设备状态监测和故障诊疗技术液压设备状态监测和诊疗专家讲座.pptx

第一节液压设备失效分析⑴轴向柱塞泵容积效率下降到低于出厂合格指标5%；主要滑动磨擦副（柱塞-缸体，缸体-配油盘，滑靴-斜盘）表面出现粘铜、烧蚀或拉丝；滚动体出现疲劳剥蚀；零部件出现断裂、损坏；变量机构失灵或变量特征低于出厂合格指标10%；有滴状外漏。⑵齿轮泵容积效率下降到低于出厂合格指标5%；齿轮端面等磨擦副表面出现拉丝、粘铜或烧蚀；轴承处出现剥蚀或抱轴、咬死；零部件出现断裂、损坏；有滴状外漏。⑶液压缸有滴状外漏；缸体（包含焊缝）出现裂纹；紧固螺钉断裂。⑷压力控制阀压力调整失灵或有卡死现象；导阀颤振和啸叫，控制压力发生大振摆；零部件异常磨损或断裂；技术性能指标低于标准值10%；有滴状外漏。⑸方向控制阀换向，复位（对中）时间超出标准值10%；内泄漏量超出标准值10%；出现卡死、啸叫或抖动现象；零部件异常磨损或断裂；有滴状外漏。另外，异常噪声和温升，也常是液压件失效判据主要内容。失效判据应依据详细情况合理确定。进行液压设备失效分析，还需要对失效进行分级，普通可分为四级：①造成重大生命财产损失；②影响重大功效完成；③造成系统运行有效性降低；④造成过多非计划维护。二、失效模式与失效机理液压件常见失效模式可归纳以下：⑴轴向柱塞泵和马达配流盘—缸体摩擦副严重磨损或烧伤；滑靴—斜盘摩擦副严重磨损或烧伤；柱塞—缸孔摩擦副严重磨损或咬死；轴承磨损或剥蚀；柱塞球头颈部断裂；滑靴变形、脱靴或断裂；缸体开裂（尤其在配油槽处）；变量机构调整失灵；密封处漏油。⑵齿轮泵和马达齿轮严重磨损；齿轮齿牙断裂；齿轮变形；侧板严重磨损；轴承严重磨损或烧伤；密封处漏油。⑶叶片泵和马达叶片顶部与定子间严重磨损或烧伤；叶片与叶片槽间严重磨损或烧伤；配流盘与侧板间严重磨损或烧伤；叶片断裂；轴承磨损或剥蚀；密封处漏油。⑷低速大扭矩马达滚轮或钢球与导轨间严重磨损或剥蚀（内曲线式）；连杆滑块与曲轴间严重磨损或烧伤（曲轴连杆式）；配流轴与配流套间严重磨损或烧伤（轴配流式）；配流盘与转子间严重磨损或烧伤（端面配流式）；轴承磨损或剥蚀；密封处漏油。⑸液压缸缸体裂纹；螺钉断裂；活塞杆磨损、锈蚀；密封环损坏；密封处漏油。机械零部件（包含液压元件）所发生失效最基本机理，有以下几个：形变或应力断裂，腐蚀，磨损，冲击断裂，疲劳，热应力与热变形。对于液压元件来说，上述六种失效机理中，最主要是磨损和疲劳失效。液压元件中存在着许多摩擦副，比如轴向柱塞泵中斜盘与滑靴，柱塞与缸孔，配流盘与缸体，叶片泵中定子环与叶片，齿轮泵中齿轮与壳体，换向阀中阀芯和阀套等等。凡是两个相互接触物体，在载荷作用下作相对运动，就必定存在着摩擦磨损。所以对磨损机理研究，伴随产品向高速、高载、自动化发展，就显得愈来愈主要。近年来，一门新学科——摩擦磨损润滑学（简称摩擦学）有了很大发展。磨损定义，普通可认为是：“两个相互接触物体产生相对运动和摩擦时，因为对接触表面施加压力结果，使接触表面部分材料从表面上脱落或产生位移，形成材料破坏。”按照磨损机理，磨损可分为磨粒磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。①磨粒磨损硬颗粒或突起物在摩擦过程中，因为力作用，使所接触表面部分材料产生脱落或位移。磨粒磨损还可分为两体磨损、三体磨损和冲刷磨损。②粘着磨损两个相对运动表面相互压紧时，表面上凸起点产生金属与金属点接触。③接触疲劳磨损因为交变载荷作用，在元件接触表面产生弹性变形和塑性变形，而使材料间聚协力丧失。④腐蚀磨损腐蚀就是元件表面原子同周围流体介质之间发生反应过程，包含由电化学势能和流体流动势能，以及对表面直接化学侵袭所激起各种反应。⑤微动磨损因为机械振动而引发两接触表面间低幅振动，比如轴孔配合面、螺栓联接处等位置，这种表面间微量振动会产生微动磨损。疲劳失效是液压元件又一主要失效机理，由液压元件工作载荷能够看出，大多数液压元件都承受交变载荷，比如，轴向柱塞泵传动轴、柱塞球头颈部、柱塞、缸体、轴承；齿轮泵传动轴、齿轮啮合面、轴承；液压阀弹簧、电磁铁导磁套、顶杆、阀芯、阀座等。而且伴随液压元件向高压、小型化发展，其应力水平越来越高，疲劳失效诊疗也就越来越突出。疲劳定义能够认为是材料在交变应力或应变循环作用下，逐步产生带有选择性累积损伤，经过一段时间后，发生带有局部特征断裂现象。疲劳过程包含裂纹产生、扩展和最终瞬时断裂三个阶段。疲劳失效普通展现为突发性失效，所以，对它事前监控就比较困难。惯用间接方法，如监测其载荷改变来到达控制目标第二节液压设备故障诊疗方法二、振动诊疗法振动诊疗法是当前应用得最普遍，发展得比较成熟一个诊疗方法。液压系统中发生振动过程包含着十分丰富信息，相当充分地反应了液压元部件和整个设备技术状态。（a）正常泵（b）轴承有故障泵图9-2正常泵与异常泵振幅频谱（片段）比较图9-2所表示为一台正常齿轮泵和一台轴承有故障泵振幅频谱片段