黃曉杰 李陽(yáng)

摘 要： 現(xiàn)當(dāng)今，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，而液壓缸是工程機(jī)械的執(zhí)行元件，其故障輕則影響外觀和工作效率，重則導(dǎo)致整機(jī)停機(jī)甚至車毀人亡，因此液壓缸故障診斷和壽命預(yù)測(cè)是目前和未來(lái)一段時(shí)間研究的重要方向。該文首先簡(jiǎn)述現(xiàn)有故障診斷和壽命預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀，然后針對(duì)工程機(jī)械液壓缸故障診斷和壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行淺談，并對(duì)應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞： 工程機(jī)械;液壓缸;故障診斷;壽命預(yù)測(cè)

【中圖分類號(hào)】TH137 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）21-0215-01

引言：工程機(jī)械的良好工作狀態(tài)可以提高企業(yè)正常生產(chǎn)的效率。目前，工程機(jī)械通常使用機(jī)電液控一體化的技術(shù);因此，衡量良好技術(shù)狀態(tài)的一個(gè)重要標(biāo)志就是要使液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。首先對(duì)液壓系統(tǒng)常見(jiàn)的故障進(jìn)行分析，找到出現(xiàn)故障的根本原因，其次針對(duì)這些故障提出相應(yīng)的排除方法以及注意事項(xiàng)，最后總結(jié)出常見(jiàn)的解決措施。

1 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障

1.1 壓力異常

預(yù)留壓力測(cè)點(diǎn)可以在壓力出現(xiàn)異常問(wèn)題時(shí)實(shí)施檢測(cè)，因此必須在液壓系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)之初就將壓力測(cè)點(diǎn)的預(yù)留納入考慮范圍。判斷壓力是否正常時(shí)需要借助專門的壓力檢測(cè)儀器讀取數(shù)據(jù)，只有這樣才能保證所測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。但是，僅僅是獲得數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)壓力異常與否進(jìn)行判斷，還需對(duì)所得數(shù)據(jù)與正常值進(jìn)行比較，進(jìn)而確定出現(xiàn)異常的系統(tǒng)液壓元件。

1.2 不正常的速度

速度不正常是比較普通的故障之一，因此，對(duì)于這一故障的解決辦法的第一步一般就是按照等級(jí)遞減的順序開(kāi)始調(diào)節(jié)工程機(jī)械的節(jié)流閥、變量泵以及調(diào)速閥的變量機(jī)構(gòu)，在經(jīng)過(guò)了一系列的判斷和分析之后，就可以開(kāi)始測(cè)試其故障的實(shí)際特點(diǎn)，但是還需要在執(zhí)行元件的速度以及范圍值被測(cè)試之后才可以，不可忽視的是最后確定的值還應(yīng)該與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，只有這樣才能判斷出速度的異常情況。

2 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障預(yù)防

2.1 禁止液壓油污染

液壓油在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用極為重要，不僅是運(yùn)行介質(zhì)，同時(shí)也是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的潤(rùn)滑劑。液壓油的清潔與否和系統(tǒng)部件牢固程度及系統(tǒng)運(yùn)行壽命有直接關(guān)系，這主要是因?yàn)橐簤涸g需要極高的配合度，對(duì)于精準(zhǔn)性也有很高要求。但是液壓油受污染后會(huì)存在大量雜質(zhì)，致使出現(xiàn)堵積淤塞。因此，必須對(duì)液壓油進(jìn)行保護(hù)，禁止發(fā)生污染。

2.2 應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)置專家系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)的維護(hù)，必須建立在良好的技術(shù)基礎(chǔ)上。只有這樣，才能準(zhǔn)確的分析出誘發(fā)故障的異常點(diǎn)位，并將技術(shù)條件作為指導(dǎo)內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的維護(hù)與管理。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，這種方法不僅依賴設(shè)備運(yùn)維人員豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，也需要專家的技術(shù)指導(dǎo)。所以在維護(hù)中，建立專家管理系統(tǒng)，就顯得十分必要。信息化的技術(shù)環(huán)境下，為建立專家系統(tǒng)構(gòu)建了基礎(chǔ)的技術(shù)條件。通過(guò)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)立，可以準(zhǔn)確的為機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)定專業(yè)化技術(shù)指導(dǎo)，并利用數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，形成完整的技術(shù)空間，以便運(yùn)維操作人員及時(shí)提取技術(shù)指導(dǎo)，完成系統(tǒng)優(yōu)化。操作上，運(yùn)維人員可以通過(guò)終端輸入系統(tǒng)，向系統(tǒng)上報(bào)設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)條件，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算與歸類，完成技術(shù)指導(dǎo)，設(shè)計(jì)后續(xù)的故障排查方法。注意，為了保證此類專家系統(tǒng)的完整性，必須對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新，維持其與設(shè)備條件的同步性，提高對(duì)于設(shè)備管理指導(dǎo)價(jià)值。專家系統(tǒng)下的維護(hù)指導(dǎo)，可以準(zhǔn)確的發(fā)揮數(shù)據(jù)計(jì)算的合理性，并在運(yùn)算中，減少工作人員個(gè)人主觀判斷中的誤差條件。此種技術(shù)條件下，在提高設(shè)備維護(hù)效率的同時(shí)，節(jié)省了維修中，人力、物力、財(cái)力等內(nèi)容的消耗，使技術(shù)人員可以合理的選用技術(shù)方法，并完成維修目標(biāo)。

3 故障診斷和壽命預(yù)測(cè)研究進(jìn)展

3.1 液壓缸故障診斷研究進(jìn)展

液壓缸故障診斷一般包括幾個(gè)環(huán)節(jié)：液壓缸運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、測(cè)試系統(tǒng)的建立、測(cè)試及傳感器信號(hào)提取、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、判斷及故障顯示。國(guó)內(nèi)在液壓缸故障診斷方面的研究多見(jiàn)于高校，采用的技術(shù)理論也有很多，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波理論、LMBP算法等。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是故障診斷的一種比較先進(jìn)和流行的方法。國(guó)內(nèi)昆明理工大學(xué)、武漢科技大學(xué)、燕山大學(xué)等多所大學(xué)均對(duì)此有所研究。研究的重點(diǎn)是如何提高故障診斷的速度和準(zhǔn)確率。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的液壓缸故障診斷專家系統(tǒng)的研究。優(yōu)化了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的決策系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)液壓缸的監(jiān)測(cè)、故障自動(dòng)報(bào)警以及故障狀態(tài)顯示。此研究的缺點(diǎn)是其選取了多個(gè)參量：壓力、流雖、溫度、活塞桿的徑向跳動(dòng)，在實(shí)際工程機(jī)械中無(wú)法批量應(yīng)用。對(duì)于傳感器的應(yīng)用，盡量用最少的傳感器獲得最大的有效數(shù)據(jù)支撐產(chǎn)品的故障診斷，傳感器數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致整機(jī)電控系統(tǒng)的可靠度降低和發(fā)生故障的機(jī)率升高?；贚MBP算法的液壓油缸內(nèi)泄漏故障診斷方法的研究，提出了一種基于主成分分析和改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法。通過(guò)提取壓力信號(hào)的8個(gè)時(shí)域參數(shù)作為原始特征進(jìn)行故障模式識(shí)別和診斷，其研究結(jié)果表明基于LMBP算法的液壓油缸內(nèi)泄漏故障診斷方法在減少識(shí)別誤差及提高診斷速度方面有顯著提升。此研究采用單一壓力傳感器提取多個(gè)特征，獲取最大程度上數(shù)據(jù)。

3.2 產(chǎn)品使用過(guò)程中的壽命預(yù)測(cè)

基于腐蝕疲勞損傷理論和PSO算法的液壓缸體壽命預(yù)測(cè)與優(yōu)化，根據(jù)疲勞損傷理論，對(duì)腐蝕損傷下的液壓缸壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和粒子群算法，采用MATLAB軟件對(duì)液壓缸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高了疲勞壽命且優(yōu)化后的液壓缸結(jié)構(gòu)具有很好的適應(yīng)性。研究了三參數(shù)威布爾分布軸向柱塞泵壽命預(yù)測(cè)。技術(shù)研究中運(yùn)用了故障樹(shù)分析方法、相關(guān)系數(shù)法、遺傳算法和三參數(shù)威布爾分布模型，建立數(shù)學(xué)模型，并采用試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。最終獲得軸向柱塞泵的壽命預(yù)測(cè)模型、可靠度函數(shù)模型和失效率模型，進(jìn)而獲得軸向柱塞泵的平均壽命。

結(jié)語(yǔ)：我國(guó)在液壓缸故障診斷和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)研究的起步比較晚，但是近年來(lái)發(fā)展迅速，逐漸受到行業(yè)和主機(jī)行業(yè)的重視。我公司針對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)也進(jìn)行了一定的技術(shù)攻關(guān)和試驗(yàn)研究。本文概述了液壓缸故障診斷和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)的來(lái)源和技術(shù)研究進(jìn)展，并提出了液壓缸故障診斷和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景，給以后的液壓缸和其他液壓元件故障診斷和壽命預(yù)測(cè)提供參考。

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