吳志剛

（江陰市華士水利農(nóng)機(jī)管理服務(wù)站，江蘇 江陰 214421）

農(nóng)業(yè)機(jī)械在實(shí)踐應(yīng)用中的液壓故障研究

吳志剛

（江陰市華士水利農(nóng)機(jī)管理服務(wù)站，江蘇 江陰 214421）

文章依據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械基本原理，結(jié)合實(shí)踐操作應(yīng)用中常見的液壓出現(xiàn)故障的現(xiàn)象，首先從液壓系統(tǒng)故障分析與分類整理出發(fā)，然后，探討液壓系統(tǒng)故障的常用診斷方法，最后提出農(nóng)業(yè)機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，為相關(guān)的實(shí)踐工作者提供有益參考。

農(nóng)機(jī)；液壓故障；機(jī)械原理

1 液壓系統(tǒng)故障分析

根據(jù)相關(guān)理論分析，液壓設(shè)備不同，液壓系統(tǒng)回路組成不同，組成各組成部分的基本回路，故障也不同。但一些故障是各種液壓系統(tǒng)和液壓元件頻繁，故障特征是相同的，如漏油、液壓沖擊、氣蝕、液壓鎖等。雖然液壓系統(tǒng)的故障很難診斷，但液壓系統(tǒng)的任何故障在發(fā)生大故障前都會(huì)出現(xiàn)一些異常的征兆。一旦出現(xiàn)癥狀，就要及時(shí)查明具體原因，液壓故障可以減少甚至消除。

（1）油液泄漏。液壓油在輸送過程中，未知的因素，管道流經(jīng)其范圍，到容器內(nèi)的其他部件或系統(tǒng)被稱為泄漏。液壓油腔通過高壓腔到低壓內(nèi)泄漏；從管道或容器泄漏到外界的外流系統(tǒng)。漏油易造成環(huán)境污染，構(gòu)件利用率降低，腐蝕元件導(dǎo)致液壓系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。有效措施是：在密封的不同類型和密封裝置，使用不同；提高系統(tǒng)的清潔度，有效預(yù)防系統(tǒng)被玷污，安裝液壓站清洗蓋元件；液壓系統(tǒng)的改造、維修或更換液壓部件，修正零件的零件應(yīng)保持清潔，修復(fù)后，所有部件應(yīng)牢固緊固。

（2）液壓沖擊。液壓沖擊是在液壓傳動(dòng)過程中，操作不當(dāng)，部件故障或其他未知因素會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)直線上升，有一個(gè)很大的壓力峰值。發(fā)生液壓沖擊，最大系統(tǒng)壓力總是比一般的好幾倍，造成管道、設(shè)備及液壓元件的密封損壞是系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲引起的，嚴(yán)重的情況會(huì)使壓力繼電器、安全閥元件失效，造成設(shè)備和人身事故。該儀器具有精度高，加工設(shè)備對(duì)外界波動(dòng)大的阻力差，所以應(yīng)采取有效的手段，嚴(yán)格防止液壓沖擊。通常減小液壓沖擊的措施：空載啟動(dòng)液壓泵的安裝；緩沖裝置和安全閥是安裝在工作缸；高背壓閥壓力；液壓回路中安裝安全閥，該閥通過節(jié)流閥來控制滑移率，消除電磁閥為電液驅(qū)動(dòng)，阻尼在空氣閥系統(tǒng)的排除。

（3）氣穴現(xiàn)象。在液壓傳動(dòng)過程中，液壓油壓力大時(shí)，壓力大于外界空氣的溫度，空氣中的液壓油會(huì)以氣泡的形式“逸出”，稱為氣穴現(xiàn)象。當(dāng)這些現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，液壓系統(tǒng)工作響應(yīng)變慢；動(dòng)力部件動(dòng)作緩慢；液壓泵吸油不足；或輸出油量減少。嚴(yán)重的氣蝕破壞率和老化的管道和元件的加速使用導(dǎo)致組件故障，氣蝕時(shí)間長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致整個(gè)液壓崩潰。汽蝕主要發(fā)生在速度和壓力高的液壓泵和液壓閥的進(jìn)油閥的開度變化，主要措施有：減少氣蝕預(yù)防前孔或間隙前后壓差；加入足夠的油箱，避免液壓泵吸入空氣；適當(dāng)縮短吸油管直徑增加長(zhǎng)度，減少流量等，提高密封元件結(jié)合接頭和管道，以防止空氣侵入；經(jīng)常受到的微分元空化和耐腐蝕性，嚴(yán)格控制其表面粗糙度，提高其機(jī)械強(qiáng)度。

（4）液壓卡緊。在液壓系統(tǒng)中，由于粉塵或其它顆粒滯留在閥瓣和卡位所造成的相對(duì)運(yùn)動(dòng)空間中，稱為機(jī)械鎖；液壓油將卡在閥芯中的流量通過徑向力、液壓夾緊。在中等條件下，運(yùn)動(dòng)部件的阻力會(huì)增加，從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)緩慢和混亂。在嚴(yán)重的情況下，組件內(nèi)的組件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以完全卡住，使組件不能移動(dòng)。通常的液壓鎖消除措施：高精度錐形閥；閥芯臺(tái)肩；表面上的毛刺清潔；打開表面壓力槽的閥芯和外圓，必須要求閥芯壓力槽同心；提高油的清潔度。

2 液壓系統(tǒng)常見故障診斷方法

（1）主觀診斷。主觀診斷方法實(shí)際上是憑借自己的日常經(jīng)驗(yàn)，通過手、眼、鼻、耳、觸覺、嗅覺、聽覺和視覺結(jié)合的液壓機(jī)械故障診斷，故障原因、故障定位是最簡(jiǎn)單的視覺檢測(cè)方法之一。故障診斷知識(shí)的方法是豐富的，維修人員學(xué)到了很多的經(jīng)驗(yàn)。多年來，以全面了解其工作原理和結(jié)構(gòu)的液壓故障推理功能的液壓系統(tǒng)元件，進(jìn)行綜合分析。由于主觀診斷方法的主觀性強(qiáng)以及經(jīng)驗(yàn)的局限性，雖然方法簡(jiǎn)單快速，但難以處理日益復(fù)雜的系統(tǒng)故障診斷需求。

（2）直接檢測(cè)法。直接檢測(cè)法實(shí)際上是對(duì)液壓部件以及系統(tǒng)的運(yùn)行效果進(jìn)行檢測(cè)進(jìn)而總結(jié)分析它的運(yùn)行狀態(tài)。該方法對(duì)液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)異常十分敏感，原因在于直接檢測(cè)法可以通過對(duì)液壓設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷以及定量分析。這種診斷方法的基本思維是，系統(tǒng)正常運(yùn)行，各個(gè)工作元件和系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)該都在正常值區(qū)間變動(dòng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)或某些參數(shù)出現(xiàn)低于最小值時(shí)，可斷定系統(tǒng)將要發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生故障。系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)小的異常起初不能引起人的注意，只有當(dāng)參數(shù)發(fā)生較大變動(dòng)時(shí)才會(huì)發(fā)揮直接檢測(cè)法的優(yōu)勢(shì)，這種方法雖然原理簡(jiǎn)單概念直觀，但是不能做到防患于未然。

（3）參考交換法。參考交換法是基于控制變量法發(fā)展而來的，基本思想是通過將兩個(gè)相同功能回路的液壓系統(tǒng)接到同一個(gè)主機(jī)上進(jìn)行工作測(cè)試，檢測(cè)到可疑元件，直接交換這類元件。這種方法彌補(bǔ)了現(xiàn)場(chǎng)缺乏檢測(cè)設(shè)備的不足。參考交換法由于涉及到要拆卸交換元件，那么對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝要求高、備用元件數(shù)量限制等因素，操作起來很不方便，但是對(duì)于容易拆裝、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單小巧的元件，采用此方法不失是一種好的方式。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案思路。農(nóng)業(yè)機(jī)械液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)是基于知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的程序，主要是通過從人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來解決液壓，最多只有專業(yè)的人才精通系統(tǒng)解決各種問題出現(xiàn)的疑難雜癥。液壓系統(tǒng)的故障通常不是單方面的，總是涉及到很多因素，不同水平往往互為因果，和故障問題原因的現(xiàn)象層出不窮，牽一發(fā)而動(dòng)全身，這給傳統(tǒng)的故障診斷方法帶來麻煩。在實(shí)際工程應(yīng)用中，專家系統(tǒng)能夠及時(shí)解決一般機(jī)械操作員所遇到的問題，同時(shí)通過知識(shí)獲取的方法對(duì)新增加的知識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和重用，具有很好的實(shí)用價(jià)值。通過分析農(nóng)機(jī)液壓系統(tǒng)的故障特征，設(shè)計(jì)相應(yīng)的推理機(jī)制和知識(shí)庫(kù)，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行故障分析、故障診斷和預(yù)測(cè)，防患于未然。

（2）專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。用計(jì)算機(jī)程序采集液壓系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的專家系統(tǒng)，模擬液壓專家的推理過程，合理求解專家有時(shí)是非常困難的問題。一般來說，一個(gè)成熟的專家系統(tǒng)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：①豐富的專家級(jí)液壓系統(tǒng)故障診斷知識(shí)。知識(shí)庫(kù)的豐富性往往決定了系統(tǒng)軟件的性能水平，知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)越多，程序的搜索范圍越大。總之，專家級(jí)知識(shí)直接影響到速度響應(yīng)、解決問題的質(zhì)量和推理規(guī)則的能力。②專家級(jí)的問題解決能力?；谥R(shí)庫(kù)的構(gòu)建專家系統(tǒng)的推理機(jī)制和發(fā)展戰(zhàn)略的結(jié)構(gòu)和控制，對(duì)計(jì)算機(jī)資源合理利用的目的，提高專家系統(tǒng)的效率，專家系統(tǒng)更加合理、智能、不斷超越人類專家的水平。③知識(shí)獲取能力強(qiáng)。專家系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該能夠繼續(xù)收集用戶上傳或知識(shí)交流，使他們的知識(shí)基礎(chǔ)日益豐富。④推理機(jī)制與知識(shí)庫(kù)分離。為了提高專家系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，知識(shí)庫(kù)應(yīng)與推理機(jī)制無關(guān)。

基于以上特點(diǎn)，本章開發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)具有以下五個(gè)特點(diǎn)：①多元化：利用各種方式的知識(shí)系統(tǒng)，不僅可以利用啟發(fā)式知識(shí)，但也可以使用知識(shí)的邏輯，并通過特殊的專業(yè)知識(shí)和公共知識(shí)美德以確定關(guān)聯(lián)和推理解決問題的最終實(shí)現(xiàn)。②及時(shí)性：利用局域網(wǎng)特有的通訊模式，讓用戶可以實(shí)時(shí)溝通，及時(shí)解決用戶所遇到的問題。③獨(dú)立性，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能的獨(dú)立性是相互獨(dú)立的，知識(shí)庫(kù)的可擴(kuò)展能力；推理機(jī)制可以獨(dú)立升級(jí)；專家系統(tǒng)的三種檢索方法可以獨(dú)立進(jìn)行操作和維護(hù)管理。④透明度：專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)功能，允許用戶了解知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和知識(shí)庫(kù)的豐富性。⑤人性化：各操作界面的專家系統(tǒng)不僅涉及到功能識(shí)別的提示，而且界面后臺(tái)還設(shè)有語(yǔ)音提示，讓用戶操作更方便的軟件，更快地解決問題。

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［2］關(guān)彤，孫福才.液壓系統(tǒng)故障診斷方法概述［J］.中國(guó)科技信息，2013，（17）.

［3］齊愛霞.外反饋限壓式變量葉片泵的故障分析與排除［J］.農(nóng)機(jī)使用與維修，2013，（9）.

吳志剛（1972-），男，農(nóng)機(jī)技術(shù)指導(dǎo)員，主要研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用技術(shù)。