農(nóng)業(yè)機械在實踐應(yīng)用中的液壓故障研究

吳志剛

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

農(nóng)業(yè)機械在實踐應(yīng)用中的液壓故障研究

吳志剛

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

文章依據(jù)農(nóng)業(yè)機械基本原理，結(jié)合實踐操作應(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)機械液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計方案，為相關(guān)的實踐工作者提供有益參考。

農(nóng)機；液壓故障；機械原理

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)生大故障前都會出現(xiàn)一些異常的征兆。一旦出現(xiàn)癥狀，就要及時查明具體原因，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過程中，操作不當(dāng)，部件故障或其他未知因素會導(dǎo)致系統(tǒng)壓力在短時間內(nèi)直線上升，有一個很大的壓力峰值。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)的振動和噪聲引起的，嚴(yán)重的情況會使壓力繼電器、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)備對外界波動大的阻力差，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，阻尼在空氣閥系統(tǒng)的排除。

（3）氣穴現(xiàn)象。在液壓傳動過程中，液壓油壓力大時，壓力大于外界空氣的溫度，空氣中的液壓油會以氣泡的形式“逸出”，稱為氣穴現(xiàn)象。當(dāng)這些現(xiàn)象發(fā)生時，液壓系統(tǒng)工作響應(yīng)變慢；動力部件動作緩慢；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，氣蝕時間長，甚至導(dǎo)致整個液壓崩潰。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，提高其機械強度。

（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運動空間中，稱為機械鎖；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，運動部件的阻力會增加，從而導(dǎo)致運動緩慢和混亂。在嚴(yán)重的情況下，組件內(nèi)的組件的相對運動可以完全卡住，使組件不能移動。通常的液壓鎖消除措施：高精度錐形閥；閥芯臺肩；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。主觀診斷方法實際上是憑借自己的日常經(jīng)驗，通過手、眼、鼻、耳、觸覺、嗅覺、聽覺和視覺結(jié)合的液壓機械故障診斷，故障原因、故障定位是最簡單的視覺檢測方法之一。故障診斷知識的方法是豐富的，維修人員學(xué)到了很多的經(jīng)驗。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以及經(jīng)驗的局限性，雖然方法簡單快速，但難以處理日益復(fù)雜的系統(tǒng)故障診斷需求。

（2）直接檢測法。直接檢測法實際上是對液壓部件以及系統(tǒng)的運行效果進(jìn)行檢測進(jìn)而總結(jié)分析它的運行狀態(tài)。該方法對液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)異常十分敏感，原因在于直接檢測法可以通過對液壓設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，對出現(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)正常運行，各個工作元件和系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)該都在正常值區(qū)間變動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某項或某些參數(shù)出現(xiàn)低于最小值時，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)生較大變動時才會發(fā)揮直接檢測法的優(yōu)勢，這種方法雖然原理簡單概念直觀，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相同功能回路的液壓系統(tǒng)接到同一個主機上進(jìn)行工作測試，檢測到可疑元件，直接交換這類元件。這種方法彌補了現(xiàn)場缺乏檢測設(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，但是對于容易拆裝、結(jié)構(gòu)簡單小巧的元件，采用此方法不失是一種好的方式。

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

（1）專家系統(tǒng)的設(shè)計方案思路。農(nóng)業(yè)機械液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)是基于知識庫系統(tǒng)的程序，主要是通過從人類專家的知識和經(jīng)驗來解決液壓，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)而動全身，這給傳統(tǒng)的故障診斷方法帶來麻煩。在實際工程應(yīng)用中，專家系統(tǒng)能夠及時解決一般機械操作員所遇到的問題，同時通過知識獲取的方法對新增加的知識進(jìn)行存儲和重用，具有很好的實用價值。通過分析農(nóng)機液壓系統(tǒng)的故障特征，設(shè)計相應(yīng)的推理機制和知識庫，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行故障分析、故障診斷和預(yù)測，防患于未然。

（2）專家系統(tǒng)設(shè)計特點。用計算機程序采集液壓系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的專家系統(tǒng)，模擬液壓專家的推理過程，合理求解專家有時是非常困難的問題。一般來說，一個成熟的專家系統(tǒng)應(yīng)該具有以下特點：①豐富的專家級液壓系統(tǒng)故障診斷知識。知識庫的豐富性往往決定了系統(tǒng)軟件的性能水平，知識庫的數(shù)據(jù)越多，程序的搜索范圍越大?？傊瑢＜壹壷R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專家級的問題解決能力。基于知識庫的構(gòu)建專家系統(tǒng)的推理機制和發(fā)展戰(zhàn)略的結(jié)構(gòu)和控制，對計算機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知識獲取能力強。專家系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，應(yīng)該能夠繼續(xù)收集用戶上傳或知識交流，使他們的知識基礎(chǔ)日益豐富。④推理機制與知識庫分離。為了提高專家系統(tǒng)的可擴展性和可維護(hù)性，知識庫應(yīng)與推理機制無關(guān)。

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

［1］文斌.基于Petri網(wǎng)的液壓馬達(dá)故障診斷［J］.機械研究與應(yīng)用，2013，（5）.

［2］關(guān)彤，孫福才.液壓系統(tǒng)故障診斷方法概述［J］.中國科技信息，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)機使用與維修，2013，（9）.

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