《機電設備故障診斷與維修》（王仲）527-2 教案 第14課 液壓系統(tǒng)的故障診斷

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課題液壓系統(tǒng)的故障診斷課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）掌握液壓系統(tǒng)的故障特征、液壓系統(tǒng)故障診斷的步驟和方法（2）能夠進行液壓飛輪系統(tǒng)的拆卸素質(zhì)目標：通過對液壓系統(tǒng)故障特征及故障診斷的學習，培育學生崇尚技藝、求實創(chuàng)新的職業(yè)品質(zhì)，培養(yǎng)勇于挑戰(zhàn)、潛心鉆研的工匠精神教學重難點教學重點：液壓系統(tǒng)的故障特征，液壓系統(tǒng)故障診斷的步驟和方法教學難點：液壓系統(tǒng)的故障特征，液壓系統(tǒng)故障診斷的步驟和方法教學方法案例分析法、問答法、討論法、講授法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計第1節(jié)課：→→→傳授新知（35min）第2節(jié)課：→任務實施（20min）→實操練習（15min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學過程主要教學內(nèi)容及步驟設計意圖第一節(jié)課課前任務【教師】布置課前任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務請大家了解液壓系統(tǒng)的組成和工作原理等相關內(nèi)容?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，使學生了解本次課的主要內(nèi)容，增加學生的學習興趣考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】班干部報請假人員及原因培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況問題導入（8min）【教師】介紹液壓系統(tǒng)的應用領域，以及液壓系統(tǒng)的故障診斷與維修的重要性，然后提出相關問題液壓系統(tǒng)是機電設備過程控制系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)，其在工業(yè)自動化領域的應用日趨廣泛。液壓系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，不僅會導致機電設備自身受損、產(chǎn)品質(zhì)量下降、生產(chǎn)線停工，還會造成環(huán)境污染、帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至會危及人身安全。在工業(yè)自動化領域，液壓系統(tǒng)的應用極為普遍，圖4-1中的機電設備都應用了液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)在不同的應用環(huán)境中會出現(xiàn)不同的故障，且系統(tǒng)中某一元件發(fā)生故障往往會導致一系列元件發(fā)生故障。因此，需要采取有效的方法對液壓系統(tǒng)進行故障診斷。一個完整的液壓系統(tǒng)由哪些部分組成？【學生】聆聽、思考、回答通過問題導入的方法，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知

（35min）【教師】講解液壓系統(tǒng)的故障特征、液壓系統(tǒng)的故障診斷步驟和方法等相關內(nèi)容液壓系統(tǒng)是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動系統(tǒng)，屬于自動控制系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng)。一個完整的液壓系統(tǒng)由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和傳動介質(zhì)組成。動力元件：屬于一種能量轉(zhuǎn)換裝置，是將電動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能的液壓元件。最常見的動力元件是液壓泵。執(zhí)行元件：把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的液壓元件。執(zhí)行元件可以是做直線運動的液壓缸，也可以是做回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達?？刂圃簩σ簤合到y(tǒng)中流體的壓力、流量和流動方向進行控制和調(diào)節(jié)的液壓元件，如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等液壓控制閥。這些液壓控制閥的不同組合能使液壓系統(tǒng)完成不同的功能。輔助元件：上述三個組成部分以外的其他液壓元件，如液壓油管、管接頭、油箱、濾油器、油霧器、密封圈等。它們能使液壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作。傳動介質(zhì)：傳遞能量的流體，即液壓油。液壓系統(tǒng)的故障特征1．機電設備調(diào)試階段液壓系統(tǒng)的故障特征1）新研制的機電設備?【多媒體】PPT圖片展示，案例法講解新研制機電設備液壓系統(tǒng)的故障特征，并分析原因【教師】案例法講解新研制機電設備液壓系統(tǒng)的故障特征【學生】觀看、聆聽、思考、記錄在調(diào)試階段，新研制的機電設備的液壓系統(tǒng)在設計、制造、裝配、管理等各環(huán)節(jié)都存在諸多問題，且各類問題交織在一起，導致故障較多且較為復雜，主要表現(xiàn)為以下6點。①液壓油在管接頭和液壓元件的端蓋連接處泄漏嚴重。②執(zhí)行元件運動速度不穩(wěn)定，忽快忽慢。③污染物堵塞導致液壓控制閥的閥芯卡死或運動不靈活，執(zhí)行元件動作失靈。④液壓控制閥的阻尼小孔堵塞，造成壓力不穩(wěn)定。⑤液壓控制閥漏裝彈簧、密封圈，造成控制失靈，甚至接錯管路致使液壓系統(tǒng)動作錯亂。⑥液壓系統(tǒng)設計不完善或液壓元件選擇不當，使整個液壓系統(tǒng)連接不匹配，造成液壓系統(tǒng)發(fā)熱、各部件動作不協(xié)調(diào)等。2）定型機電設備在調(diào)試階段，定型機電設備的液壓系統(tǒng)故障率低，其故障主要是由工人在搬運過程中或在裝配時不小心造成的。這些故障簡單，容易排除，主要表現(xiàn)為以下5點。?【教師】開展主題討論：結(jié)合教材，請同學們分組討論、總結(jié)定型機電設備液壓系統(tǒng)的故障特征?【學生】結(jié)合教材及課程資源，分組討論?【教師】巡回指導，查看各小組討論情況【教師】根據(jù)學生討論結(jié)果進行總結(jié)【學生】聆聽、思考、記錄①液壓元件外部有液壓油泄漏。②液壓元件內(nèi)部空氣未排凈，導致液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定。③液壓油管和油箱內(nèi)的污染物沒有清理干凈，導致污染物進入各液壓元件中，造成液壓元件堵塞。④由于工人在裝配時疏忽大意，部分液壓元件被錯裝或漏裝，導致液壓系統(tǒng)無法運轉(zhuǎn)。⑤液壓控制閥加工精度差、動作不靈活。2．機電設備運行階段液壓系統(tǒng)的故障特征機電設備經(jīng)過調(diào)試后，便進入了運行階段。機電設備在不同運行階段液壓系統(tǒng)的故障特征也不同。1）機電設備運行初期液壓系統(tǒng)的故障特征?【你問我答】開展“你問我答”活動，介紹機電設備運行期間液壓系統(tǒng)故障特征，結(jié)合教材，教師提出故障原因或故障現(xiàn)象，學生回答對應的故障現(xiàn)象或故障原因【教師】隨機說出故障原因或故障現(xiàn)象【學生】聆聽、思考、回答①管接頭因振動而松脫，導致管接頭處液壓油泄漏。②密封圈因自身質(zhì)量問題或因裝配不當而被損傷，導致密封圈密封不嚴。③液壓元件內(nèi)的毛刺、切屑等污染物在液壓油的沖擊下脫落，堵塞液壓控制閥或濾油器，造成壓力和速度不穩(wěn)定。④液壓系統(tǒng)負荷大或外界環(huán)境散熱條件差，導致液壓油溫度過高或泄漏。2）機電設備運行中期液壓系統(tǒng)的故障特征機電設備運行中期屬于正常磨損階段，這個階段液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)最佳，故障率最低。該時期的故障原因主要是未定期更換液壓油或液壓油被污染。3）機電設備運行后期液壓系統(tǒng)的故障特征機電設備運行后期液壓系統(tǒng)的故障率較高，其故障特征主要表現(xiàn)為：液壓系統(tǒng)工作頻率的加快和負荷的加大，導致部分液壓元件磨損嚴重、液壓油管及密封圈老化，易造成液壓油泄漏、液壓系統(tǒng)停止運行、液壓油管爆炸等故障。此外，在機電設備運行初期和后期，液壓系統(tǒng)還會經(jīng)常發(fā)生明顯的突發(fā)性故障，如液壓元件內(nèi)彈簧突然折斷、液壓油管破裂、密封圈損壞等。而這些故障產(chǎn)生的原因也較為明顯，如機電設備發(fā)生碰撞、安裝不當、維護不良，以及操作人員的操作錯誤等。二、液壓系統(tǒng)的故障診斷步驟和方法液壓系統(tǒng)的故障診斷是一個復雜的問題，要遵循一定的步驟和方法有規(guī)律地進行，以提高診斷效率和準確性。?【多媒體】PPT流程圖展示液壓系統(tǒng)故障診斷步驟，詳情見教材，并介紹各個步驟的作用【教師】結(jié)合PPT講解液壓系統(tǒng)故障診斷步驟【學生】聆聽、思考1．液壓系統(tǒng)的故障診斷步驟液壓系統(tǒng)的故障診斷包括熟悉性能和工作原理、詢問操作者、觀察現(xiàn)場、查閱技術檔案、歸納分析、組織實施、經(jīng)驗總結(jié)、納入技術檔案8步。1）熟悉性能和工作原理在查找故障原因之前要熟悉機電設備的性能和液壓系統(tǒng)的工作原理。2）詢問操作者到現(xiàn)場詢問操作者機電設備出現(xiàn)故障前后的工作狀況及異常現(xiàn)象，產(chǎn)生故障的部位和故障現(xiàn)象，同時了解過去對這類故障的排除情況。3）觀察現(xiàn)場在觀察現(xiàn)場情況時，如果機電設備還能啟動運行，就啟動機電設備，然后查找故障部位、觀察故障現(xiàn)象等。4）查閱技術檔案查閱技術檔案，查找與本次故障現(xiàn)象相似的歷史記載。5）歸納分析對由詢問操作者、觀察現(xiàn)場和查閱技術檔案得到的情況進行綜合分析，找出產(chǎn)生故障的可能原因。6）組織實施在摸清情況的基礎上，制訂出切實可行的故障排除措施，并組織實施。7）經(jīng)驗總結(jié)對故障進行分析、排除并取得成功后，總結(jié)本次故障診斷的經(jīng)驗。8）納入技術檔案將本次產(chǎn)生故障的現(xiàn)象、部位及排除方法納入技術檔案，以便今后查閱。2．液壓系統(tǒng)的故障診斷方法在進行液壓系統(tǒng)的故障診斷時，應根據(jù)故障現(xiàn)象逐步縮小可疑范圍，即先確定故障區(qū)域和部位，再確定發(fā)生故障的液壓元件。液壓系統(tǒng)的故障診斷方法包括簡易診斷法和精密診斷法兩種。1）簡易診斷法簡易診斷法又稱主觀診斷法，是指維修人員利用簡單的診斷儀器和個人的實踐經(jīng)驗對液壓系統(tǒng)的故障原因和部位進行診斷。簡易診斷法是普遍采用的方法，可概括為看、聽、摸、問、閱。?【接龍活動】教師隨機選擇5位學生，結(jié)合教材依次說出簡易診斷法看、聽、摸、問、閱的具體診斷過程【學生】依次起立，大聲回答【教師】聆聽、點評、總結(jié)①看?？匆簤合到y(tǒng)工作的真實現(xiàn)象，包括看執(zhí)行元件運動速度有無變化和異?，F(xiàn)象，看各測壓點的壓力值大小和波動情況，看液壓油是否清潔和油量是否滿足要求，看液壓油是否泄漏，看各執(zhí)行元件工作時有無跳動等異?，F(xiàn)象，看加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格等。②聽。用聽覺來判別液壓系統(tǒng)的工作是否正常，包括聽噪聲是否過大，聽液壓元件是否有“尖叫聲”，聽液壓缸活塞是否有撞擊缸底的聲音，聽液壓元件內(nèi)部是否有連續(xù)不斷的泄漏聲等。③摸。用手摸正在工作的液壓元件表面，包括摸液壓泵泵體、油箱和液壓控制閥是否燙手，摸執(zhí)行元件和液壓油管有無振動等。④問。詢問機電設備操作者，了解機電設備平時的運行狀況，包括問液壓油的更換時間，問發(fā)生故障前液壓控制閥的調(diào)節(jié)情況，問發(fā)生故障前液壓元件的更換情況，問過去常出現(xiàn)的故障類型和排除情況等。⑤閱。查閱機電設備技術檔案中有關故障分析和維修的記錄。通過上述程序，維修人員在詳細了解機電設備故障情況后，結(jié)合實際維修經(jīng)驗和判斷能力，可對故障進行簡單分析。2）精密診斷法精密診斷法又稱客觀診斷法，是在簡易診斷法的基礎上，采用各種監(jiān)測儀器對有疑問的異?，F(xiàn)象進行深入分析，從而找出故障原因。精密診斷法可診斷憑感覺器官無法診斷的疑難故障，也能為預防維修提供信息。?【多媒體】PPT圖片展示檢測儀器，詳情見教材，并介紹監(jiān)測儀器的用途精密診斷法的具體診斷過程為：使用監(jiān)測儀器先對液壓元件進行監(jiān)測，然后把監(jiān)測儀器測量到的數(shù)據(jù)輸入分析軟件，分析軟件再根據(jù)數(shù)據(jù)分析出被監(jiān)測執(zhí)行元件的各項技術參數(shù)，最后診斷出此執(zhí)行元件的工作情況。監(jiān)測儀器種類很多，包括壓力傳感器、流量傳感器、速度傳感器、位移傳感器、位置傳感器、油溫監(jiān)測儀、油位監(jiān)測儀、振動監(jiān)測儀等。【視野拓展】針對較復雜的液壓系統(tǒng)，可以應用邏輯流程圖法診斷液壓系統(tǒng)的故障。其診斷流程為：首先由維修專家設計邏輯流程圖，其次將邏輯流程圖設計成程序輸入計算機中儲存，當某個部位出現(xiàn)不正常的技術狀態(tài)時，計算機便可幫助人們及時找到產(chǎn)生故障的部位和原因。當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)液壓缸無動作的故障時，就可以根據(jù)邏輯流程圖法診斷故障部位，找到故障發(fā)生的真實原因?！緦W生】聆聽、思考、理解、記錄通過PPT圖片展示+案例法講解，更加清晰易懂，便于學生理解、掌握通過學生自主討論總結(jié)，加深學生對定型機電設備液壓系統(tǒng)的故障特征的理解通過你問我答活動，學生能與教師深度互動，學生學習效果較好PPT展示能夠讓學生一目了然學習到液壓系統(tǒng)故障診斷各個步驟借助接龍活動提高學生學習興趣，通過鼓勵學生，增強學生的自信心第二節(jié)課任務導入（5min）【教師】現(xiàn)場展示液壓飛輪系統(tǒng)、專用拆卸工具，并對其進行簡單介紹，然后布置任務“液壓飛輪系統(tǒng)的拆卸”請同學們運用所學知識，在實訓室利用相關設備完成液壓飛輪系統(tǒng)的拆卸任務?！緦W生】聆聽、記錄使用任務驅(qū)動法教學，通過展示實訓平臺，讓學生對實訓設備有所了解任務實施（20min）【教師】介紹液壓飛輪系統(tǒng)的拆卸的步驟一、實施方案1．組織形式每8～10位學生組成一組，以組為單位進行液壓飛輪系統(tǒng)的拆卸。2．作業(yè)準備液壓飛輪系統(tǒng)、專用拆卸工具。二、操作步驟【示范】教師邊講實操步驟，邊示范重點操作步驟1完全縮回液壓缸。可通過使機電設備回到初始狀態(tài)來實現(xiàn)，即讓挖掘機挖斗、舉升機舉升機構(gòu)、吊車吊臂等機械動作部件回到原始工位。步驟2卸下液壓系統(tǒng)壓力。具體操作為：先使液壓系統(tǒng)中各液壓控制閥回到原位，然后切斷電氣控制信號，最后斷開液壓泵電源。此時，部分回路中可能殘留壓力，可使用快換接頭，接通預留卸壓口進行進一步卸壓。步驟3確定拆卸次序。為防止液壓元件的拆卸對電氣元件造成損壞，應先拆卸電氣系統(tǒng)，再拆卸液壓系統(tǒng)。步驟4拆卸電氣系統(tǒng)，即控制器，應按照信號傳遞路線來拆卸。拆卸次序為：電源線路→主液壓泵控制線路→飛輪液壓泵控制線路→液壓控制閥控制線路。拆卸過程中應注意對電氣元件、電線及接口的保護，以防液壓油污染、外力損壞等發(fā)生。步驟5拆卸液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的拆卸順序應為先易后難，先拆卸容易拆卸的元件，給難拆卸的元件留有足夠的扳手空間。若無扳手空間需求，可先從動力元件開始拆卸。本液壓系統(tǒng)液壓元件的拆卸次序為：動力元件→控制元件→輔助元件→執(zhí)行元件。拆卸動力元件：拆卸主液壓泵和輔助液壓泵，拆拆卸控制元件：拆卸液壓控制閥。由于液壓控制閥中的相連部件和接口多，且連接處屬于精密配合，因此，在拆卸過程中應備好油棉，防止表面劃傷。拆卸輔助元件：此液壓系統(tǒng)的輔助元件為蓄能器，注意要在拆卸前將蓄能器中的液壓油排凈。卸過程中應防止液壓泵中的油液溢出。拆卸執(zhí)行元件：此液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件為液壓馬達。【注意】拆卸液壓系統(tǒng)時應注意以下幾點。①拆卸液壓元件前應選一個合適的容器，用以盛放液壓油。液壓油倒入容器后，應放在可靠的位置，以免造成油料浪費。②在拆卸任一元件后都應拆卸相應的液壓油管，而在拆卸液壓油管時，應用干凈的抹布或橡皮塞將液壓油管堵牢，不得用破布堵塞，以防污染物進入液壓油管。③如果需要拆卸液壓缸，注意不要將活塞硬性地從缸體中打出，以免損壞表面。④拆卸組合件時，應確定或標識好裝配時的位置后再拆卸?！緦W生】學習相關操作步驟，如遇問題可詢問老師【教師】巡堂輔導，及時解決學生遇到的問題通過教師示范操作，讓學生了解實操過程及實操過程中的注意事項，將所學知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學生的實操能力實操練習（15min）【教師】