现代武器系统液压故障诊断分析

摘 要:现代武器系统广泛采用了液压技术,本文结合液压传动本身存在的缺点,介绍了液压传动系统的一些常见故障,以及从实用观点出发阐述了故障的查找与排除方法,并讲述了液压系统故障的预防措施,最后对液压系统常见故障的排除方法进行了分析。

关键词:现代武器 液压故障 诊断 排除

中图分类号:E9文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0062-02

1 液压技术在现代武器系统中的应用

液压技术作为现代机械设备的传动和控制技术,在现代武器系统中的应用越来越广泛。液压系统的正常运行是装备良好技术状况的一个重要标志,而故障的预防与一旦发生故障对故障进行快速准确的定位并最终排除是装备正常运行的重要保证。

2 液压传动优缺点

液压传动与机械传动、电气传动、气压传动相比有以下优缺点:

2.1 优点

能获得更大的输出力和输出力矩;工作平稳;易于实现过载保护;使用

寿命长;易于与电子技术和传感技术等技术结合构成“机、电、液、光”一体化技术,为机械设备的发展和创新,提供有力保障。

2.2 缺点

存在泄漏、能源损耗;油液流动中存在沿途损失、局部损失,容易产生

温升;液压元件制造精度要求高;产生故障不易检查;液压系统维修需要依赖经验,培训液压技术人员的时间较长。液压元件和系统的维修需要较高的技术水平。

3 液压传动系统故障概述

3.1 对故障的基本认识

液压故障可大致分为三类:压力异常、速度异常、动作异常。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,具体表现:一是管子、管接头处及密封面处的泄漏。二是执行动作迟缓和无力,表现为装填车机械手提升缓慢、抓弹困难,吊车起吊无力、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。

3.2 查找液压故障的方法

从故障现象分析入手,查明故障原因是排除故障的最重要也是最艰难的一个环节,特别是初级液压技术人员无实践经验,出了故障后,往往一筹莫展,感到无从下手。本文从实用观点介绍一些查找液压故障的典型方法。

3.2.1 利用液压原理图查找法

从事液压设计、维修等方面的技术人员和维修工人,熟悉液压原理图是排除故障的基础,也是查找液压故障的最基本方法。

在液压原理图分析排除故障时,常用的方法是第一步要从整个液压原理图中分离出与该故障有关的局部回路,使问题简单化,有针对性地进行分析,更能找准故障准确部位;第二步故障原因例举,找出故障可能的原因和部位;第三部为逐步排查。在利用上述方法查找故障时,一定要仔细分析、正确判断、科学决策,尽可能减少拆卸,避免反复拆卸,防止拆卸重装后可能对液压元件精度造成的不良影响,因而分析过程中在拆卸故障元件前逐步缩小被怀疑对象是很重要的。

3.2.2 通过滤油器查找法

通过对滤油器滤芯表面粘附的污物种类分析,可发现某些液压故障。

3.2.3 利用动作循环表查找法

动作循环表由三部分组成,一部分表示动作循环过程的内容;一部分表示循环过程中一个动作转到另一个动作的信号来源;一部分表示在各循环中每个元件所应处的正常位置,通过这个表不难根据故障出现的阶段,从表中查出故障原因所在。实践证明,该方法为维修工人提供了很大的方便,特别是较为复杂的液压系统。

3.2.4 区域分析与综合分析法

区域分析是根据故障现象和特性确定故障区域,检测区域内的元件情况,查明原因采取对策。

综合分析是对故障作出全面分析。因为某一故障往往是由多种因素所致,需经过综合分析,找出主要矛盾和次要矛盾。大多数故障既要进行区域分析,又要进行综合分析。

3.2.5 从电气和液压系统之间的关系结合查找

液压传动系统分为电气部分和液压部分。为了迅速准确排除故障应弄清电气控制部分与液压元件工作原理、功能和作用,弄清它们之间的类比关系。

3.2.6 人工智能与液压系统故障诊断

人工智能技术的两个分支—专家系统和神经网络系统,在液压故障诊断中的研究和应用,逐渐受到重视,为液压系统的故障诊断向智能化方向发展提供了新的技术手段与理论方法。专家系统和神经网络系统的研究尚处于起步探索阶段,要运用到实际中还要有大量的工作要做。

4 故障的预防

4.1 保证油液清洁度

正确选用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品,防止液压油中浸入污物和杂质。因为在液压传动系统中油液的清洁度对系统性能,元件可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压油被污染的原因有外部原因和内部原因两类,外部原因:油从储藏运输过程中带来的;液压元件在加工装配中存在于内部的污物;周围环境混入的。内部原因:工作使用过程中,相对运动部件磨损的产物;油液因环境产生的物理化学性能变化的产物。在使用检查修理过程中,应注意这些问题,以减少和防止液压系统故障的发生。

4.2 防止液压系统中混入空气

液压系统中气体的主要来源一是液压泵进油管路不畅造成的,二是液压油中混进了空气良。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,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、密封件损坏;二是加油时,避免不适当地向下倾倒;三是油管插入油面以下;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。

4.3 防止油温过高

液压系统中的油液在使用时必须注意防止油温过高。

5 常见故障的诊断分析

新武器装备液压设备种类繁多,但都离不开由液压泵提供能源、由液压阀进行控制、由液压马达和液压缸作为执行元件的范畴,虽有不同的个性,但共性是明显的。以下阐述了共性液压故障的分析和排除方法。

5.1 液压系统的泄漏

泄漏分内泄漏和外泄漏两种,外泄漏造成工作环境污染浪费资源,内泄漏造成温升、效率下降、工作压力上不去、系统无力、运动速度减慢等多种故障。泄漏一是由密封件质量不好、装配不良、老化变质等造成密封失效;二是间隙配合的配合间隙增大、或者配合面拉伤;三是油温过高;四是系统使用压力过高;五是密封件设计尺寸不合理等。所以维修人员应该注意这类情况,了解各种形式密封的工作原理及使用方法;更换密封件时,应注意其材质性能、型号尺寸等是否符合要求;挡圈的安装位置要有助于密封件发挥作用和增加使用寿命;安装密封件之前,要认真清洗干净,以防污物混入;安装密封件时应仔细,防止被划伤、咬伤及翻扭等现象发生;使用螺纹压紧的密封件,压紧力大小要得当并均匀。内泄漏情况比较复杂,最主要的原因是配合间隙过大,油封的密封性能差或损伤,以及使用了过稀的液压油。液压系统出现内泄漏时,一般的维修方法都是更换元件或有关零件,更换过零件的液压元件应经台架试验后方可使用。如果是夏季高温天气,使用较稠的液压油也能在一定程度上克服内泄。

5.2 液压系统的压力失常

压力失常表现为压力不足或者压力调不下来。压力失常会导致执行元件速度下降或不动作,系统无法进行正确的工作循环,依靠压力控制的一些阀不能工作,更有因压力调节失控而产生安全事故。压力失常产生的原因主要有液压泵无输出或输出不够,溢流阀等压力调节阀故障,或者换向阀失灵等。通常维修人员通过更换电机接线,纠正泵进出口方向,调整安全阀压力,排除换向阀故障等予以排除。

5.3 振动和噪声大

液压系统的过度振动往往是由于元件固定不牢、油泵安装不平衡及系统内混有空气造成的,高频振动还伴有响声。油泵安装的不平衡多是由柔性联接的不平衡及泵轴对中性不好引起的。排除过度振动的措施主要是确保液压元件安装正确的牢固,防止系统进气。

液压系统工作时产生噪声的重要原因是系统内混有气体所引起的高频振动。液压油内混入空气可导致液压系统爬行液压元件动作误差,破坏工作平稳性产生震动产生噪音。找到具体的原因后,采取相应措施即可排除故障。

5.4 油温过热

温度过高会使液压油粘度降低,泄漏增大液压泵效率降低,摩擦阻力增大磨损加剧,系统发热,带来更高的温升。油温过高会使液压元件产生热膨胀运动元件间隙变小卡死动作失灵。油温过高还会造成密封元件老化损坏,加速液压油氧化变质。

产生油温高原因有:液压系统设计不合理。油箱容量过小冷却面积不足、液压阀选用不合理流速过高压力损失过大、系统内无卸荷回路、系统管路过细、液压系统背压过高、冷却器选用不合适等。

液压元件磨损装配不良导致间隙过大内泄漏过大、液压系统工作环境温度过高、油液选用粘度不适、液压系统压力流量调节不匹配等也可产生油温过高现象。适当调整液压系统性能参数可保证液压系统正常工作。可适当提高液压元件和液压系统的加工精度和装配质量,也可适当调整液压回路的某些性能参数,合理选择黏度合适的液压油,改善运动件的润滑条件等防止油温过热。

5.5 液压冲击

液压冲击力可能高于正常工作压力的3—4倍,使系统中元件、管道、仪表等瞬间破坏,冲击压力使压力继电器误发信号,影响系统稳定性和可靠性。液压冲击是由于管道内阀口的迅速关闭,还有可能是运动部件在高速运动中突然被制动停止所产生的。可通过减慢换向阀的关闭速度、在滑阀完全关闭前减慢液体流速;在液压缸端部设置缓冲装置、利用橡胶软管吸收液压冲击能量、降低导轨润滑压力等方法排除。

6 引进型装备液压系统的故障排除实例

发射装置液压系统千斤顶下沉。产生原因:

分析千斤顶回路液压原理,导致千斤顶下沉有两种情况:

(1)千斤顶故障。因为千斤顶刚进行过大修,已做过出厂试验,发生问题的可能性极小。

(2)液压锁闭阀故障。在故障位置千斤顶进、出油管排气口上各接一只压力表(量程25MPa)。然后电动千斤顶伸出至工作位置,观察压力表的数值变化。发现锁腔上接的压力表数值下降很快,不能保持,而正常情况应保持压力不变。将故障锁闭阀拆卸后在试验台上测试,发现C3单向阀处漏油。更换锁闭阀后故障排除。

7 结语

本文简单阐述了液压系统常见故障的查找与排除方法以及故障的预防。通过熟悉液压设备动作顺序对应液压原理图,了解各元件工作中的作用,长期维修实践积累经验。做到能够通过感官的听、摸、看、嗅,得到系统运行的重要信息,提高自身维修技能。

参考文献

[1]某型地空导弹武器系统 导弹及技术保障设备原理.

[2]陆望龙.液压系统使用与维修手册[M].北京;化学工业出版社.

[3]工程机械液压传动原理、故障诊断与排除[M].北京:机械工业出版社,2005.

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