液壓故障診斷2

1、液壓故障診斷 2.2 液壓設(shè)備 故障診斷技術(shù)液壓故障診斷 2.2 液壓故障診斷 2.2 2.1 液壓設(shè)備故障概述2.3 確定故障真實(shí)原因的思路與技巧 液壓故障診斷 2.2 2.2 液壓故障診斷的理論與方法2.2 A 液壓故障診斷的理論與方法2.2 B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)2.2 C 機(jī)理分析涉及的概念與理論 2.2 D 液壓元件失效分析的基本方法2.2 E 精密診斷法液壓故障診斷 2.2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法1.液壓故障機(jī)理分析 一、機(jī)理分析的概念 液壓故障的機(jī)理分析，就是運(yùn)用相應(yīng)的物理學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)、電學(xué)、流體力學(xué)與熱力學(xué)等基礎(chǔ)理論的概念、關(guān)系、定理與模型，對(duì)液壓故

2、障的產(chǎn)生與發(fā)展機(jī)理及相關(guān)因素進(jìn)行理性分析。液壓故障診斷 2.2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法1.液壓故障機(jī)理分析 一、機(jī)理分析的概念 機(jī)理分析的目的是弄清液壓故障的理化本質(zhì)及內(nèi)在規(guī)律，具體說(shuō)來(lái)就是弄清故障產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程依賴于哪些因素，這些因素之間呈什么樣的理化關(guān)系，它們的表現(xiàn)形式怎樣，可用什么樣的模型來(lái)描述它們，以及人們通過(guò)什么樣的途徑來(lái)準(zhǔn)確可靠地認(rèn)識(shí)它們與捕捉它們。 機(jī)理分析必然是在對(duì)考察對(duì)象所依據(jù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)全面、系統(tǒng)與深入地領(lǐng)會(huì)與掌握的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。同時(shí)，只有在經(jīng)歷大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，積累了大量的素材與數(shù)據(jù)，并對(duì)其作了總結(jié)與研究之后，才能開展有實(shí)效的故障機(jī)理分析。 液壓故障診斷 2.

3、2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法二、機(jī)理分析的作用與地位 機(jī)理分析是液壓故障分析的基本內(nèi)容。通過(guò)機(jī)理分析得出的各種結(jié)論是邏輯分析的依據(jù)，離開了各種理化概念與關(guān)系，邏輯判斷與推理就無(wú)法進(jìn)行且無(wú)意義。 機(jī)理分析又是邏輯分析與統(tǒng)計(jì)分析的歸宿。人們總是想方設(shè)法，通過(guò)各種有效途徑對(duì)液壓設(shè)備的故障機(jī)理作更深入的探索。 機(jī)理分析從故障的現(xiàn)象出發(fā)，去探究故障形成的理化關(guān)系與模型，既要有事實(shí)，又要有知識(shí)，還要有正確的方法。 液壓故障診斷 2.2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法三、工作機(jī)理與失效機(jī)理 工作機(jī)理是液壓設(shè)備工作原理、結(jié)構(gòu)、性能及相互關(guān)系的綜合。為能順利地對(duì)液壓設(shè)備故障進(jìn)行分析，故障分析人員必

4、須努力弄清下列基本問(wèn)題： 1.液壓設(shè)備的用途與使用要求。 2.液壓設(shè)備的各組成部分及各部分怎樣協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能。 3.各組成部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理及性能特點(diǎn)。 4.設(shè)備及組成部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)及性能參數(shù)，以及它們所反映的規(guī)格、精度及先進(jìn)程度。 5.與其他設(shè)備的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。 液壓故障診斷 2.2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法三、工作機(jī)理與失效機(jī)理 工作機(jī)理分析是失效機(jī)理分析的基礎(chǔ)。失效在某種意義上講就是實(shí)現(xiàn)正常工作機(jī)理所必備的條件被破壞或發(fā)生偏移，只有弄清了考察對(duì)象的工作機(jī)理，才能判斷它是否處于正常狀態(tài)。 失效機(jī)理是設(shè)備故障的影響因素、相互關(guān)系及作用過(guò)程的綜合。這些影響

5、因素既有考察對(duì)象本身的內(nèi)在因素，又有外部輸入的誘因，弄清失效機(jī)理是故障分析的目的。 液壓故障診斷 2.2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法四、定性分析與定量分析 過(guò)去，故障分析主要是查尋故障點(diǎn)，亦即定性分析。而現(xiàn)在，液壓故障分析不僅要查出故障點(diǎn)，而且還要弄清故障的嚴(yán)重程度。 故障的嚴(yán)重程度由液壓設(shè)備有關(guān)性能參數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的程度來(lái)反映。 企業(yè)要提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力就必須提高產(chǎn)品質(zhì)量，有關(guān)的液壓設(shè)備的精度也必須提高。 高精度的液壓測(cè)試儀器、儀表又為準(zhǔn)確測(cè)試液壓設(shè)備性能數(shù)據(jù)提供了條件，故障定量分析的重要性將日益提高。 液壓故障診斷 2.2 2.2A 液壓故障診斷的理論與方法四、定性分析與定量分析 液壓

6、故障定量分析可通過(guò)下列方式進(jìn)行： 1.將液壓參量的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值作對(duì)比，或?qū)⒁簤簠⒘吭诓煌闆r下的實(shí)測(cè)值作對(duì)比，由此判斷故障的嚴(yán)重程度。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理，得出故障嚴(yán)重程度與某種因素的數(shù)量關(guān)系或關(guān)系曲線，如求出負(fù)載、運(yùn)行時(shí)間與某液壓元件磨損及性能下降的關(guān)系曲線。 3.通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計(jì)與分類，求出引起故障原因的主次輕重量化界線。 液壓故障診斷 2.2 2.2B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 一、理論知識(shí)在具體環(huán)境中的應(yīng)用 機(jī)理分析必須解決好理論知識(shí)應(yīng)用問(wèn)題，即怎樣正確應(yīng)用概念、關(guān)系與定理去分析一個(gè)具體的液壓故障，以下幾方面值得注意： 1.弄清知識(shí)結(jié)論在具體考察對(duì)象上的表現(xiàn)形

7、式，以及異常現(xiàn)象的本質(zhì)歸屬。 在工作機(jī)理分析過(guò)程中，應(yīng)弄清液壓設(shè)備的工作原理是通過(guò)什么樣的結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它有什么特點(diǎn)，在這個(gè)場(chǎng)合采用這種形式是出于什么考慮，其依據(jù)是什么。 液壓故障診斷 2.2 2.2B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 一、理論知識(shí)在具體環(huán)境中的應(yīng)用 在故障機(jī)理分析時(shí)應(yīng)注意到設(shè)備的異?，F(xiàn)象屬于什么理化問(wèn)題，其生成與發(fā)展受什么因素支配，可用什么樣的模型描述它，可采用哪種理論分析它。 例如，液壓系統(tǒng)發(fā)熱是個(gè)比較普遍的現(xiàn)象，但其故障機(jī)理卻有很大的差異，有節(jié)流發(fā)熱、溢流發(fā)熱、摩擦發(fā)熱、冷卻失效發(fā)熱，以及環(huán)境溫度過(guò)高引起系統(tǒng)發(fā)熱等不同情形。在現(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)熱故障時(shí)，就要注意弄清發(fā)熱的性質(zhì)

8、。 液壓故障診斷 2.2 2.2B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 一、理論知識(shí)在具體環(huán)境中的應(yīng)用 2.知識(shí)結(jié)論的具體應(yīng)用，有一個(gè)實(shí)用型轉(zhuǎn)化過(guò)程。 有些公式過(guò)于繁雜，涉及參量很多，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法得到，就必須將它簡(jiǎn)化，甚至僅用其定性結(jié)論。在另一種情況下，又需要對(duì)一般的結(jié)論細(xì)化。 例如，在液壓故障診斷的書刊上列出了液壓元件故障的因果關(guān)系，即一個(gè)癥狀有幾個(gè)可能原因。在現(xiàn)場(chǎng)套用這些結(jié)論去分析故障時(shí)，應(yīng)善于補(bǔ)充一些信息，以此區(qū)別不同的原因。 對(duì)原始的結(jié)論，有時(shí)還必須根據(jù)具體情況作一些修正。例如，由于使用環(huán)境的變化，標(biāo)準(zhǔn)的元件壽命參數(shù)可能與實(shí)際情況不一致，經(jīng)多次實(shí)際考核可對(duì)原給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。 液壓故障診斷

9、2.2 2.2B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 一、理論知識(shí)在具體環(huán)境中的應(yīng)用 3.在分析液壓故障機(jī)理時(shí)，應(yīng)注意到有關(guān)因素的可觀測(cè)性與可控制性，如果物理模型不能在現(xiàn)場(chǎng)操作，無(wú)法用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行考察，就不能采用。例如，液壓滑閥中各種力無(wú)法測(cè)出來(lái)，因而不能對(duì)它進(jìn)行力平衡定量分析。 液壓故障診斷 2.2 2.2B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 一、理論知識(shí)在具體環(huán)境中的應(yīng)用 4.注意影響因素的作用強(qiáng)度。故障分析時(shí)必須抓主要矛盾，找出故障機(jī)制的主要原因。例如，液壓系統(tǒng)用過(guò)一段時(shí)間之后，不同的部位都發(fā)生了磨損，從而影響系統(tǒng)的輸出功率，但磨損的速度卻有明顯的差別，在系統(tǒng)輸出功率下降的情況下，盡管有多

10、個(gè)可能的故障源，但真正起重要作用的故障源卻是個(gè)別的。 5.注意隨機(jī)性因素的干擾與影響。隨機(jī)性因素使觀察值與測(cè)試的結(jié)果發(fā)生偏移，導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。在對(duì)液壓設(shè)備進(jìn)行觀察測(cè)試時(shí)，應(yīng)盡可能使有關(guān)的環(huán)境條件前后一致，由此減少各類隨機(jī)性因素的影響。 液壓故障診斷 2.2 2.2B 故障分析中的理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 二、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)上升為理論 現(xiàn)場(chǎng)液壓故障分析中積累起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，是對(duì)液壓故障及分析方法的初步認(rèn)識(shí)，有一定的局限性。初步認(rèn)識(shí)需要深化與擴(kuò)展，上升到理論，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)認(rèn)識(shí)客體本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。這個(gè)上升過(guò)程是理性思維過(guò)程，是對(duì)感性素材的加工與整理過(guò)程，是對(duì)問(wèn)題深入研究的過(guò)程。同時(shí)這也是對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、消化、重新考證與

11、加深認(rèn)識(shí)的過(guò)程。 液壓故障診斷 2.2 2.2C 機(jī)理分析涉及的概念與理論 一、油膜理論 在各類液壓泵與液壓馬達(dá)中，存在許多既緊密接觸又相對(duì)滑動(dòng)的摩擦副。摩擦副兩摩擦面之間需要有一層油膜，其作用是 （1）構(gòu)成密封面，形成有效的工作容積，建立壓力，并防止泄漏。 （2）起潤(rùn)滑作用，減少摩擦，以防止零件燒壞。 （3）傳遞動(dòng)力，摩擦副的一方將動(dòng)力傳遞給另一方。如柱塞泵中，滑靴將作用力傳遞給斜盤。 液壓故障診斷 2.2 2.2C 機(jī)理分析涉及的概念與理論 一、油膜理論 摩擦副的滑動(dòng)面必須保證適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑條件，要有合理厚度的油膜。油膜太薄會(huì)引起摩擦副磨損或燒壞，油膜太厚起不到密封作用。 摩擦副的狀態(tài)對(duì)液壓泵

12、（馬達(dá)）的容積效率、機(jī)械效率、溫升、磨損與壽命有影響。泵或馬達(dá)滑動(dòng)面的機(jī)械功率損失，與相對(duì)滑動(dòng)速度及正壓力成正比，并與摩擦系數(shù)有關(guān)，即N F v （21）式中：N摩擦功率損失；摩擦系數(shù)；F兩滑動(dòng)面之間所受的正壓力；v相對(duì)滑動(dòng)速度。 液壓故障診斷 2.2 2.2C 機(jī)理分析涉及的概念與理論 一、油膜理論 摩擦系數(shù)隨著摩擦副間的油膜和潤(rùn)滑狀態(tài)不同，有很大的差別。 正壓力F是影響機(jī)械效率的又一因素，它與液壓元件所承受的壓力有關(guān)。 摩擦副之間的油膜必然帶來(lái)一定的泄漏量，從而降低了容積效率，泄漏量Q與油膜厚度h的3次方、壓差p成正比，即Q h3p （22） 液壓故障診斷 2.2 2.2C 機(jī)理分析涉及的

13、概念與理論 一、油膜理論 摩擦副的功率損失，不僅降低了液壓元件的效率，而且損失的功率轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)而引起油溫升高；油的粘度下降，潤(rùn)滑性能降低，泄漏量增大。熱能的另一部分將使摩擦副金屬壁面產(chǎn)生局部溫升，當(dāng)油膜形成不良時(shí)，局部溫升達(dá)幾百度，從而使摩擦副兩金屬壁面局部地方咬死。 液壓故障診斷 2.2 2.2C 機(jī)理分析涉及的概念與理論 一、油膜理論 摩擦副的磨損主要是粘著磨損及污染磨損。其主要相關(guān)因素有油膜厚度及設(shè)計(jì)調(diào)整狀況，液壓油污染物狀況，元件負(fù)載狀況等。在使用過(guò)程中，如能正確地調(diào)整液壓元件運(yùn)動(dòng)之間的間隙，并保持液壓油的清潔，則可大大提高元件的使用壽命。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失

14、效分析的基本方法 本節(jié)簡(jiǎn)要介紹液壓元件故障機(jī)理分析的基本方法。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 液壓元件的摩擦與磨損，導(dǎo)致元件結(jié)構(gòu)超出公差范圍，引起液壓系統(tǒng)性能逐步下降。在此，對(duì)液壓元件摩擦與磨損機(jī)理及故障因果關(guān)系作一概要介紹。在實(shí)際工作中可參考下列結(jié)論具體分析液壓元件的摩擦與磨損故障。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 1.摩擦與磨損分類。摩擦與磨損分類。運(yùn)動(dòng)的液壓元件的摩擦，引起各種磨損，主要是粘著磨損、疲勞磨損與污染磨損。 (1)粘著磨損。粘著磨損。摩擦學(xué)的研究表明，在摩擦副的兩相對(duì)滑動(dòng)表面，盡

15、管經(jīng)過(guò)研磨拋光，但從微觀上看，仍存在著凹凸不平的局部接觸，在載荷的作用下，接觸凸峰處的壓力極大，接觸點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)兩表面相互高速滑動(dòng)時(shí)接觸點(diǎn)粘著，在滑動(dòng)剪切力的作用下粘著又被撕脫，粘著、撕脫、再粘著、再撕脫的循環(huán)過(guò)程，便構(gòu)成粘著磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 粘著磨損按表面破壞程度又分為五類： 1)輕微磨損輕微磨損。 當(dāng)粘著點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度比摩擦副兩基件都弱時(shí)，剪切破壞只發(fā)生在粘著結(jié)合面上，表面轉(zhuǎn)移的材料極少。 2)涂抹。涂抹。 當(dāng)粘著點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度大于較軟的金屬的剪切強(qiáng)度時(shí)，剪切破壞發(fā)生在接近粘著結(jié)合面的軟金屬淺層內(nèi)，軟金屬涂抹在硬金屬表

16、面。在液壓泵中，摩擦副采用鋼銅配對(duì)材料時(shí)，常出現(xiàn)“粘銅”現(xiàn)象便屬此類。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 粘著磨損按表面破壞程度又分為五類： 3)擦傷。擦傷。當(dāng)粘著結(jié)合強(qiáng)度比兩基件都高、轉(zhuǎn)移到硬面上的粘著物質(zhì)又拉削軟金屬表面時(shí)，剪切破壞主要發(fā)生在軟金屬的亞表面層內(nèi)，有時(shí)硬金屬亞表面也有劃痕。 4)撕脫。撕脫。當(dāng)粘著結(jié)合強(qiáng)度大于任一基件金屬的剪切強(qiáng)度，而外加剪切應(yīng)力高于粘著結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，剪切破壞發(fā)生在摩擦副兩局部接觸表面，使其變黑失去光澤，液壓泵中常見的“燒盤”現(xiàn)象便屬此類。 5)咬死。咬死。當(dāng)粘著結(jié)合強(qiáng)度比任一基件金屬的剪切強(qiáng)度都高，而且粘著區(qū)域大，

17、以致外加剪切應(yīng)力克服不了粘著結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，摩擦副之間咬死，不再相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 一些理論和實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，摩擦副之間產(chǎn)生的粘著摩損的體積磨損量V與法向載荷W、滑動(dòng)速度v及時(shí)間t成正比，而與較軟材料的屈服極限O0(或布氏硬度HB)成反比。VKWvt / O0 其中K為磨損系數(shù)，由材料及潤(rùn)滑條件決定，變化范圍很大，從102到105。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 圖2.6是某國(guó)產(chǎn)25CY型軸向柱塞泵在額定工況(工作壓力32MPa，轉(zhuǎn)速1500rmin)下作壽命實(shí)驗(yàn)所得到的容積效率

18、隨時(shí)間下降的曲線。從圖中可知，經(jīng)過(guò)3000小時(shí)的額定工況運(yùn)行，由于摩擦副( 包括滑靴-斜盤、缸體-配流盤和柱塞-缸孔三對(duì)主要摩擦副)的粘著磨損，泵的容積效率由開始的0.954下降到0.896，即下降了0.058，這個(gè)下降基本上是線性的，這是因?yàn)槟p量也是隨時(shí)間呈線性增大的緣故。 圖圖2.6 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (2)疲勞磨損。疲勞磨損。 疲勞磨損是在交變載荷作用下金屬表面所產(chǎn)生的疲勞剝落。 在液壓元件中，各類泵和馬達(dá)中的軸承的疲勞剝落，內(nèi)曲線式低速大扭矩液壓馬達(dá)中滾輪(或鋼球)與導(dǎo)軌上出現(xiàn)的疲勞剝落。 在液壓閥中，閥芯與閥座間由于頻繁

19、開關(guān)的交變載荷的沖擊而引起表面疲勞剝落，均是疲勞磨損的典型例子。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (2)疲勞磨損。疲勞磨損。 疲勞磨損是在重復(fù)多次的交變載荷的作用下發(fā)生的，其表現(xiàn)形式是金屬表面的麻點(diǎn)狀和斑塊剝落。疲勞磨損不是隨時(shí)間線性發(fā)展的，而是在初期不太明顯，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后逐步發(fā)展的。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (3)污染磨損。污染磨損。 污染磨損是指液壓系統(tǒng)中進(jìn)入顆粒污染物，引起液壓元件磨損及運(yùn)動(dòng)副卡緊和阻尼孔堵塞等現(xiàn)象。 污染磨損與污染物的性質(zhì)有關(guān)。經(jīng)研究表明，污染物顆粒的硬度越大，破

20、碎強(qiáng)度越大，所造成的磨損危害就越大，圖2-7是某CB-B32型齒泵(額定壓力為2.5MPa，額定流量為25Lmin，額定轉(zhuǎn)速為1480rmin), 在使用32號(hào)透平油，入口溫度為652，污染濃度為300mgL時(shí)，對(duì)各種污染物所得到的泵的容積效率與磨損時(shí)間的關(guān)系曲線。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 由污染物引起的容積效率下降與時(shí)間成線性關(guān)系，可表達(dá)為v=AKt式中：v泵在污染磨損后的容積效率；A泵在完好時(shí)的容積效率；t磨損時(shí)間；K污染磨損系數(shù)。 各種污染物的K值由表2.1給出。 表2.1 各種污染物的磨損系數(shù)K 煤粉煤粉三氧化二鐵三氧化二鐵巖石粉

21、巖石粉AC細(xì)粉細(xì)粉淬火鋼粉淬火鋼粉0.61.01.63.111液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (3)污染磨損。 可見在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，淬火鋼粉與媒粉相比，磨損系數(shù)幾乎相差18倍。污染物顆粒尺寸也是影響污染磨損的主要因素。當(dāng)污染物顆粒尺寸小于摩擦副間隙很多時(shí)，污染物隨油液流過(guò)，不引起磨損。當(dāng)污染物尺寸遠(yuǎn)大于摩擦副間隙時(shí)，顆粒難以進(jìn)入運(yùn)動(dòng)表面之間，也不致引起磨損。當(dāng)污染物尺寸與摩擦副間隙接近時(shí)，污染磨損機(jī)會(huì)最多，磨損也最嚴(yán)重。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (3)污染磨損。污染磨損。 污染物的濃度與

22、污染磨損的關(guān)系也十分密切。 圖2.8是某齒輪泵的壽命與污染物濃度之間的關(guān)系曲線?？梢?，當(dāng)污染物濃度低于10mgL時(shí)，泵磨損輕微，泵的壽命較長(zhǎng)，當(dāng)污染物濃度高于100mgL時(shí)，泵的壽命只有2小時(shí)左右。 圖2.8液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 在此，將主要液壓元件的磨損失效的表現(xiàn)形式，磨損部位列舉如下： (1)軸向柱塞泵和馬達(dá)： 1) 配流盤-缸體摩擦副磨損； 2) 滑靴-斜盤摩擦副磨損； 3) 柱塞-缸孔摩擦副磨損； 4) 軸承磨損或剝蝕； 5) 滑靴變形； 6) 密封件磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與

23、磨損分析 (2)葉片泵和馬達(dá)： 1) 葉片頂部與定子內(nèi)曲線磨損； 2) 葉片與葉片槽之間的磨損； 3) 配流盤與轉(zhuǎn)子之間的磨損； 4) 軸承磨損； 5) 密封件磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (3)齒輪泵和馬達(dá)： 1) 齒輪磨損； 2) 齒輪變形； 3) 側(cè)板磨損； 4) 軸承磨損； 5) 密封件磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (4)低速大扭矩液壓馬達(dá)： 1) 滾輪與導(dǎo)軌間的磨損 (內(nèi)曲線式)； 2) 連桿滑塊與曲軸間的磨損 (曲軸連桿式)； 3) 配流軸與軸套間的磨損 (配流軸式)

24、； 4) 配流盤與轉(zhuǎn)子間的磨損 (端面配流式)； 5) 密封件的磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (5)液壓缸： 1) 活塞桿磨損； 2) 缸體與活塞及密封件磨損； 3) 前端蓋密封件磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 (6)液壓閥： 1) 主閥芯與配合面磨損； 2) 先導(dǎo)閥芯與配合面磨損； 3) 彈簧蠕變或軟化； 4) 密封件磨損。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 3.液壓元件磨損后引起的系統(tǒng)性能劣化。 (1)液壓泵磨損引起的性能變化： 1

25、) 排量下降與壓力不足； 2) 壓力與流量的脈動(dòng)量增大； 3) 速度-負(fù)載剛度下降； 4) 振動(dòng)與噪聲增大； 5) 泵溫與油溫升高； 6) 泄漏油管的泄漏量增大(軸向柱塞泵)。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 3.液壓元件磨損后引起的系統(tǒng)性能劣化。 (2)壓力閥磨損引起的性能變化： 1)調(diào)整壓力下降； 2)壓力波動(dòng)增大； 3)振動(dòng)與噪聲增大； 4)執(zhí)行元件速度下降或不穩(wěn)定。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 3.液壓元件磨損后引起的系統(tǒng)性能劣化。 (3)換向閥磨損引起的性能變化： 1) 內(nèi)泄漏增大；

26、2) 換向不靈； 3) 出現(xiàn)誤動(dòng)作； 4) 出現(xiàn)外泄漏。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 3.液壓元件磨損后引起的系統(tǒng)性能劣化。 (4)液壓缸磨損引起的性能變化： 1) 工作壓力下降； 2) 推力不足； 3) 速度不穩(wěn)定； 4) 外泄漏增大。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 一、摩擦與磨損分析 3.液壓元件磨損后引起的系統(tǒng)性能劣化。 (5)液壓馬達(dá)磨損引起的性能變化： 1) 輸出轉(zhuǎn)速與扭矩下降； 2) 振動(dòng)與噪聲增大； 3) 泄漏管內(nèi)的泄漏量增大； 4) 表面溫度上升； 5) 油溫升高。 液壓故障診斷 2.2 2.2D

27、 液壓元件失效分析的基本方法 二、疲勞斷裂分析 液壓元件的疲勞斷裂失效也是常見的失效模式。斷裂失效一般發(fā)生在液壓元件的壓力容腔(如軸向柱塞泵的缸體、閥的殼體與蓋類零件)，某些受拉、受壓、受彎矩作用的桿件與板件，以及泵或馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。 斷裂失效的特點(diǎn)是受到反復(fù)交變的載荷(這種載荷與元件中作用在容腔或零件上的壓力或力的變化有關(guān))，材料由于疲勞而強(qiáng)度下降，應(yīng)力高出疲勞強(qiáng)度的部位產(chǎn)生裂紋，裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，引起斷裂。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 二、疲勞斷裂分析 圖2-9是某葉片泵轉(zhuǎn)子斷裂的情況，導(dǎo)致斷裂的兩個(gè)基本因素是應(yīng)力集中與交變載荷。 在實(shí)際工作中，可根據(jù)斷口的

28、位置、失效件的材料與熱處理情況，以及負(fù)載的有關(guān)情況分析故障機(jī)理。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 三、振動(dòng)分析 振動(dòng)分析是一種重要的液壓故障分析手段。這種分析方法的基本過(guò)程是用傳感器將液壓系統(tǒng)的壓力與流量的脈動(dòng)量或液壓元件殼體的振動(dòng)信號(hào)(位移、速度及加速度)測(cè)出并記錄下來(lái)，然后通過(guò)譜分析儀作頻譜變換。將這些譜圖與各類標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(正常狀態(tài)及各種典型故障狀態(tài))譜圖作對(duì)比，考察其最接近哪種狀態(tài)。譜分析主要是通過(guò)振幅的變化及振動(dòng)峰值所處頻率的變化來(lái)判斷故障。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 三、振動(dòng)分析 圖2-10是某液壓設(shè)備的壓力脈動(dòng)信號(hào)傅里葉變

29、換頻譜圖。(a)圖是正常狀態(tài)下的譜圖，(b)圖是系統(tǒng)溢流閥磨損并引起系統(tǒng)壓力下降10時(shí)的譜圖。從這兩幅譜圖上可看到，在主振頻率(295.0Hz)上，正常狀態(tài)下的幅值電平是15.93mV，故障狀態(tài)下的幅值電平是11.65mV，產(chǎn)生這種差別的原因是系統(tǒng)壓力下降導(dǎo)致壓力脈動(dòng)能量降低。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 四、鐵譜分析 鐵譜分析是一種很有發(fā)展前途的故障分析方法。鐵譜技術(shù)又叫鐵相學(xué)，其基本分析過(guò)程是讓帶有磨屑的潤(rùn)滑油流過(guò)一個(gè)高強(qiáng)度與高梯度的磁場(chǎng)，利用磁力把鐵磁性磨屑從潤(rùn)滑油中分離出來(lái)，而且按照磨屑顆粒的大小次序沉淀在基片上制成譜片，供觀察和分析用。 可以用鐵譜顯微

30、鏡進(jìn)行觀察或使用光密度計(jì)對(duì)磨屑分布狀況進(jìn)行定量的測(cè)定，也可以用電子顯微鏡進(jìn)行觀察，或用x射線能譜儀及x射線波譜儀對(duì)磨屑中各元素進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。 鐵譜分析可獲得磨損物的數(shù)量、粒度、形態(tài)和成分四種信息，主要用于判定磨損元件及磨損嚴(yán)重程度，以及判定液壓油的污染狀況。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 五、熱象分析 在液壓設(shè)備中，液壓元件的故障大都伴隨著能量損失，如阻塞和泄漏伴隨著流體介質(zhì)壓力能的損失，異常磨損件伴隨著運(yùn)動(dòng)部件機(jī)械能的損失，而這些損失的能量大都以熱能形式釋放出來(lái)。同時(shí)，由于溫度監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)便，可直接監(jiān)測(cè)元件殼體和管道外壁。溫度信號(hào)比較穩(wěn)定，且監(jiān)測(cè)傳感器比較便宜。因此

31、，掌握溫度變化與液壓故障之間的內(nèi)在規(guī)律，利用溫度信息推測(cè)液壓設(shè)備故障具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)利用溫度信息可以從下列方面監(jiān)測(cè)液壓設(shè)備的故障。 液壓故障診斷 2.2 2.2D 液壓元件失效分析的基本方法 五、熱象分析 1.液壓元件異常泄漏。當(dāng)流體介質(zhì)從元件的高壓腔泄漏到低壓腔時(shí)，損失的壓力幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)壓力為18MPa時(shí)，齒輪泵效率下降10，會(huì)引起46的溫升。 2.液壓元件異常磨損。液壓元件，特別是泵和馬達(dá)運(yùn)動(dòng)部件的磨損，由于相對(duì)速度很快，會(huì)引起明顯的溫升。 3.液壓元件的阻塞。當(dāng)流體經(jīng)液壓元件時(shí)，溫升主要由壓降引起，而與流量關(guān)系不大，如果節(jié)流孔阻塞和換向不到位，必引起阻尼

32、增大、壓降增大和溫度升高。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 1.概述。液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中磨損與腐蝕產(chǎn)生的剝落物混入油中，通過(guò)觀察與測(cè)量油液中磨損粉末的形態(tài)、大小、顏色與數(shù)量等可判斷出液壓系統(tǒng)的磨損與腐蝕情況，鐵譜技術(shù)便是常用的油液測(cè)試分析技術(shù)。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 鐵譜技術(shù)用以分離磨粒的裝置如圖4-25所示。通過(guò)微量泵將一定容量的油樣抽入膠管中，然后沿著一傾斜的玻璃鐵譜片，流進(jìn)貯油杯，油樣中的磨粒在玻璃片下的磁鐵作用下，磨粒滯留在鐵譜片上，沿流動(dòng)方向從大到小分布，不同大小磨粒沿磁場(chǎng)方向呈鏈狀排列。 液壓故障診

33、斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 現(xiàn)代分離和分析磨粒的儀器有直讀式鐵譜儀、分析式鐵譜儀和在線式鐵譜儀三種。 直讀式鐵譜儀直讀式鐵譜儀主要用來(lái)直接檢測(cè)油樣中磨粒的濃度及尺寸分布，僅能作磨粒的定量分析。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，能快速測(cè)定，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用。 分析式鐵譜儀分析式鐵譜儀主要用來(lái)制備鐵譜片，以供對(duì)磨粒進(jìn)行定性觀測(cè)和定量分析。其優(yōu)點(diǎn)是可以精細(xì)、準(zhǔn)確地考察鐵譜片上各種磨粒的類型、形態(tài)、成分以至微量元素。 在線式鐵譜儀在線式鐵譜儀則直接與被監(jiān)控的系統(tǒng)相接，無(wú)需采集油樣就能對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。其優(yōu)點(diǎn)不僅是方便，而且具有監(jiān)控的連續(xù)性和適時(shí)性，因此在固定式機(jī)械設(shè)備和機(jī)械加工流水線上很適

34、用。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 用直讀式鐵譜儀作定量分析時(shí)，表明磨損變化程度的特征量為Ig、Is和Id。 總磨損指數(shù) Ig : Ig DLDs 磨損嚴(yán)重性指數(shù) Is : Is DLDs 磨損度指數(shù)Id: Id(DLDs)(DLDs)DL2Ds2式中：DL大于3m的磨粒含量，即鐵譜儀上光密度或濃度讀數(shù)值；Ds小于5m的磨粒含量。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 通過(guò)分析 Ig、Is和Id 值是否出現(xiàn)突然升高的趨勢(shì)，可鑒別不正常磨損狀態(tài)是否發(fā)生。大于5m的磨粒大量出現(xiàn)，是嚴(yán)重磨損狀態(tài)的征兆，當(dāng)出現(xiàn)尺寸為1mm的磨粒時(shí)，表

35、明機(jī)器已處于災(zāi)難性的磨損狀態(tài)，故障就要發(fā)生。 用鐵譜技術(shù)作定性分析時(shí)，根據(jù)磨損機(jī)理，通常將磨損分為粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損，磨損產(chǎn)生的各類磨粒及形態(tài)可參見表46。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 2.鐵譜技術(shù)在液壓故障診斷中的應(yīng)用。 (1)打包機(jī)液壓系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。 該設(shè)備液壓系統(tǒng)采用鐵譜技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，從油箱取樣，開始3周每周取一次樣，以后每4周取一次樣。將其鐵譜分析讀數(shù)結(jié)果繪成累積磨損量和磨損嚴(yán)重性歷時(shí)變化曲

36、線，如圖426所示。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 2.鐵譜技術(shù)在液壓故障診斷中的應(yīng)用。 由圖中曲線變化趨勢(shì)可看出，該設(shè)備液壓系統(tǒng)從開始運(yùn)行到接近A點(diǎn)這段時(shí)間里，Ig、Is沿直線趨勢(shì)變化。這說(shuō)明磨損比較穩(wěn)定，屬正常工作狀態(tài)。但運(yùn)行到A點(diǎn)以后，在A、B這段時(shí)間里，Ig與Is曲線斜率發(fā)生突變，這說(shuō)明整個(gè)液壓系統(tǒng)從A點(diǎn)開始出現(xiàn)異常磨損狀態(tài)。 經(jīng)鐵譜分析，還查明B點(diǎn)油樣中除發(fā)現(xiàn)大塊黑的炭質(zhì)碎屑外，其他金屬磨粒均正常。使用單位懷疑油質(zhì)不純，現(xiàn)得到證實(shí)。經(jīng)重新?lián)Q了新油后，液壓系統(tǒng)又恢復(fù)到正常磨損狀態(tài)，并由此得出該系統(tǒng)須每年換兩次油的結(jié)論。 液壓故障診斷 2.2 2.2

37、E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 (2)大型多頭柱塞式模鍛機(jī)液壓系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。 在動(dòng)力部件濾杯處取油樣，每周一次不間斷地采集，經(jīng)鐵譜分析后的累積磨損總量和磨損歷時(shí)變化曲線如圖4-27所示。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 (2)大型多頭柱塞式模鍛機(jī)液壓系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。 由圖可以看出，開始Ig、Is段曲線較陡，這是由于操作無(wú)經(jīng)驗(yàn)采樣錯(cuò)誤造成的，然后轉(zhuǎn)正常狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行至A點(diǎn)之后，Ig、Is曲線變陡，說(shuō)明產(chǎn)生異常磨損狀態(tài)，經(jīng)鐵譜分析查明這段油樣中有外部污染碎屑侵入，說(shuō)明油箱某處密封不良及過(guò)濾器過(guò)濾性能變差。在對(duì)該液壓系統(tǒng)重新排油清洗，更換液壓油和濾油器之后，液壓系統(tǒng)又恢復(fù)至正常磨損狀態(tài)。圖中1119周內(nèi)磨粒正常，2024周內(nèi)雖有所變化但仍屬穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)。25周以后出現(xiàn)大的陡變。鐵譜分析表明，沒(méi)有不正常的磨粒，這說(shuō)明很可能是過(guò)濾器發(fā)生了故障，將過(guò)濾器取出檢查，果然是過(guò)濾器失效。在更換了新過(guò)濾器后，Ig、Is曲線又趨正常。 液壓故障診斷 2.2 2.2E 精密診斷法 一 元件磨損的鐵譜分析 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)鐵譜技術(shù)分析出的磨粒形態(tài)、顏色和種類等信息，還可準(zhǔn)確地鑒別磨損與故障的部位，以及產(chǎn)生的原因。 如在采用斜盤式軸向柱塞泵的液壓系統(tǒng)中，經(jīng)鐵