工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)的故障診斷

張旭超

摘 要：液壓伺服控制系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要構(gòu)成部分，其能否正常工作直接影響工程機(jī)械工作質(zhì)量與效率，因此，應(yīng)用單位應(yīng)做好工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)故障研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理液壓伺服控制系統(tǒng)故障，為控制工作的正常、完成奠定基礎(chǔ)。文章探討了工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)工作原理及優(yōu)點(diǎn)，分析相關(guān)的故障診斷方法，探討故障診斷應(yīng)注意的事項(xiàng)，以供參考。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；液壓伺服控制系統(tǒng)；故障診斷

伺服系統(tǒng)又稱隨機(jī)系統(tǒng)，用于精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)，其在工程機(jī)械中的應(yīng)用，不僅能保證施工質(zhì)量，而且能明顯提升施工效率，因此，保證液壓伺服控制系統(tǒng)正常運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，尤其如何提高伺服控制系統(tǒng)故障診斷效率，受到應(yīng)用單位的高度重視。

1 液壓伺服控制系統(tǒng)原理及優(yōu)點(diǎn)

在對(duì)工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷探討之前，有必要簡(jiǎn)單闡述其工作原理，指引相關(guān)故障診斷工作的開(kāi)展。

1.1 液壓伺服控制系統(tǒng)原理

凡是應(yīng)用液壓控制元件及液壓執(zhí)行元件，基于液壓傳動(dòng)原理構(gòu)件起來(lái)的伺服系統(tǒng)，均被稱為液壓伺服控制系統(tǒng)。接下來(lái)以某工程機(jī)械為例，探討液壓伺服控制工作原理。如圖1所示，Xi為閥芯位移，為系統(tǒng)的輸入量；Xp為缸體位移，為系統(tǒng)的輸出量，系統(tǒng)中缸體與閥體為一體，構(gòu)成反饋連接。其中輸出位移可精確地復(fù)現(xiàn)輸入位移變化，并且其輸入的機(jī)械量可轉(zhuǎn)換成很大的輸出力。反饋測(cè)量元件對(duì)系統(tǒng)的輸出量進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)化成反饋信號(hào)。

1.2 液壓伺服控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

工程機(jī)械中液壓伺服控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)突出，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）體積小、重量輕。在控制負(fù)載相同或控制功率相同的情況下，應(yīng)用液壓控制技術(shù)可構(gòu)建動(dòng)態(tài)響應(yīng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小的液壓控制系統(tǒng)。（2）調(diào)速范圍寬、速度控制方式多。液壓驅(qū)動(dòng)方式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速，而且具有較寬的調(diào)速范圍，為滿足不同控制對(duì)象的調(diào)節(jié)需求，可進(jìn)行變排量泵控、變轉(zhuǎn)速泵控、有閥控制等。（3）易于實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)?？稍谝簤夯芈分邪惭b過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu)、壓力保護(hù)安全閥，保證液壓控制系統(tǒng)頻繁制動(dòng)與帶負(fù)載啟動(dòng)的安全性。

2 液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷

研究發(fā)現(xiàn)，液壓伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用中時(shí)常發(fā)生超程、竄動(dòng)、爬行、電機(jī)不轉(zhuǎn)等故障，做好這些故障的診斷，分析故障發(fā)生原因，采取針對(duì)性措施進(jìn)行排除，縮短故障時(shí)間，降低故障造成的不良影響，為液壓伺服控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行做好鋪墊。

2.1 超程

伺服控制系統(tǒng)超程指當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)超過(guò)軟件設(shè)定的軟限位或由限位開(kāi)關(guān)決定的硬限位時(shí)，便發(fā)出超程報(bào)警。超程故障一般不需要復(fù)雜的檢測(cè)，因?yàn)閳?bào)警內(nèi)容會(huì)通過(guò)CRT顯示出來(lái)，因此，技術(shù)人員通過(guò)CRT便可得知是否發(fā)生超程故障。該故障的排除較為簡(jiǎn)單，技術(shù)人員只要根據(jù)控制系統(tǒng)操作說(shuō)明便可將故障排除。

2.2 竄動(dòng)

液壓控制系統(tǒng)進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)，一般由以下原因造成：螺釘松動(dòng)引起接線端子接觸不良；速度控制信號(hào)受干擾或信號(hào)穩(wěn)定性差；測(cè)速反饋信號(hào)受到干擾，或裝置出現(xiàn)故障，導(dǎo)致測(cè)速信號(hào)波動(dòng)。另外，當(dāng)正向運(yùn)動(dòng)向反向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生竄動(dòng)，多因伺服系統(tǒng)出現(xiàn)較大增益或進(jìn)給傳動(dòng)鏈出現(xiàn)過(guò)大間隙導(dǎo)致。

2.3 爬行

在低速進(jìn)給或啟動(dòng)加速過(guò)程中出現(xiàn)爬行，引發(fā)原因有外加因素過(guò)大、伺服系統(tǒng)增益較低、進(jìn)給傳動(dòng)鏈潤(rùn)滑情況較差。另外，連接滾珠絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)的聯(lián)軸器出現(xiàn)裂紋等自身缺陷，或連接松動(dòng)等，導(dǎo)致伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，也會(huì)造成爬行。

2.4 電機(jī)不轉(zhuǎn)

電機(jī)是液壓伺服控制系統(tǒng)的核心構(gòu)件，一旦不轉(zhuǎn)，導(dǎo)致伺服控制系統(tǒng)停轉(zhuǎn)，因此，做好電機(jī)不轉(zhuǎn)故障的診斷尤為重要。當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，檢查控制系統(tǒng)看能否檢測(cè)出速度控制信號(hào)；檢查使能信號(hào)是否連通，判斷進(jìn)給軸的啟動(dòng)條件，如冷卻、潤(rùn)滑等是否充分。另外，檢查伺服電動(dòng)機(jī)，確定故障是否由電動(dòng)機(jī)自身故障引起。

3 液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷策略

液壓伺服控制系統(tǒng)故障類型復(fù)雜，診斷時(shí)既需要技術(shù)人員結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，又需要具備一定的專業(yè)知識(shí)，分析故障表現(xiàn)及特點(diǎn)，尤其為保證液壓伺服控制系統(tǒng)故障的排除，應(yīng)注重運(yùn)用一定的故障診斷策略。

3.1 做好液壓伺服控制系統(tǒng)研究

工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，為做好各類故障的診斷，保證故障的盡快排除，技術(shù)人員應(yīng)明確液壓伺服控制系統(tǒng)工作原理，充分了解液壓伺服控制系統(tǒng)各部分構(gòu)成，提高故障診斷質(zhì)量與效率。一方面，應(yīng)用單位應(yīng)鼓勵(lì)技術(shù)人員研究液壓伺服控制系統(tǒng)，熟練掌握各構(gòu)件名稱及所處位置，明確液壓伺服控制系統(tǒng)內(nèi)部各構(gòu)件間的關(guān)聯(lián)。另一方面，充分了解液壓伺服控制系統(tǒng)相關(guān)元件正常運(yùn)行參數(shù)，能正確找到引起元件參數(shù)異常的原因，能夠排除伺服控制系統(tǒng)中常見(jiàn)、輕微故障。

3.2 做好常見(jiàn)故障診斷方法總結(jié)

眾所周知，引發(fā)液壓伺服控制系統(tǒng)故障的因素多而復(fù)雜，為提高故障診斷質(zhì)量與效率，應(yīng)用單位應(yīng)要求技術(shù)人員做好常見(jiàn)故障診斷方法總結(jié)。一方面，結(jié)合以往故障排除經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行匯總，根據(jù)引發(fā)原因?qū)收线M(jìn)行分門別類，明確不同故障造成的影響。另一方面，要求技術(shù)人員對(duì)與其他同事進(jìn)行溝通、交流，了解其在故障診斷、故障排除方面的做法。同時(shí)，建立液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷、排除數(shù)據(jù)庫(kù)，詳細(xì)記錄故障表現(xiàn)、引發(fā)故障原因，排除故障的具體做法等，為以后同類故障的診斷提供參考。

3.3 加強(qiáng)故障診斷過(guò)程細(xì)節(jié)監(jiān)督

為保證液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷各項(xiàng)細(xì)節(jié)的認(rèn)真落實(shí)，盡快找到與排除故障，工程機(jī)械應(yīng)用單位應(yīng)做好故障診斷過(guò)程細(xì)節(jié)監(jiān)督。一方面，制定完善的故障診斷制度。應(yīng)用單位應(yīng)結(jié)合工程機(jī)械實(shí)際情況，在對(duì)常見(jiàn)故障深入分析的基礎(chǔ)上，制定完善的故障診斷制度，尤其是使用儀器診斷伺服控制系統(tǒng)時(shí)，要求技術(shù)人員做好所用儀器性能檢查，無(wú)任何異常后嚴(yán)格按照儀器使用說(shuō)明進(jìn)行診斷操作。另一方面，做好故障診斷旁站監(jiān)督。為避免故障診斷過(guò)程中因操作不當(dāng)引入新的故障，應(yīng)用單位應(yīng)派專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行旁站監(jiān)督，督促技術(shù)人員按照一定的流程及操作說(shuō)明，進(jìn)行拆卸與安裝操作，確保各細(xì)節(jié)考慮到位、落實(shí)到位。

3.4 提高技術(shù)人員診斷專業(yè)水平

工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷中，提高技術(shù)人員的診斷專業(yè)水平，可盡快找到與解決發(fā)生的故障，降低故障造成的影響，因此，應(yīng)用單位應(yīng)積極采取措施，促進(jìn)技術(shù)人員診斷水平的進(jìn)一步提高[1]。一方面，做好招聘考核。為整體上提高技術(shù)人員的專業(yè)水平，應(yīng)用單位招聘技術(shù)人員時(shí)應(yīng)注重考察應(yīng)聘人員的責(zé)任心，以及液壓伺服控制系統(tǒng)知識(shí)掌握情況。同時(shí)，還應(yīng)檢查應(yīng)聘人員的專業(yè)資質(zhì)，通過(guò)考核后予以錄用。另一方面，注重技術(shù)人員培訓(xùn)。液壓伺服控制系統(tǒng)故障技術(shù)處于不斷革新中，為使技術(shù)人員掌握最新的故障診斷技術(shù)，盡快排除故障，降低故障造成的影響，應(yīng)用單位應(yīng)定期組織技術(shù)人員，邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)專家，開(kāi)展故障診斷知識(shí)培訓(xùn)活動(dòng)，為技術(shù)人員講解液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷新技術(shù)、新方法，以及故障診斷中注意的問(wèn)題等[2]。同時(shí)，鼓勵(lì)技術(shù)人員間相互學(xué)習(xí)、相互討論，不斷吸取他人故障診斷中的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身實(shí)際，總結(jié)一套適合自己的診斷效率高的故障診斷方案。

4 結(jié)語(yǔ)

液壓伺服控制系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要組成部分，其一旦發(fā)生故障，往往會(huì)給工程機(jī)械正常工作造成不良影響，因此，應(yīng)用單位應(yīng)做好液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷研究，以盡快找到故障根源，盡快排除。為提高工程機(jī)械液壓伺服控制系統(tǒng)故障診斷效率，應(yīng)用單位應(yīng)注重采取一定的策略，一方面，鼓勵(lì)技術(shù)人員做好液壓伺服控制系統(tǒng)知識(shí)研究，切實(shí)掌握伺服控制系統(tǒng)各部分構(gòu)成及運(yùn)行原理。另一方面，注重液壓伺服控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障診斷方法總結(jié)，并做好診斷過(guò)程監(jiān)督，確保各細(xì)節(jié)認(rèn)真落實(shí)。

[參考文獻(xiàn)]

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