·70 北京科技大学学报 2001年第1期 存在于低压区油液中，占据一定的空间，油液变 5结束语 得不连续，因而输出流量及压力波动较剧烈，如 图5(a,b)所示，振幅较大，而流量的平均值却变 流量信号也是液压系统状态信息的丰富载 化不大.(3)溢流阀调定压力较高时，进气口存在 体，液压元件或液压系统发生故障前后，其输出 漏油现象.原因是压力较高时，部分高压油通过 流量信号必然发生变化，所以利用流量信号作 磨损了的侧板内漏到低压区，提高了吸油腔的 为状态特征参数是能够实现液压系统的状态监 压力，因而使部分油液经由放松了的管接头漏 测与故障诊断的.当然，由于液压系统中任一故 出.此时进气量相对于低压时少，所以流量脉动 障征兆的产生，往往并非单一因素造成的，所以 比低压时要弱，脉动幅度也较小，如图5（©）.(4) 为了快速、有效、准确地进行液压系统的故障诊 当溢流阀调定压力很高时，由于经磨损了的侧 断，除了流量信号外，可以辅其他状态特征信 板漏到低压腔的油液增加，使输出油量减小，并 息，如振动信号、压力信号等等 出现振幅较大的高频流量脉动，如图5(d). 参考文献 液压泵在运行时，由于其吸油侧及吸油管 1祝海林，邹旻，高澜庆，等.The Characteristics and The- 段内部压力较低（局部真空），而外部是大气压 ir Correct Selection in the Faults Diagnosis of Hydraulic 力，因而空气很容易从吸油区段上任何密封不 Equipment.J Univ Sci Tech Beijing,1996,3(1):45 良的缝隙进入油泵的吸油腔，从而导致油泵产 2祁仁俊等.液压系统状态监测与故障诊断.工程机 生进气故障.泵吸入带有空气泡的油液后，在低 械，1993(8)：29 压处空气泡就膨胀；当油液进入压力区后，混人 3钱祥生，龚赤兵.液压系统的状态监测.工程机械， 1989(6):32 其中的空气泡受到剧烈压缩、破裂，并在压力油 4张文明，高澜庆，马飞，等.液压系统的故障与油液 中溶解，产生气穴，使噪声增大.油泵吸进的油 污染度监视.冶金设备，1993(4)：44 中混有空气，不仅易引起气蚀，而且还影响泵的 5赵永凯.轴向柱塞泵故障的振动诊断研究.机床与液 容积效率，使液压系统的压力升不高，执行机构 压，1992(2)：87 工作不稳定甚至产生爬行和冲击，并使工作油 6李芳民.液压系统故障诊断中的油样分析法.液压 液易变质，这是液压系统中不允许出现的故障. 气动与密封，1995(1)：19 7李大华，夏志新.流量波动对滤油器过滤性能的影 为防止油泵产生进气故障，除了对吸油管接头 响.液压与气动，1988(2)，48 处严加密封，防止油箱中的油面太低外，尤其重 8田振华，等，差压式流量计的结构设计及瞬态流量测 要的是发生进气故障时能及时判断出来， 试方法的探讨.吉林工学院学报，1987(2)：43 由于进气故障多发生于外载压力较低时， 9祝海林.管道流量非接触测量及液压系统故障诊断 而进气故障出现时的油泵输出流量的脉动特性 的研究[博士学位论文].北京科技大学，1995 10史纪定，嵇光国.液压系统故障诊断与维修技术.北 是明显的，且与单纯侧板磨损时的脉动特性很 京：机械工业出版社，1990.8 不相同，对比图4(a,b)与图5b)中p=2MPa及图 11阳洪志，李壮云.液压泵气蚀初生的诊断.液压与气 5(c)中p=4MPa这4个波形图可以看出.因此， 动，1988(1)：2 用流量信号来识别油泵的进气故障是恰当的. Faults Diagnosis of Hydraulic Systems based on Flow Signals ZHU Hailin",GAO Lanqing 1)Mechanical Engineering Dept,Jiangsu Institute of Petrochemical Technology,Changzhou 213016,China 2)Candidates,Resources Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The reason why unusual flow signals exist and the main effect of the siguals were investigated in hydraulic systems.It is pointed out that flow signals are also a rich carrier of condition information after the examination of the close relationship between the work condition of hydraulic systems and the flow sig- nals.According to the experimental research on the faults of gear pump,it is practicable and effective using flow signals to monitor the condition of hydraulic systems and to diagnose the faults. KEY WORDS hydraulic system;fault diagnosis;flow signal;gear pump. 7 0 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1年2 00第 1期 存在于低压 区油液 中 , 占据一定 的空 间 , 油液变 得不连续 , 因而输 出流量及压力波动较剧烈 , 如 图 5 a( , b) 所示 , 振幅较大 , 而流量 的平均值却 变 化不大 . (3 )溢 流阀调定压力较 高时 , 进气 口 存在 漏油现象 . 原因是压力 较高时 , 部分高压油通过 磨损 了的侧板 内漏 到低压 区 , 提 高 了吸油 腔的 压力 , 因而使部 分油液 经 由放松 了 的管接 头漏 出 . 此时进气量 相对 于低 压时少 , 所以 流量脉动 比低压 时要弱 , 脉动 幅度也较小 , 如图 5 c( ) . (4 ) 当溢流 阀调定压力 很高 时 , 由于经磨损 了 的侧 板漏到低压腔 的油液增加 , 使 输出油量减小 , 并 出现振 幅较大 的高频流量脉 动 , 如 图 5 ( d) . 液压泵 在运行 时 , 由于 其 吸油 侧及 吸油 管 段 内部 压力较低 ( 局部真 空 ) , 而外 部是大气 压 力 , 因而空气很 容易从 吸油 区段上 任何密封 不 良的缝 隙进人油泵 的吸油腔 , 从而导致油泵 产 生进气 故障 . 泵 吸人带有 空气 泡的油液后 , 在低 压处空 气泡就膨胀 ; 当油液进 人压力 区后 , 混人 其 中的空 气泡受到剧烈压缩 、 破裂 , 并在压力油 中溶解 , 产生气穴 , 使 噪声增 大 . 油泵吸进 的油 中混有 空 气 , 不仅 易引起 气蚀 , 而且还影 响泵的 容积效 率 , 使液压 系统 的压力 升不高 , 执行机构 工作不稳定 甚至产 生爬行 和 冲击 , 并使工作 油 液易变质 , 这是液压 系统 中不 允许 出现的故障 . 为防止油 泵产生进气 故障 , 除 了对 吸 油管接 头 处严加 密封 , 防止油箱 中的油 面太低外 , 尤其重 要 的是发 生进气故 障时能及 时判断 出来 . 由于进 气故 障多 发生 于外载 压力 较低 时 , 而进气 故障出现时的油泵输 出流量 的脉 动特性 是 明显 的 , 且与单 纯侧板磨 损时 的脉 动特性很 不 相同 , 对 比 图 4 a( , b) 与图 5 (b) 中p = Z M p a 及 图 5 c( ) 中p 二 4 M p a 这 4 个 波形 图可以 看 出 . 因此 , 用 流量信号来 识别油泵 的 进气故 障是恰 当的 . F a u lt s D i a gn o s i s o f H y d r a u li c 5 结束语 流量信号也是液压 系统状 态信息的丰富载 体 , 液压元件或液压 系统发生故 障前后 , 其输出 流量 信号必然 发生变化 , 所 以 利用流量信号 作 为状态特征参数 是能够实现液压系统 的状态监 测 与故障诊断 的 . 当然 , 由于液压 系统 中任一故 障征 兆的产生 ,往 往并非单 一 因素造 成 的 , 所 以 为 了快速 、 有效 、 准确地进行液压系统 的故障诊 断 , 除 了流 量信号外 , 可 以辅 其他状态 特征信 息 , 如 振动信 号 、 压力信 号等等 . 参 考 文 献 1 祝海林 ,邹吴 , 高澜 庆 , 等 . hT e c h a r a c t e ir ist cs an d hT e - ir C o er ct S e l e ict o n i n ht e F au it s D i a gn o s i s o f yH dr a u li e E qu iP m e in . J U n i v S c i & eT e h B e ij i n g , 19 9 6 , 3 ( 1) : 4 5 2 祁 仁俊 等 . 液压系统 状态监 测与故 障诊断 . 工程 机 械 , 1 9 9 3 ( 8 ) : 2 9 3 钱 祥生 , 龚赤 兵 . 液压 系统 的状态监测 . 工 程机 械 , 1 98 9 ( 6 ) : 3 2 4 张 文 明 , 高澜庆 , 马 飞 , 等 . 液 压 系统 的故 障与油 液 污染度监视 . 冶金 设备 , 1 993 ( 4) : 4 5 赵永凯 . 轴 向柱 塞 泵故 障的振 动诊断研究 . 机 床与 液 压 , 199 2( 2 ) : 8 7 6 李 芳民 . 液压系统故 障诊断中的油 样分析法 . 液压 气动 与密 封 , 1 9 9 5 ( l ) : 1 9 7 李 大华 , 夏 志新 . 流 量波 动对滤油 器过 滤 性能 的影 响 . 液 压与气动 , 1 9 8 8( 2 ) , 4 8 8 田 振华 ,等 . 差 压式 流 量计的结构设计及瞬态 流量 测 试方法 的探讨 . 吉 林工 学 院学 报 , 1 98 7 (2) : 43 9 祝海 林 . 管道流 量非 接触测量 及液 压 系统故障诊 断 的研究:[ 博士 学位论文 ] . 北京 科技大 学 , 1 995 10 史 纪 定 , 稿光国 . 液压系统故 障诊断与维修 技术 . 北 京 : 机 械工业 出版 社 , 1 990 .8 n 阳洪志 , 李 壮云 . 液压泵气蚀初生 的诊断 . 液 压与气 动 , 1 9 88( l ) : 2 S y s et m s b a s e d o n F l o w S i g n a l s Z H U H d il nl) , GA 口 L a n q i n g 刀 1)M e Ch an i c ia E n g in e 门n g D e tP , J ian g s u ih st l t u t e o f P e tr o e h e m i e al 介 c hn o l o gy, Ch an g hz o u 2 13 0 16 , C h ian 2 ) C an id d ate s , eR s o ucr e s E n g in e e n n g S hc o l , U S T B e ij in g , B e ij in g 10 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T hT e re a s on w h y u n u s u a l fl ow s l g n a l s e x i s t an d ht e m a in e fe ct o f ht e s igu a l s w er I n v e st i g ate d in 场dr au li e s y s te m s . It 1 5 P o i n t e d o u t ht at fl ow s ign a l s are a l s o a ir e h e a r ier o f e on d it i o n i n of rm at ion a fte r hte e x am in at i o n o f ht e e l o s e re l iat o n hs iP b e朴刃 e en ht e w o r k e o n d lt ion o f 勿击a u ll e sy st e m s an d ht e if ow s i g - n a l s . A e e o r d in g ot ht e e x P er im e n t a l r e s e ar e h o n ht e af u lt s o f g e ar Pu m P , it i s Pr a e t i e ab l e an d e fe e t ive u s ign fl o w s ign a l s ot m o n it o r ht e e on d iit o n o f 勿dr au li e sy st em s an d t o d i a gn o s e ht e fa u lt s . K E Y WO R D S 场击a u li e sy s et m : 几u it id a g n o s i s : fl o w s ign a l: g e ar P um P