工程機械液壓系統(tǒng)可靠性分析

工程機械液壓系統(tǒng)可靠性分析

中圖分類號：TH6文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2022）08（c）-0000-00

液壓技術在工程機械中已經(jīng)得到廣泛的應用，但是在應用中除了會有更高的效率外，還會存在一些問題。最主要的就是故障診斷難度大，降低系統(tǒng)運行牢靠性，進而會對工程機械運行效果產(chǎn)生不良影響。想要確保工程機械可以在特定條件下長期有效運行，削減故障消失的概率，就必需要做好對系統(tǒng)牢靠性的討論，實行措施來提高系統(tǒng)運行綜合效果。

1工程機械液壓系統(tǒng)故障分析

工程機械液壓系統(tǒng)在應用過程中，一旦消失故障在診斷方面會存在較大難度，這樣以提高系統(tǒng)運行效果為目的，就需要從設計、生產(chǎn)、調(diào)試以及運行等環(huán)節(jié)進行討論，提高系統(tǒng)運行的牢靠性，降低故障發(fā)生概率。通過提高液壓系統(tǒng)牢靠性，便可以避開后期故障發(fā)生后的診斷與處理，削減工作量與管理難度。工程機械液壓系統(tǒng)常見故障根據(jù)發(fā)生方式不同主要可以分為四類，即先天性故障、后天性故障、突發(fā)故障以及漸發(fā)故障。其中先天性故障即由于液壓系統(tǒng)存在設計缺陷與結(jié)構缺陷；后天性故障即系統(tǒng)使用方式不對，或者實際不滿意運行條件；突發(fā)故障則大多是由于元件損壞造成；漸發(fā)故障是由于構件服務壽命到期，而慢慢消失故障[1]。從系統(tǒng)牢靠性角度分析，對系統(tǒng)進行優(yōu)化，來克服系統(tǒng)設計階段存在的問題，然后通過規(guī)范操作，便可以確保工程機械液壓系統(tǒng)的正常運行。

2工程機械液壓系統(tǒng)牢靠性分析

對于大多數(shù)工程機械液壓系統(tǒng)來說，其均為可修理系統(tǒng)，因此在對其進行牢靠性設計時，用從廣義牢靠性角度分析，即設計內(nèi)容包括機械系統(tǒng)整個壽命期，包括牢靠性與修理性。有效度為衡量廣義牢靠性的尺度，即在規(guī)定條件內(nèi)使用時，某時刻t具有或維持其功能的概率，記為A（t）或者A，為時間函數(shù)。其中，又可以分為瞬時有效度、穩(wěn)態(tài)有效度與平均有效度，一般提高液壓系統(tǒng)牢靠性，主要目的就是產(chǎn)品長時間使用有效度，則可用公式表達：A=tb/tb+tt，其中tb表示平均無故障工作時間，tt表示平均修理時間[2]。

對于工程機械液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)來看，產(chǎn)品牢靠度R（t）與修理度M（t）滿意指數(shù)分布要求，可以用公式表示：tb=1/λ，tt=1/μ，其中λ表示故障率，μ表示修復率。因此，可以確定有效度表達公式為：A=μ/μ+λ。想要提高產(chǎn)品有效度，必需要降低其故障率，并提高修理率，即需要對工程機械液壓系統(tǒng)牢靠性與修理度進行討論分析。

3工程機械液壓系統(tǒng)牢靠性設計分析

3.1方案設計

主要以系統(tǒng)功能作為討論基礎，在方案擬定階段來充分發(fā)揮主觀能動作用，對各項因素進行綜合分析，降低系統(tǒng)設計的難度。即削減系統(tǒng)設計所用元件數(shù)量，降低系統(tǒng)設計難度，并滿意基礎功能設計需求。第一，保證設計理論的先進性。應選擇比較先進的設計理念，如應用應力-強度分布干涉理論，來確定零件相關參數(shù)，達到延緩疲憊失效的目的。其次，提高零件設計合理性。確保系統(tǒng)所用零件的合理性，包括材質(zhì)選擇的精確?????性，如摩擦副選擇用高強韌耐磨材料，或者是過濾器選擇用過濾性能良好的材料，均可以提高系統(tǒng)設計牢靠性。同時也需要確保液壓元件性能的標準性，確保其具有較高的牢靠性。第三，提高系統(tǒng)密封與自動凈化力量。液壓系統(tǒng)運行故障大多是由于介質(zhì)污染，因此在設計時需要提高其抗污染性能，選擇用密封性能良好的元件，配置先進的介質(zhì)過濾技術，并安裝油水分別裝置等[3]。

3.2參數(shù)設計

第一，容差設計。利用合理選擇工作點方法，將元器件輸出性能波動掌握在允許范圍內(nèi)，通過對常見誤差因素自身波動的掌握，來提高系統(tǒng)運行牢靠性。其次，降額設計。即有目的的來降低部分元器件的使用規(guī)范，將其調(diào)整到額定工況以下條件狀態(tài)下運行，達到降低失效概率的目的，來提高系統(tǒng)運行牢靠性。第三，熱設計。在系統(tǒng)運行過程中溫升也是導致液壓系統(tǒng)失效的主要緣由，因此需要做好溫度參數(shù)的設計，避開消失特別溫升的狀況。

3.3結(jié)構設計

3.3.1簡易化

為降低系統(tǒng)結(jié)構的簡單程度，在設計前可以確定一個機械液壓系統(tǒng)牢靠性框圖，其為n個子系統(tǒng)與部件組成的串聯(lián)結(jié)構，第i個子系統(tǒng)與部件牢靠性記為Cei，系統(tǒng)牢靠性則可以表示為：

串聯(lián)系統(tǒng)牢靠性為各個子系統(tǒng)牢靠性的乘積，則系統(tǒng)結(jié)構簡單程度越低，其包含的串聯(lián)環(huán)節(jié)越少，系統(tǒng)也就具有更高的牢靠性。假設一個機械液壓系統(tǒng)牢靠性框圖為n個子系統(tǒng)與部件組成的并聯(lián)結(jié)構，則第i個子系統(tǒng)與部件牢靠性可以記為Cei，系統(tǒng)牢靠性則可以表示為：

并聯(lián)子系統(tǒng)不斷增加，必定會降低各子系統(tǒng)對系統(tǒng)牢靠性的貢獻程度，因此在設計時可以選擇用2～3個并聯(lián)來提高系統(tǒng)牢靠性。

3.3.2抗干擾設計

將系統(tǒng)工作狀態(tài)與環(huán)境干擾作為討論對象，總結(jié)以上閱歷，來實行有效的防備措施設計，設計方向為負載效應、環(huán)境防護等，并考慮關聯(lián)效應與耦合效應影響內(nèi)干擾等因素[4]。通過設計來盡量避開各類干擾因素的消失，并將其掌握在允許范圍內(nèi)。

3.3.3人機工程設計

液壓系統(tǒng)故障很大一部分緣由是由于操作失誤，而人為差錯消失的緣由之一就是設計不合理，因此設計時需要提高人機工程的合理性。即對人生理與心理特點進行分析，對液壓系統(tǒng)人機界面設計進行優(yōu)化，包括信息顯示器、作業(yè)空間、掌握器等，來提高系統(tǒng)操作的便利性與有效性，盡量避開由于人為誤差而消失系統(tǒng)故障的問題。

4工程機械液壓系統(tǒng)使用與修理牢靠性分析

4.1系統(tǒng)污染掌握

液壓油污染對系統(tǒng)牢靠性具有很大影響，大部分系統(tǒng)故障是由液壓油污染誘發(fā)，因此在使用與修理階段，需要重點做好對液壓系統(tǒng)清潔度的掌握，將管理措施落實到生產(chǎn)、配置、適用與修理等不同階段。系統(tǒng)裝配前需要對管路、郵箱、接頭以及液壓元件等進行全面清潔，尤其是液壓集成閥塊，需要徹底清除掉其內(nèi)部油道表面存有的尖角與毛刺。裝配完成后則應對整個系統(tǒng)進行沖洗，對系統(tǒng)內(nèi)殘留的污染物進行全面清除。另外，還應安裝過濾裝置，在對系統(tǒng)加油時，需要進行過濾處理。

4.2修理階段掌握

工程機械液壓系統(tǒng)修理階段的優(yōu)化，主要目的就是降低系統(tǒng)故障后，診斷與處理難度。因此應盡量選擇用互換性好的標準化零部件，提高系統(tǒng)拆裝的便利性，降低各部件拆裝的難度，并且裝配配對要易于識別。同時，對于易消失故障的部位，四周應預留出足夠的檢測空間與修理空間，在修理某零部件時，盡量不要對四周部件造成影響。另外，提高系統(tǒng)故障可檢測性，在設計階段依據(jù)故障模式與影響分析，確定故障樹圖，便于后期故障的查找與診斷，提高故