设备液压系统常见故障诊断与处理学习PPT教案.pptx
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1、设备液压系统常见故障诊断与处理 本文着重介绍了液压系统一些常见故障的诊断和注意事项、以及遇到问题时应检查的部位和处理方法,以此来实现用最少的人力、物力和财力,而让设备发挥出最大的效益,努力实现设备事故为零的目标。 设备采用液压系统作为完成其特定功能的一种机械传动方式,液压系统的正确使用和维护取决于对液体性质和元件功能的深入了解;而基于对液压系统深入了解才能合理制定无轨设备的点检规程,从而保证和实现无轨设备用最少的人力、物力、财力发挥出最大的经济效益。 液压液压系统所发生的故障,在故障的早期,系统都有一些问题症状表现出来,及时发现处理这些小的问题,从而预防事故的发生,应是设备管理人员、操作人员、
2、维护人员的主要工作。液压装置维护次数的确定,是根据经验来确定的,所以找出它们的规律非常重要。 系统的日常维护与检查,是发现问题的主要手段和方法,定期检查的主要内容有:液压油、油过滤器、油箱、油泵、阀类、液压缸、蓄能器、配管、橡胶软管和塑料管松动、检测元件、电气方面。而现场与维修工作是实现和保障液压系统正常运行的重要方法;现场与维修工作的要点是: 1、清扫(排除杂质)、防锈、防止损伤及保持清洁度十分重要。 2、正确的使用工具,必要时准备特殊工具。 3、拆卸、组装、修理及调整方法与次序必须正确执行。 4、要努力改进工作;对故障零件不仅仅是更换,而且要研究故障原因,力求改进。 通过正确合理的维护保养
3、,找出液压装置故障发生的规律,并不断的改进工作方法,以降低故障率和维修费用,掌握协调按计划检修的要领,力争实现故障为零的标,使工作不断增强活力。熟悉和掌握液压技术成为实现液压设备预知维修的基础,是管理的重心所在,是完成各项管理和维护保养工作的必要条件,对设备而言,液压系统的好坏,直接影响车辆的工作效率,关系到生产能否顺利进行;设备液压系统的故障主要有以下几个方面:一、液压油的故障。 据统计,液压装置的故障,70%与液压油有关,而且这70%中约90%是由于杂质所造成的。液压油的检查内容主要有以下几点:液压油的清洁度、颜色、粘度和稠度;此外还的气味。 液压油从高压侧流向低压侧而没有作机械功时,液压
4、系统内就会产生热。液压油温度过高,会使很贵的密封件变质和油液氧化至失效,会引起腐蚀和形成沉积物,以至堵塞阻尼孔和加速阀的磨损,过高的温度将使阀、泵卡死,高温还会带来安全问题。 借助对油箱内油温的检查,有时可以在严重的危害未发生前使系统故障得以消除。在大多数系统里,溢流阀是主要的发热源,减压阀通过的流量太大也是引起发热的另一个主要原因。由于效率低与能量损失有关,因此,检查工作温度就可知道是否存在效率低的问题。 二、压油的污染是造成液压系统寿命降低和故障产生的元凶 对液压系统而言,油液中污染物的控制是一个主要工作,液压油是液压功率传递介质,是遍布整个系统中,油液的污染无时无刻不在影响整个系统。 主
5、要污染物如下:21 固体颗粒污染 存在于液压油中的固体颗粒有金属的也有非金属的,不论是金属的还是非金属的都能对系统产生很大的破坏作用。 例如有材料磨损,小颗粒导致磨擦副间隙扩大造成系统失效;有冲刷磨损,是高速流的冲击造成元件功能破坏;有疲劳磨损,贴合的金属表面疲劳剥落,齿轮泵最为突出;有粘着磨损,是油膜太薄金属与金属表面发热造成粘着破坏。污染物可以堵塞节流孔或喷嘴,造成系统失效。 经常见到的故障现象有:阀类元件的滑阀被卡死,造成工作不能转换;伺服阀的喷嘴被堵死,造成伺服系统失效,在飞机和潜艇上多次发生此类故障;运动密封件的胶圈漏油;液压泵和液压马达的磨擦副破坏造成效率降低,温度升高以及工作失效
6、等等。清除油液中与元件配合间隙相当尺寸的固体颗粒,可对系统产生的良好效果,美国Pall公司的试验结果如表1。表1元 件效 果泵/马达泵和马达的寿命提高410倍液力传动元件寿命提高410倍阀阀的寿命提高5300倍滚子轴承疲劳寿命延长50倍径向轴承轴承寿命延长10倍油液延长寿命10倍 当前的液压系统已经发展到高精度、高压、小型化阶段,元件的配合间隙已到5m,甚至到2m的尺寸,高精度的净化已成为必要措施,否则固体污染颗粒的危害就更大。22 水污染 水对液压系统的危害也是相当严重的,它可使油液粘度下降,破坏油膜,引起严重的机械磨损;可产生酸性物质,增加油液的酸值,对系统增加腐蚀;在低温下,游离水常以冰
7、块形式存在,会引起运动件被卡住;水的含量超过300ppm就可以引起碳素钢或合金钢生锈,造成滑阀被卡死,操纵系统无法正常工作,现实中发生过飞机起落架放不下的故障。 水和金属对油液氧化加速的影响,美国Pall公司的数据见表2。说明含水量增大,除可产生突发故障以外,还引起元件和油液寿命大幅度下降。 表2序号金属颗粒水小时酸值变化*1无无3500+02无有3500+0.733铁无3500+0.484铁有400+7.935铜无3000+0.726铜有100+11.03 *当酸值超过0.5时,表示油质恶化。23 空气污染 空气对液压系统产生的危害,各种文献资料中也多有论述,但在工程实践中往往被人们所忽视;
8、空气在液压油中也是两种状态存在,一是溶解在油中,一是以游离状态存在; 以游离状态存在对系统的破坏最为严重;它可降低油液的弹性模量,引起系统工作响应迟缓;引起油液氧化而变质;引起气穴使泵打不出油而干磨擦;气泡迅速被溶解的压缩过程产生高温爆炸,不但可大量生热引起油温升高,还由于爆炸力的大小难于计算和测试,此额外的作用力在油泵设计中往往被忽略,从而引起油泵配油系统的气蚀,加速配油盘破裂等。 不同的油料对空气的溶解度是不同的,但各种油对空气的溶解度都是与压力成线性关系,压力增加10倍,溶解度也增加10倍。 空气对系统的危害,各种文献资料都是定性的论述,没有定量的分析和试验,清除油中的气体,首先是游离气
9、体究竟有多少好处,目前为大多数人所不知。本文作者为取得初步的定量数据,也为以后的污染控制工作指明前景,于2003年9月做了一项对比试验。 试验方法是:(1)用ZB34M试验台,油箱是用气体增压,按常规试验方法,测试液压泵的气穴点和不同流量泵进口、出口、壳体回油口温度。(2)采用本公司研制的与空气隔离的液压油箱代替试验台的油箱,其余不变,用GHP70离心式净油机净化全系统,直到从净油机入口透明的胶管中见不到气泡为止,做与(1)相同的试验。 试验却出现了预想不到的结果: a 容积效率提高了4.4%; b 泵气穴压力点降低了0.01MPa; c 泵进口和出口平均温升降低了8.2,相当于出口发热量减少
10、了71%; d 泵进口和回油口平均温升降低了14.2,回油发热量减少了58%; e 在试验过程(约30分钟)中,散热条件不变,采用隔离式油箱,泵进口、出口和回油口温度,都随着试验时间的增加而呈下降的趋势,系统油温降低了7。 这一结果说明,清除了油液中游离气体,提高了效率,降低了功耗,减少了发热量,降低了油温,有关资料介绍,油温降低8,油液寿命可增加一倍,其经济效益是可观的。三、污染物的来源31 系统在投入使用之前已存在的污染 这一污染属于先天条件造成,包括泵、附件、管路、新油等出厂之前没有严格控制污染度指标,这一情况存在的比较普遍,尤其是在民用工程机械方面,在设计和生产制造阶段缺少污染控制的观
11、念。这一阶段的污染指标对使用的影响非常严重。有些新安装系统内的污染度等级已超过NAS1638的12级,有些油桶中的新油也超过12级,这一阶段造成的污染对整个机械系统的使用寿命和故障发生的几率影响实在太大。 系统工作中会出现恶性循环,将大大缩短寿命,达不到预期的寿命指标,并且会不断发生故障。这时的污染物清理也比较难,无法用流通法彻底清洗;机载油滤精度很快下降,纳污量饱和而起不到过滤作用。总之这一阶段的污染控制最为关键。32 工作中生成的 在系统的工作过程中,污染物是不断生成的,这里有液压泵、液压马达,各种阀类运动,油缸的伸缩过程都会因磨损产生固体污染物;与空气接触的液压油箱除固体颗粒以外,还有水
12、份和空气的侵入,密封件的泄漏也会造成空气和水的侵入。 在工作中生成的污染物是不可避免的,无论设计怎样好的系统也是避免不了的,只能是生成率小些,这些生成物只有依靠机上过滤器滤出,以及由地面各种维护设备定期或视情清除。33 使用维护中侵入的 在使用维护中侵入污染物的多少决定于维护设备和人员的水平,有的从加油中,更多是更换元件和清洗滤芯时不注重导管端头的保护,这时除固体颗粒以外,大量的空气和水份相继侵入系统中。 这种维护中侵入的污染物是可以减少的,一方面提高维护人员的素质,提高维护质量;另一方面是改善维护设备;设备污染度水平应优于系统的水平,以及提高净化设备的净化效率和水平,使不但可以净化出固体污染
13、物,还可以将水份和气体净化出去。34 液压油箱与空气接触是一大污染源 目前,广大的工程机械上以及航空产品的地面试验和加油设备上,大多是采用液压油与空气接触的液压油箱。 论其原因,一是油箱容积选择较大,为增加散热表面积和增大热容量,一般为泵每分钟排量的35倍。另外油箱的结构外形也受各种机械总体布置的限制而千姿百态,工作中油位的变化也各有不同,再加上温升的体积膨胀,想做成与空气隔离的油箱技术难度较大。第三个原因是因大多的工程设计者对空气存在于液压油中的危害程度认识不足。 液压油与空气接触的油箱,尤其是增压油箱其空气的溶解度就更大,不但溶解的空气量大,这在23节已有说明;游离在液压油中的大大小小的气
14、泡更是时隐时现,可使系统产生严重的噪声,造成系统的机械振动严重,油液的发热量大幅度增加,加速油液老化变质,所以采用与空气隔离式液压油箱是改善液压系统品质,提高液压系统可靠性、寿命和效率的一个重大措施。四、 提高液压系统的可靠性和延寿的重要途径 提高液压系统的可靠性和寿命除强度和磨擦副的合理设计以外,强化污染控制技术在各领域的推广是一条重要途径。包括除检测手段、净化手段、监控和维护以外,最重要的是设计阶段。41 污染控制设计要求 一个系统或一个附件使用性能的好坏,主要是取决于设计的好坏,结构设计和材料选择各环节都是很重要的。 首先是选择与各种材料相容性好的工作介质,如果介质,也就是液压油选用不当
15、,例如粘温特性、相容性、酸值、抗磨性、抗剪切性、热稳定性不好,就会引起系统磨损加剧,腐蚀严重,使系统提前失效。 结构设计中应贯彻提高附件污染耐受度原则,应合理的选择间隙和最小孔径,尽可能降低因污染所能引起的严重后果。在选择材料和磨擦副时应贯彻低污染生成率原则,因低的污染生成率是降低系统污染度等级的关键环节。除产品交付之前就带进系统的污染物以外,主要是在工作过程中生成的,有磨擦、冲刷、淤积,锈蚀、发热、聚合等污染现象,这些都是设计阶段应加以注意的方面。 系统中滤油器的配置也是设计中的重要内容,首先是有合理的参数,主要是精度、过滤效率、纳污量、阻力损失以及污染指示等;其次是布置合理,应能滤除各部位
16、产生的污染物。 热设计也是不可忽视的方面,尽可能减少系统生热的环节,也就是提高系统的总效率,而所生成的热又能有效的散发出去,使系统的温度能保持在与液压油相匹配的温度水平上。 采用闭式油箱,也就是采用与空气隔离的液压油箱,是阻止固体污染物、水份和空气侵入系统的关键措施。 42 污染控制工艺要求 一个良好的设计方案也必须有一个良好的工艺手段予以保证才能取得满意的效果。 零件加工阶段应有合适的光洁度和锐边倒圆,以防微粒的剥落;在工序转移阶段应有严格的清洗手段,并经过检验合格后,才能采用合适的包装方式转移到下道工序。 在装配阶段应有清洁的装配环境,装配间应有污染度等级要求,设置能滤出空气中污染物的通风
17、设备;操作人员衣着应有防尘措施。产品装配完成后应经过严格的清洗,先在清洗试验台上进行磨合运转,以除掉先期可剥落的粒子,试验台应设置合适的过滤装置,过滤精度应与元件的间隙相匹配,以保证元件出厂能达到要求的污染度指标。 管路的净化程度是影响系统先天性污染水平的重要环节,在系统安装前先对导管内腔严格净化,净化后包装保管。焊接的导管应注意清除氧化皮。 检测设备 为能随时掌握不同阶段液压油的污染度指标,油液污染度检测手段是必须的;当前国内外的检测设备较多,有显微镜法、显微镜样板对比法、称重法、自动颗粒计数法等。如果没有仪器保证而只用目测办法检查污染度是绝对不行的,因为人的视力只能观察到40m的颗粒,而实
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