿命通常是：固定元件之间的密封寿命时间为10000h，运动元件之间密封寿命时间为1500h～2000h。到了规定的使用寿命时间后，即使还可用的元件也应该更换。密封面的泄漏还与预压面的压力不够或不均匀有关。预压量增大时，其封油量压力增大，密封效果好，反之则差。再者摩擦表面光洁度与硬度不足也会缩短密封件的寿命。 �密封件设计不合理以及安装时扭曲刮伤也是导致密封圈早期磨损而引起泄漏的原因。 �油液中杂质过多，易加速密封件与摩擦表面的磨损，形成密封件的早期失效，油封工作温度过高或过低也会影响其寿命和工作性能。� (2) 执行元件运动的速度降低，主要是由于输入执行元件的液压油流量不足；执行元件无力的原因主要是输入液压油压力不足，以及回油管路背压过高等因素所造成的。 �工程机械液压系统所用的油泵多为齿轮泵，其工作压力为210×102kPa，柱塞泵的工作压力可达320×102kPa。泵的输出压力是由荷载决定的，并随着荷载的变化而变化。荷载无限增加，泵的压力也无限升高，直到系统某一部分被破坏。对于齿轮泵：主要是轴承、齿轮啮合面、齿顶与壳体、齿轮端面与泵盖间的磨损和密封件的磨损、老化、损坏使齿轮泵的内漏表现更为突出。在一定转速与一定压力下，对无端面间隙补偿的齿轮泵，其轴线磨损引起的泄漏约占全部内漏量的75%～85%，齿顶间隙内漏量约占15%～20%，其他内漏约占4%～5%，因此我们要抓住主要问题，采取有效的技术措施予以解决，就能使泵恢复其原有性能。 �在维修工作中，我们发现使用了一定时间的齿轮泵，由于啮合挤压，在齿顶和端面会产生毛刺，使泵体和端盖的磨损加剧，尤其是铝合金泵盖更为严重。如能定期修理检查，用油石磨掉所产生的毛刺，则可以延长油泵的寿命。叶片泵的主要故障是定子、叶片、转子、轴承和两侧配流盘的磨损，定子的内表面是由圆弧和过渡曲线组成的，过渡曲线如果采用“阿基米德”螺旋线，则叶片径向等速运动。实践证明，当我们将叶片泵解体修理时，定子内表面就在曲线与圆弧连接部分磨损最严重，换掉磨损严重的定子，可以使叶片泵恢复原有的性能，采用这种修理方法是比较经济的。叶片泵转子、叶片的使用寿命约相当于定子使用寿命的两倍，这在备料时应予以考虑。 �(3) 液压系统的蓄能器是用来调节能量、贮存能量、减少设备容积、降低功率消耗、减少系统发热、缓冲吸收冲击和脉动压力的辅助元件。常见的蓄能器有胶囊式的，它具有漏气损失小、反应灵敏、可以吸收急速的压力冲击和脉动、重量轻、体积小等特点。蓄能器发生故障会影响液压系统的正常工作，因此在检查气压量不足时，应按时充入惰性气体。 �(4) 液压系统中，要求装备精度高的还有液压马达。如果注意日常维护和保养，防止油液污染，一般不会发生故障，进入液压马达的油液须仔细过滤，以减少杂质，防止过快磨损。修理后的马达，应注满干净的液压油，排尽系统中的空气。确定不了马达是否有故障，最好不要拆卸，这样可减少污染的机会和保持配合的精度。液压缸是液压系统中的执行元件，常见的故障有漏油和运动不正常。缸头因密封件损坏而外泄，应立即更换密封件；油缸运动不正常有油缸内漏、油路中有空气、活塞密封件老化和损坏、油液有杂质、平衡阀发生故障等。 �(5) 控制元件是用来实现系统和执行元件对压力、流量方向的要求的。控制阀及时控制系统中最重要的元件，由于阀的配合一般都比较精密，所以在修理时应特别注意，不需拆阀芯的尽量不要抽出阀芯；配合副方位不要错乱，偶件不要互换；螺丝的拧紧力矩要均匀一致，锥形阀芯的接触线磨损可采用研磨修正接触线的办法解决；回位弹簧疲劳时，可予更换。
从工程的角度讲：气体是可压缩流体，液体是不可压缩流体 当然气压传动的压强小于液压，也是一个主要原因 气体容易泄露不易密封；气体可以被压缩而产生高温；气体可被压缩导致其很难用于产生伺服动作；气体的高压缩比是同样的压力下提供同样的动作量需要的气体很多；平时不易储存…… 气压传动更适宜与远距离传动,因为气压传动可以直接从空气中获得气体进行加压,而液压传动要靠液体,而一般机械他自身携带的液体数量是相当有限的如千斤顶,只适合短距离的传动,但是稳定性更好,传受较大的力效果更好1829年出现了多级空气压缩机，为气压传动的发展创造了条件。1871年风镐开始用于采矿。1868年美国人G.威斯汀豪斯发明气动制动装置，并在1872年用于铁路车辆的制动。后来，随着兵器、机械、化工等工业的发展，气动机具和控制系统得到广泛的应用。1930年出现了低压气动调节器。50年代研制成功用于导弹尾翼控制的高压气动伺服机构。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工。业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
工程机械液压传动系统故障诊断及维修方法供参考《凿岩机械气动工具》 1993年03期 加入收藏 获取最新 工程机械液压传动系统故障诊断及维修方法柏红专 【摘要】：根据多年的工作经验和体会,总结了工程机械液压传动系统的故障诊断与维修的基本方法
液压传动系统的故障分析与排故液压传动是以液压油为工作介质进行能量转换和动力传递的，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于工程机械领域。但是，液压传动的故障往往不容易从外部表面现象和声响特征中准确地判断出故障发生的部位和原因，而准确迅速地查出故障发生的部位和原因，并及时排除。在工程机械的使用、管理和维修中是十分重要的。��1 液压系统的主要故障��在相对运动的液压元件表面、液压油密封件、管路接头处以及控制元件部分，往往容易出现泄漏、油温过高、出现噪音以及电液结合部分执行动作失灵等现象。具体表现：一是管子、管接头处及密封面处的泄漏，它不仅增加了液压油的耗油量，脏污机器的表面，而且影响执行元件的正常工作。二是执行动作迟缓和无力，表现为推土机铲刀提升缓慢、切土困难，挖掘机挖掘无力、油马达转不起来或转速过低等。三是液压系统产生振动和噪音。四是其他元件出现异常。��2 故障的检查�� 直接检查法 �凭借维修人员的感觉、经验和简单工具，定性分析判断故障产生的原因，并提出解决的办法。 � 仪器仪表检测法 �在直接观察的基础上，根据发生故障的特征和经验，采取各种检查仪器仪表，对液压系统的流量、压力、油温及液压元件转速直通式检测，对振动噪音和磨损微粒进行量的分析。 � 元件置换法 �以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，继而找出发生故障的部位和原因，予以排除。在施工现场，体积较大、不易拆装且储备件较少的元件，不宜采用这种方法。但对于如平衡阀、溢流阀及单向阀之类的体积小，易拆装的元件，采用置换法是比较方便的。 � 定期按时监控和诊断�根据各种机械型号、检查内容和时间的规定，按出厂要求的时间和部位，通过专业检测、监控和诊断来检测元器件技术状况，及时发现可能出现的异常隐患，这是使液压系统的故障消灭在发生之前的一种科学技术手段。当然，执行定期检测法，首先要培养一些专业技术检测人员，使他们既精通工程机械液压元件的构造和原理，又掌握和钻研检测液压传动系统的各种诊断技术，在不断积累靠人的直感判断故障经验的同时，逐步发展不解体诊断技术，来完成技术数据采集，辅以电脑来分析判断故障的原因及排除方法。��3 液压系统的故障预防�� 保证液压油的清洁度 �正确使用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品(详参《工程机械油料手册》)，防止液压油中侵入污物和杂质。因为在液压传动系统中，液压油既是工作介质，又是润滑剂，所以油液的清洁度对系统的性能，对元件的可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度极高，对油液中的污物杂质所造成的淤积、阻塞、擦伤和腐蚀等情况反应更为敏感。 �造成污物杂质侵入液压油的主要原因，一是执行元件外部不清洁；二是检查油量状况时不注意；三是加油时未用120目的滤网过滤；四是使用的容器和用具不洁净； 五是磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；六是检查修理时，热弯管路和接头焊修产生的锈皮杂质清理不净；七是油液贮存不当等等。�在使用检查修理过程中，应注意解决这些问题，以减少和防止液压系统故障的发生。 � 防止液压油中混入空气 �液压系统中液压油是不可压缩的，但空气可压缩性很大，即使系统中含有少量空气，它的影响也是非常大的。溶解在油液中的空气，在压力较低时，就会从油中逸出产生气泡，形成空穴现象；到了高压区，在压力的冲击下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统产生噪音。同时，气体突然受到压缩时，就会放出大量的热能，因而引起局部受热，使液压元件和液压油受到损坏，工作不稳定，有时会引起冲击性振动。 �故必须防止空气进入液压系统。具体做法：一是避免油管破裂、接头松动、密封件损坏；二是加油时，避免不适当地向下倾倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液压泵入口滤油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空气分离出来。 � 防止液压油温度过度�液压系统中的油液的工作温度一般在30℃～80℃范围内比较好，在使用时必须注意防止油温过高。如油箱中的油面不够，液压油冷却器散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速过高，选用油液粘度不正确，它们都会使油温升高过快。粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使泄漏增多，因此在使用中能注意并检查这些问题，就可以预防油温过高。此外对液压油定期过滤，定期进行物理性能检验，既能保证液压系统的工作性能，又能减少液压元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。
机械故障诊断中的误诊断与信息处理方法 摘要:对机械状态的误诊断是对机械状态的一种歪曲反映，误诊断原因是多方面的，包括诊断数据的不准确性、诊断依据的不可靠性、诊断推理的不合理性等。机械状态的信息特性对机械故障诊断起重要作用，研究信息特性对提高故障确诊率和故障诊断的可靠性具有实际意义针对获取的故障信息具有不确定性，文章提出用粗集理沦处理诊断中的不确性的数学方法理论。 关键词:故障诊断;误诊断;信息不可靠;研究 机械故障诊断的发展历程中，故障确诊率的提高一直是研究的热点，故障的误诊却没有引起人们足够的重视。为了系统地阐述机械故障诊断中的误诊问题，给出了误诊的含义及分类;按照机械故障诊断推理过程的环节，详细分析了误诊产生的机理和具体的原因，针对这些误诊的潜在原因，提出了减少误诊的方法和措施。提高机械故障诊断的可靠性，降低误诊率，在保证诊断数据准确无误的同时，必须使诊断系统合理，同时具有开放性和可扩充性，使诊断知识不断得到丰富和充实。1机械误诊断的原因从诊断的结果与诊断对象客观存在的差异来看，故障诊断的结论可分为确诊、误诊和漏诊，确诊即为对诊断对象的故障判断是准确无误的。漏诊则是对故障的遗漏。而误诊，顾名思义，就是错误的诊断，也可称之为误判。漏诊实质上也可归为对设备的误诊。故障的复杂性 在故障诊断过程中，诊断对象的故障过程是复杂多变的，在故障发展过程中，由于引起故障的因素在性质、特点及作用方式上是不同的，机械功能状况和所受损害的具体情况也不同，使得故障征兆和演变具有不同形式，诊断中往往难以迅速准确地认识故障的性质，导致误诊，具体表现在以下几方面: (1)故障的发展过程中，一种故障可能表现出多种不同故障征兆。如液压系统故障诊断中，电磁换向阀故障可能导致系统压力、流量不满足要求，脉动可能加剧，还可能导致系统工作温度升高等。而对不同诊断对象，即使是同一种机械，对同一种故障的反应也是有差异的。一个对象的反应可能快，另一个对象反应可能慢，一个对象的某征兆对某故障反应可能剧烈，而另一个对象反应可能较平稳等。 (2)不同故障在发展过程中，可能出现相似的征兆，同种征兆可能对应多种故障形式。如回转机械中，各种故障的发生，往往都伴随着振动的加剧，而且在频域分析时，在相同倍频上，不同故障可能会有相似的表现形式。这种故障征兆的相似性，使我们在故障诊断中容易产生混淆。 (3)在很多情况下，随着故障的发展，还可能引起继发性故障，这种继发性故障可能会掩盖原来的故障，或原来的故障掩盖继发性故障，这都将造成故障诊断的困难。如液压系统中，由于某种原因引起油液污染程度增加，这可能引起液压泵运动副的严重磨损，磨损的颗粒混人油液中，进一步加剧油液污染，液压泵磨损将引起液压系统失效，泵的失效是油液污染这种原发性故障所引起的，而原发性故障和泵磨损这种继发性故障混在一起，相互促进，造成恶性循环，这增加了查找原发性故障的难度。为克服故障征兆的复杂性给故障诊断带来的困难，必须开阔思路，不拘泥于典型故障一征兆的狭窄思路，从系统角度出发，进行由环境到机械，由局部到整体，由阶段到过程的具体分析，将征兆、原因、故障机理有机结合起来加以研究，减少误诊率。1. 2诊断知识的不确定性 各种机械设备，由于复杂程度不同，工作环境各异，使我们获得的有关故障的知识往往有不确定和不完善的一面。一般来说，我们不能等待某种故障完全发生后再得出结论，而必须实施早期诊断，及时采取措施避免故障的进一步发展，这样，我们必须依据故障的部分征兆或无任何征兆情况下作出诊断，这不可避免地带来误诊。 由于故障诊断资料不足，对故障的认识受到较大限制，给明确诊断带来困难，有时不能将其有类似征兆的故障完全排除，有时所怀疑的故障的一般规律与故障征兆不完全相符，另外排除了一种故障的可能，又缺乏对某种故障作出识别的足够依据，因此故障诊断的推理过程往往也是模糊的，具有一定程度的不确定性。针对这种情况，充分研究故障诊断对象，建立合理的模糊知识体和模糊推理机，利用现代人工智能原理实施诊断更符合故障诊断的性质，将提高诊断的可靠性。1. 3理论的相对性 任何理论与实际的故障过程相比，总有局限性，机械设备作为一个与环境和人共同组成的有机体，是有差异的，理论只能大体概括故障诊断实践中的具体情况，同时，理论又受到一定科学技术条件的限制，还存在尚待认知的领域。 理论与具体故障相比，总是有一定距离的。以故障诊断的标准来说，它是以典型征兆为基础而总结制定的，不太典型的故障，就未必都与诊断标准相符合，若将诊断标准当作教条而一成不变，难免造成误诊。总之，我们所研制的诊断系统，应具有开放性和可扩充性，使系统具有不断完善的能力，这是降低误诊率的重要途径。1. 4诊断实践的局限性故障诊断的实践是机械故障诊断学形成发展的基础，对故障现象进行试验研究，虽然也是获取相关知识的重要途径，但由于试验与机械系统实际运行情况、工作环境是有差异的，所得出的结论必然存在一定的局限性，作为实施故障诊断的主体—人，对机械系统的了解程度及故障诊断的实践经验不同，得出的结论也有差异，如观察1幅机械图象，1个经验丰富的人，头脑中积累了大量故障知识，往往能较准确地从中把握机械运行状况，作出合理诊断结论，尤其是对早期故障和不典型故障的诊断更是如此。因此，必须加强诊断的实践环节，从实践中抽取有用的知识去扩充和丰富我们的诊断系统。1. 5获取数据的不准确性在实施故障诊断过程中，首先应获取机械系统运行的有关数据。机械运行过程中，往往受外界环境及各种随机因素影响，使获取的数据具有某种程度的不准确性，容易造成误诊。因此须采取必要数据预处理手段，减少随机因素的影响，剔除其中的趋势项、奇异项等，提高数据准确性，这也是降低误诊率的必要条件。1. 6诊断人员不专业诊断人员的素质也决定了诊断结论的正确程度。诊断人员的理论知识、实践经验、方法知识以及执行故障诊断时的态度都可能导致误诊。同时，诊断人员在综合运用知识、理论联系实际、善于解决实际问题等方面的能力也会影响诊断结论。2机械故障诊断中信息提取信息提取不可靠 机械故障诊断分为直接诊断和间接诊断，但由于受到设备结构和工作条件的限制，直接诊断往往难以进行。因而，多采用间接诊断，即通过二次诊断信息来间接判断设备中关键零部件的状态变化。而诊断测试便是获取二次诊断信息必备的关键环节。最常见的是振动测试(位移、速度、加速度)和声音测试。然而，由于各种原因，获取的数据可能发生偏差。体现在3个方面:(1)数据没有正确反映客观存在;(2)数据的信噪比低;(3)数据的不完备性。如果把这些不准确的数据当成有效数据来分析，就很可能发生误诊。2. 2信息处理不准确 能够快速、有效地提取反映机器故障信息的特征是机械故障诊断的关键。诊断特征主要通过对设备采集来的信号进行分析和处理获取。这些特征可能是一些简单的时域特征，如峰峰值、均方根值、峭度等，或者工艺参数特征，如油温、油压等，还有一些复杂的频域特征及基于全息谱的特征，如转频椭圆及轴心轨迹等。目前，各种特征提取方法层出不穷，如统计模拟、小波分析、独立分量分析、频域分析、全息谱分析等，为诊断对象的特征提取提供了有效的解决方案。在应用中，许多方法都有其应用的前提条件。而且，在不同的应用场合，各种方法还可能存在其局限性以及数学上的精确性问题。在实际应用中，如果没有注意到这些，就可能引起误诊。2. 3信息不完美对于一个诊断对象，如果其运行状态较复杂，由于客观条件和手段的限制等原因，可能使获得的信息难以确切地给出诊断结论，主要体现在以下3个方面:(1)信息不完备。在诊断实践中，故障与诊断信息之间并非一一对应的关系。1个信息对应多个不同的故障，而1个故障也表征为多个不同的信息。这就需要掌握充分的有用信息来区分不同的故障。否则，就可能出现误诊。(2)信息不一致。诊断信息不一致在诊断实践中也是较常见的现象。这些信息之间存在一定程度上的冲突。也就是说，某些信息很大程度上支持故障F1，否定故障F2;相反，另一些信息则支持故障F2，而否定故障F1。此时，误诊也容易发生。(3)信息不确定。来自于诊断对象的诊断信息经历了许多传输途径，其不确定性可能较小，也可能很大，如传感器、传输线等均影响其确定性。此外，还有定性与定量信息之间转换导致的不确定性。3提高信息可靠度、减少误诊断的措施提高诊断测试的准确性提高诊断测试的准确性是保证诊断数据可靠性的重要前提。可以从以下4方面着手:(1)对传感器进行定期检验;(2)可考虑用多个传感器测量;(3)采用可靠的传输线;(4)正确设置采样参数。3. 2提高诊断系统的可靠性随着设备运行与维护的需要，各种在线、离线、远程等诊断分析系统以及人工神经网络、贝叶斯网络、专家系统等智能诊断系统逐渐用于机械故障诊断，为确诊故障带来了许多便利之余，也增加了机械故障误诊的可能性。开发合理完善有效的诊断系统，提高它们在特征提取或诊断推理方面的可靠性，有利于减小误诊率。3. 3加强诊断信息描述的客观性 诊断信息在机械故障诊断中的重要性是不言而喻的，其表达与描述是否合理、准确关系到诊断推理结果的正确与否。然而，在诊断实践中，诊断信息既有定性信息，也有定量信息;既包含简单信息，又包含复杂信息;既存在确定信息，又存在不确定信息。在诊断推理过程中，定量信息经常会转换为定性信息，例如，" 70 },m的振动”描述成“振动大”等。概率论和模糊数学是描述这种信息的强有力的工具。因而，可以考虑用适当的方式把概率论和模糊数学理论融人到故障诊断的信息表达和描述中来，加强其描述的客观性。4粗集理论对信息不确定性的处理 具有随机信息、未确定信息、模糊信息、灰信息中的一种的信息为单式信息;至少存在2种以上的信息为盲信息，而将概率论、模糊理论、灰色数学、未确知数学的理论与方法有机结合起来，即不确定性数学的理论与方法，提出或运用某种理论和方法，对具有相似或不同特征模式的信息进行处理，以获得融合信息，从而改善信息的不确定性、模糊性、矛盾性。 粗集理论是一种处理模糊和不确定知识的有效数学工具，其在知识分类和知识获取中已得到成功应用。粗集理论方法与神经网络方法、遗传算法、模糊集理论方法、混沌理论等“软科学”方法的不同在于它仅利用数据本身所提供的信息，不需要任何附加信息或先验知识，如证据理论中的基本概率赋值、模糊集理论中的隶属度函数、统计学中的概率分布等，粗集方法以观察和测量数据进行分类为基础，直接处理对象的可测输出，剔除冗余信息和矛盾信息，从而找到问题的内在规律，因此粗集理论比其他“软计算”方法更具实用性。粗集理论进行诊断的一般步骤: (1)知识库建立利用搜集到的历史或仿真数据生成联合诊断系统故障信息表，进而表示为知识库的形式S=(U, A, D, V, f)知识库可分为非空的对象空间U = 3x>> xz,…，xm(，属性集合空间R=AV D，子集A=}dl } a2 }…，do}和子集D=}df分别称为条件属性和结果属性，并且在对象空间与后两者之间存在对象属性关系f8和九，即对于。eA, f8:‘升砚称为信息函数，儿:U}Vd称为决策函数，Va和yd分别是A和D的有限值域。 (2)数据离散化数据离散化方法包括等距离划分算法、等频率划分算法、NaiveScaler算法、基于属性重要性算法和基于断点重要性算法，以及布尔逻辑和粗集理论相结合的算法等，使条件属性和决策属性的取值为连续的不确定性空间，数据离散化是运用粗集理论的数据预处理。 (3)特征提取从原N个数据特征中找到M个数据特征，简化后M个数据特征对对象空间U的分类能力和原N个数据特征的分类能力相同(N,M)，此过程称为特征提取。常用的特征提取方法有基于属性重要性的最小约简、基于差别矩阵和差别函数的逻辑化简、基于包含度理论方法的最大分布约简、基于下近似质量不变进行属性约简和对存在噪声污染时用基于上近似质量的任一约简。特征提取使条件属性得到约简，进而剔除冗余的条件属性。(4)规则应用提取的规则集可用来对新对象进行分类，该规则集称为“分类器”，用RUL来表示。当分类器遇到一个新对象x时，则在规则集RUL中寻找与x的条件属性相匹配的规则，应用规则集可判断新对象x决策属性。 参考文献1 屈梁生，何正嘉.机械故障诊断学.上海:上海科技出 版社，19862 刘振华，陈晓红.误诊学.济南:山东科学技术出版 社，20013屈梁生，吴松涛.统计模拟在工程诊断中的一些应用. 振动、测试与诊断，2001，21 (3):157-167
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