针对液压传动系统故障的分析
摘 要：液压系统的振动与噪声是一个相当普遍的问题。机器设备愈向高压、高速和大功率的方向发展，振动与噪声也相应的增大。噪声大的液压装臵无法正常的工作，影响设备的性能与液压元件的寿命，也影响人的身心健康。机器设备噪声与测量，在国家标准和有关主管部门都明确规定。
关键词：液压系统；传动系统故障
本文首先阐述了液压传动系统的故障分类、检测方法，之后详细讲解了液压传动系统的预防措施，最后以压路机为例，讲解了液压传动系统常见故障的排除。
一、故障的常用检测方法
液压系统状态监测与故障诊断包括油样分析、系统元件的状态监测、控制系统状态监测与故障诊断及故障原因分析与定位等。
油样分析通过观察和测量油液中所含磨损粉末的形态、大小、颜色和数量等，可准确得到液压系统的磨损和腐蚀情况，确定液压系统的故障类型、程度和部位。常用的方法有铁谱记录诊断法、光谱分析法、颗粒计数法和简易对比判断法等，此外、还有一些对空气含量和水分的测试方法.可利用仪器在线分析油样、获取有关油液污染度的信息。
系统元件的状态监测利用系统元件的振动和噪声信息可以分析系统的工作状态、并可以诊断液压元件的故障原因和部位。振动信号的测量一般采用加速度传感器，对于液压系统中的液压泵及某些壳体振动明显的液压阀，通过测量分析壳体振动信号可以确定其工作状态.常用液压设备振动诊断方法有：
1.通频振动均方幅值越限诊断：检测液压元件壳体的振动信号，计算其通频均方幅值，当此值大于规定闭值时，可判断被测元件为故障状态。
2.特征频率诊断法：用测得的液压元件振动信号频谱，与正常振动信号频谱比较，根据其差异确定故障的部位、类型、程度和原因。
3.信号时一频域诊断技术：信号的频域和时域分析都只是从信号的某一个方面来分析、抽取振动信号特征。而在许多场合，信号频率分布的特征与信号发生的时间相关.这就需要采用信号时频分布分析技术，从振动信号的时间一频率两个角度获取特征信息。目前、利用小波（Wavelet）变换对非平稳信号的特征信息抽取具有独特优点。
控制系统状态监测与故障诊断对于电液伺服系统，特别是以轧机液压AGC系统为代表的、结构复杂的、集机、电、液于一体的工业电液伺服系统.可采用阶跃响应法和随机信号频率响应法进行状态监测与诊断.阶跃响应法通过给系统输人阶跃信号。检测其阶跃响应，并与正常状态下的响应特性比较。确定系统的运行状态.随机信号频率响应法是在系统控制信号上加入微弱的白噪声，通过测量控制系统响应特性、并与正常时的传递特性比较，确定系统的运行状态及故障的原因和部位.因附加信号很弱，可在线进行诊断。该方法易于对机械系统、电气系统分开进行诊断。
二、故障的预防
1.保证液压油的清洁度。正确使用标定的和要求使用的液压油及其相应的替代品（详参《工程机械油料手册》），防止液压油中侵入污物和杂质。因为在液压传动系统中，液压油既是工作介质，又是润滑剂，所以油液的清洁度对系统的性能，对元件的可靠性、安全性、效率和使用寿命等影响极大。液压元件的配合精度极高，对油液中的污物杂质所造成的淤积、阻塞、擦伤和腐蚀等情况反应更为敏感。造成污物杂质侵入液压油的主要原因，一是执行元件外部不清洁；二是检查油量状况时不注意；三是加油时未用120目的滤网过滤；四是使用的容器和用具不洁净；五是磨损严重和损坏的密封件不能及时更换；六是检查修理时，热弯管路和接头焊修产生的锈皮杂质清理不净；七是油液贮存不当等等。在使用检查修理过程中，应注意解决这些问题，以减少和防止液压系统故障的发生。
2.防止液压油中混入空气。液压系统中液压油是不可压缩的，但空气可压缩性很大即使系统中含有少量空气，它的影响也是非常大的。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，急剧受到压缩，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、接头松动、密封件损坏；二是加油时，避免不适当地向下倾倒；三是回油管插入油面以下；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。
3. 防止液压油温度过度。液压系统中的油液的工作温度一般在30℃～80℃范围内比较好，在使用时必须注意防止油温过高。如油箱中的油面不够，液压油冷却器散热性能不良，系统效率太低，元件容量小，流速过高，选用油液粘度不正确，它们都会使油温升高过快。粘度高增加油液流动时的能量损耗，粘度低会使泄漏增多，因此在使用中能注意并检查这些问题，就可以预防油温过高。此外对液压油定期过滤，定期进行物理性能检验，既能保证液压系统的工作性能，又能减少液压元件的磨损和腐蚀，延长油液和液压元件的使用寿命。
三、常见故障的排除（以压路机为例）
对压路机液压系统的监控，有经验的维修人员可以通过感官的听、摸、看、嗅得到重要的信息。听觉能够判断轴承的杂音、溢流阀的尖叫声及油泵气蚀的不正常脉动声； 用手触摸可发现液压元件的过热和过度振动；视觉可观察到执行机构的运行情况、压力表读数、软管抖动及渗漏油情况等；发臭变质液压油会导致多种故障，应立即更换。液压系统表现出的过热、噪声、振动等现象，在机器运行的初期一段时间内，可能对机器尚未表现出不利影响，但这些异常征兆决不可掉以轻心，一旦发现应及时分析和排除。
液压系统的过度振动往往是由于元件固定不牢（包括泵、阀、马达及管道安装）、油泵安装不平衡及系统内混有空气造成的，高频振动还会伴有响声。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而牢固，防止系统进气。
液压装臵的噪声还可以采用柔软多孔材料，如毛毡、纤维板、石棉、玻璃纤维、泡沫塑料等进行吸收隔离。如将噪声源放在隔板后面；对于噪声大的液压元件用隔罩起来。对高压泵一类的强噪声源，目前采用的措施是把动力装臵单独放在一个隔音减振的房间内封闭的办法。使进出口管道接通工作机构，运行参数的调节、选用是在工作地点的操纵台上通过遥控进行，以减少噪声对操作人员的辐。
作者简介：罗杰，西南交通大学机械学院茅以升班。
刘虚，西南交通大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程。