液压系统故障前的征兆
来源: 时间:2014-07-17 14:51:58
液压系统某回路的某项功能出现失灵、失效、失控、失调或功能不完全,均属于系统故障的范畴。它会导致系统功能或性能指标偏离正常值或正常状态,如不能实现相应的动作或动力不足、速度不稳定等。
故障的发生有一定的偶然性、突发性,但也有一定的规律性。系统调试过程及运行初期的故障多为突发性故障,多数情况下是由于操作不慎或设计制造不良造成的。故障的后果一般会比较严重,这也是为什么特别应该关注设备调试与试运行过程的原因。系统稳定运行过程中的故障多为渐进式故障,是一种从轻微到严重不断发展的故障。故障发展过程中会出现一些细微的变化。仔细观察这些变化,无论是对防止故障危害的发生,还是事后对故障原因的诊断,都是十分重要的。这些体现系统工作性能劣化的状态变化,称为故障征兆。
对于液压系统一般存在以下几点故障征兆:
1.振动
机械振动是一种特殊形式的运动。在这种运动过程中,机件或其局部结构发生围绕其平衡位置的往复运动。振动的两个最主要的参数是频率与振幅。
(1)自由振动 自由振动是指物体受外界偶然的扰动(如管道受到重物撞击)后所出现的一种振动现象。一般来说,自由振动过程受阻尼影响,振动能量不断消耗,振动幅值逐渐减小,表现为衰减振荡过程。自由振动时的频率为该物体的固有频率。
(2)强迫振动 强迫振动是指物体受外界周期性扰动(如电动机偏心旋转产生的离心力作用)时所出现的一种振动现象。强迫振动从外界不断获得能量补充,使系统得以维持持续的等幅扰动。强迫振动的频率等于外界周期性扰动的频率。当外界扰动的频率接近物体的固有频率时,系统的振幅会变得很大,甚至造成系统的破坏,这就是共振现象。
(3)自激振动 自激振动是一种不依赖于外界扰动输入能量,而是通过振动过程自身产生的能量维持的等幅振动。液压系统中压力控制阀设计或使用不当时就会发生这种自激振动。
液压系统引起振动的原因很多,若只考虑液压系统的本身因素,大致有:
①液压泵的脉动造成管路、元件及油箱等的振动,而且可能形成共振。
②溢流阀滋流时引起的冲击与自激振动。
③液动力引起滑阀的自激振动。
④气穴现象引起的振动。
⑤执行机构爬行时的振动。
⑥液压冲击引起的振动。
⑦回转机构偏心引起的离心力造成的振动。
2.噪声
物体振动造成空气振动产生一种机械波,传播这种波的介质在波动过程中时而变密,时而变稀,从而造成空气中的压力产生波动。人的听觉对压力波动的感觉就是声音让人产生不悦或对人的身体构成损害的声音称为噪声。
声音的两个最重要的参数也是频率与振幅。实际上,噪声与振动是密切关联的。人类能感知的声音的频率范围为20Hz~2OkHz,超过这个范围的声音为超声波,低于这个范围的声音为次声波。人类能听到的最小声音的声压为2×10ˉ5Pa,而当声压达到20Pa时,会使人产生疼痛的感觉。因此,人类能听到的声音的声压范围是相差很大的。常用的评价声音强弱的指标为声压级,其单位为分贝(dB)。声压为2×10ˉ5Pa的声压级为0dB,声压每增大10倍,声压级增大20dB,声压达到20Pa时的声压级为120dB。
噪声是最容易引起人们注意的故障征兆。但从上面对声压级的介绍可以看出,如果液压系统的某个部位因故障或即将出现故障而使系统总的声压增大一倍,人们感觉到的声压级只会产生了3dB的变化。因此,要从噪声这个故障征兆中发现故障的发生,需要观察者非常细心和认真。
3.温升
机器运行过程中或多或少会产生一定的温度升高,这主要是因为机械摩擦产生的热量所致,节流过程、气穴现象等流体运动也会引起温升。过度升高的温度本身是造成故障的重要原因:高温下油的粘度会下降,导致泄漏增大并加速液压元件的磨损和油液的氧化,使系统不能正常工作。同时,元件的热胀冷缩可能造成配合面之间的间隙变小甚至卡紧,也可能破坏接合面之间的密封等。作为故障征兆,重视的是异常的温升。所谓异常,是一种变化的概念。设备的某个部位的温度明显比过去更高,多半是这个部位的运动部件正在失效:表面拉伤、润滑不良或者产生了卡紧等。
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