理论教育 汽车电液技术:故障分析方法

汽车电液技术:故障分析方法

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面从方法论的角度出发,结合目前电液系统设备使用维修的实际状况,对常见电液系统的故障诊断方法作以归纳。鉴于汽车电液系统故障的复杂性和隐蔽性,必须核实故障的现象或征兆。电液系统的故障均属于参数型故障,通过测量参数,提取有用的故障信息。操作法检查故障时,有时要结合调整法进行。否则,检查相应的液压泵、阀、液压马达等。

汽车电液技术:故障分析方法

汽车电液系统是一个有机联系的多元件复杂整体,故障现象和故障原因并非是一一对应关系,而是呈现出综合性和系统性的特点,从而给电液系统故障诊断带来了相当多的困难。在目前电液系统广泛应用的环境中,原有的机械故障诊断维修知识和技能已远远不能适应液压系统维修的需要,而当前一些有关电液系统故障分析的文章及维修丛书都是针对某些具体元件或具体问题来进行分析和论述的,对液压系统整体的维修不具有指导性。下面从方法论的角度出发,结合目前电液系统设备使用维修的实际状况,对常见电液系统的故障诊断方法作以归纳。

1.电液系统故障诊断的一般步骤

1)核实故障现象或征兆。鉴于汽车电液系统故障的复杂性和隐蔽性,必须核实故障的现象或征兆。方法是向操作工和维修人员询问该车辆近期的工作性能变化情况,维修保养情况,出现故障征兆后曾采取的具体措施,已检查和调整过哪些部位等。

2)确定故障诊断参数。电液系统的故障均属于参数型故障,通过测量参数,提取有用的故障信息。选择诊断参数的原则是:诊断参数要具有良好的灵敏度、易测性、再现性,能够包容尽可能多的故障信息量。电液系统的诊断参数:系统压力、系统流量、元件温升、元件泄漏量、系统振动和噪声、控制电流、控制电压和发动机转速等。系统压力不足表现为液压缸动作无力、液压马达输出功率或转矩不足、液力传动机械行走无力等现象。系统流量不足表现为执行元件运动速度慢或停止不动。元件泄漏量大表现为动作速度慢和系统温升快。

3)分析、确定故障可能产生的位置和范围。对所检测的结果,对照液压系统原理图电气图进行分析,试图从构造原理和系统原理上讲得通,确保故障诊断的准确性,减少误诊。

4)制定合理的诊断过程和诊断方法。

5)选择诊断用的仪器、仪表。所选用的仪器、仪表有光电数字转速表、温度表、秒表、卷尺、压力表、听诊器、油质快速分析仪、液压检测仪、各型接头、专用工具等。选择原则是:首先选用对系统元件不做任何拆卸的仪器、仪表,其次是选用需连接于系统中的仪器、仪表,最后选用液压检测仪。但在故障很复杂,无从下手时,也可先用液压检测仪来诊断。

在故障诊断时,要特别注意的是未做分析确定故障产生的位置和范围之前,严禁任何盲目的拆卸、解体或自行调整液压元件,以免造成故障范围扩大或产生新的故障,使原有的故障更加复杂化。

2.直观检查法

直观检查法是电液系统故障诊断的一种最为简易、方便的方法。通常是用眼看、手摸、耳听、嗅闻等手段对零部件的外表进行检查,判断一些较为简单的故障,如破裂、漏油、松脱、变形等。直观检查法可在设备工作或不工作状态下进行。

视觉检查首先应在设备不工作状态下进行。用眼观察有无破裂、漏油、松脱、变形、动作缓慢或不均、爬行等现象。必要时可辅以其他手段和方法。例如当有油液渗漏又不严重却难以准确确定位置时,不要盲目拆卸或更换,可用洁净的擦布擦干渗漏部位,然后,仔细观察渗漏点。必要时,还可以在该部位喷撒白色粉灰,以便更准确地找到渗漏点。当停机状态下不易观察到故障时,可以开机检查,进行故障复现,但开机检查要注意做好安全防护措施,防止由于故障复现引起的故障加重。

手摸可以用来感觉漏油部位的漏油情况,特别是用于一些眼睛不能直接观察到的地方更加合适。手摸还可以判断油管油路的通断,由于液压系统油压较高且具有一定的脉动性,当油管内(特别是胶管)有压力油通过时,用手握住,会有振动或类似摸脉搏的感觉,而无油液流过或压力过低时则没有这种现象。据此,可以初步判断油压的高低及油路的通断。另外,手摸这一方法还可用于判断带有机械传动部件的液压元件润滑情况是否良好,当润滑不良时,通常会出现元件壳体过热现象,用手感觉一下壳体温度的变化,便可初步判断内部元件的润滑情况。特别是对于机械操作手来说,经常做这项工作的话,会从温度的变化中找出一些有益的规律来。

耳听主要用于根据机械零部件损坏造成的异常响声判断故障点以及可能出现的故障形式、损坏程度。液压故障不像机械故障那样响声明显,但有些故障还是可以利用耳听来判断的,如液压泵吸空、溢流阀开启、元件发卡等故障,都会发出不同的响声,如冲击声或“水锤声”等。当遇到金属元件破裂时,还可敲击可疑部位,倾听是否有嘶哑的破裂声。

嗅闻可以根据有些部件由于过热、摩擦润滑不良、气蚀等原因而发出的异味来判断故障点。比如有“焦化”油味,可能是液压泵或液压马达由于吸入空气而产生气蚀,气蚀后产生高温把周围的油液烤焦而出现的。此外,还要注意有无橡胶味及其他不正常的气味。

直观检查法虽然简单,但却是较为可行的一种方法,特别是在施工工作现场,缺乏完备的仪器、工具的情况下更为有效。只要逐步积累经验,运用起来就会更加自如。因此,在简易条件下,更应多用这种方法。

3.操作调整检查法

操作调整检查法主要是在无负荷动作和有负荷动作两种条件下进行故障复现操作,而且最好由本机操作手实施,以便与平时的工作状况相比较,从而更快、更准地找出故障。检查时,首先应在无负荷条件下将与电液系统有关的各操作杆均操作一遍,将不正常的动作找出来,然后再实施有负荷动作检查。比如一台液压驱动的钢厂用框架车,空载行驶时一切正常,但一装载就跑偏,这样的故障不通过负荷动作就检查不出来。因此,在检查故障时,无负荷操作和有负荷操作都要进行,以便准确地查找故障,正确地分析故障原因。要注意进行故障复现操作与正常操作还是有区别的。正常工作时,要求动作要轻柔、准确,一般不要过载工作。而在检查故障时,有时则要故意过载操作,使溢流阀开启或故障复现,从这些特殊状态中检查故障。(www.daowen.com)

操作法检查故障时,有时要结合调整法进行。所谓调整,是指调整液压系统与故障可能相关的压力、流量、元件行程等可调部位,观察故障现象是否有变化、变化大还是小、变好还是变坏。如框架车跑偏问题,因其行驶动力源为一变量泵,调整液压泵排量并操作试验,看是否能纠正跑偏问题,如能解决,则是使用日久,出现偏差造成的,调整即可。否则,检查相应的液压泵、阀、液压马达等。

使用调整法时要注意变量的调整数量和幅度,一是每次调整变量应仅有一个,以免其他变量的干扰使故障判断复杂化,如果调整后故障无变化,应复位,然后再进行另一个变量的调整;二是整个调整幅度要控制在一定的范围内,防止过大、过小而造成新的故障;三是调整后的操作要谨慎小心,在没有确定调整是否得当前,不要长时间使用同一动作。

4.对比替换检查法

这是一种在缺乏测试仪器时检查电液系统故障的一种有效方法,有时应结合替换法进行。一种情况是用两台型号、性能参数相同的机械进行对比试验,从中查找故障。试验过程中可对机械的可疑元件用新件或完好机械的元件进行代换,再开机试验,如性能变好,则故障即知。否则,可继续用同样的方法或其他方法检查其余部件;另一种情况是目前许多特种车辆和大中型机械的液压系统采用了双泵或多泵双回路系统,对这样的系统,采用对比替换法更为方便,而且,现在许多系统的连接采用了高压软管连接,为替换法的实施提供了更为方便的条件。遇到可疑元件时,要更换另一回路的完好元件时,不需拆卸元件,只要更换相应的软管接头即可。比如在检查一台双回路系统平板车时,有一回路工作无力,怀疑液压泵不好,拆下来用手试验进油口吸力,与另一回路液压泵相比感觉差距较大,认为可能是磨损严重,由于一时无法修理,换新泵试验,但故障依旧,结果是既浪费,又无功。因为用人工去转动泵轴的速度是远远达不到实际要求的,从而用进油口吸力大小判断液压泵的好坏也就根据不足。当时如果交换两回路的液压泵软管接头,一次就可排除其存在故障的可能性。

当然,用对比替换法检查故障,由于结构配制、元件储备、拆卸不便等原因,从操作上来说是比较复杂。但对于如平衡阀、溢流阀、单向阀之类体积小、易拆装的元件,采用此法是较方便的。

具体实施替换法的过程中,一定要注意连接正确,不要损坏周围的其他元件,这样才能有助于正确判断故障,而又能避免出现人为故障。在没有搞清具体故障所在的部位时,应避免盲目拆卸液压元件总成,否则会造成其性能上的降低,甚至出现新的故障,所以,在检查过程中,要充分用好对比替换法。

5.仪表测量检查法

仪表测量检查法是检测电液系统故障最为准确的方法。主要是通过对系统各部分液压油的压力、流量、油温的测量来判断故障点。其中压力测量应用较为普通,而流量大小可通过执行元件动作的快慢作出粗略的判断(但元件内漏只能通过流量测量来判断)。液压系统压力测量一般是在整个液压系统选择几个关键点来进行(如液压泵的出口、执行元件的入口、多回路系统中每个回路的入口、故障可疑元件的出入口等部位)。将所测数据与液压系统原理图上标注的相应点的数据对照,可以判定所测点前后油路上的故障情况。通过对电磁阀比例阀和伺服阀输入电流或电压的测量,和液压参数比对,就可以判断一些常见故障。

仪器测量法虽然可以测知相关点的准确数据,但也存在一个操作繁琐的问题。主要是液压系统所设的测压接头很少,要测某个点的压力或流量,一般都要制作相应的测压接头;另外,液压系统原理图上给出的数据也较少。所以,要想顺利地利用测量法进行故障检查,必须做好以下几方面工作:一是对所测系统各关键点的压力值要有明确的了解,一般在液压系统图上会给出几个关键点的数据,对于没有标出的点,在测量前也要通过计算或分析得出其大概的数值;二是要准备几个不同量程的压力表,以提高测量的准确性,过大易测量不准,过小则会损坏压力表;三是平时多准备几种常用的测压接头,主要考虑与系统中元件、油管接口连接的需要;四是要注意有些执行元件回油压力的检查,由于回油压力油路堵塞等原因造成回油压力升高,以致执行元件入口与出口的压力差减小,而使元件工作无力的现象时有发生。

6.逻辑分析法

随着电液技术的不断发展,电液系统越来越复杂,越来越精密。在这种情况下,不加分析地在车辆上乱拆乱卸,不但解决不了问题,反而会使故障更加复杂化。因此,当遇到一时难以找到原因的故障时,一定不要盲目拆修,应根据前面几种方法的初步检查结果,结合机械的液压系统图进行逻辑分析。逻辑分析时可通过构建故障树的方法分析其故障原因。因为液压系统是以液压油(工作介质)为媒介联系而成的一个有机整体,不是相互独立的元件,相互之间的动作是有联系、有其内在规律的,所以,逻辑分析法会随着液压技术的发展而得到更为广泛的应用。逻辑分析法有时还要结合具体部件的结构原理图进行。如在修理一台900t提梁机液压系统时,采用双泵双回路的行走系统有一侧轮胎无动作,在排除了管路堵塞、漏气等表面故障的可能性以后,采用对比替换检查法对两回路的液压泵、阀、液压马达均进行了交换,但不能解决问题,无意间打开液压油箱的固定上盖板后,发现两回路的液压泵进油口不在同一水平面上,机器发动以后由于液压系统吸收了油箱内的部分液压油,使故障侧回路进油口露出油面,造成吸空而无动作,最后加满油故障排除。

对较为简单的电液系统,可以根据故障现象,按照动力元件、控制元件、执行元件的顺序在液压系统原理图上正向推理分析故障原因(结合用前面几种方法检查的结果进行)。如在诊断某一汽车起重机动臂工作无力故障时,从原理上分析,工作无力是由于油压下降或流量减小造成的;从液压系统图上看,造成压力下降或流量减小的可能因素有:①油箱缺油;②油箱吸油过滤器堵塞;③油箱通气孔不畅通;④液压泵内漏严重;⑤操纵阀上主溢流阀压力调节过低;⑥操纵阀内漏严重;⑦动臂液压缸过载阀调定压力过低;⑧动臂液压缸内漏严重;⑨回油路不畅。考虑到这些因素后,再根据已有的检查结果,即可排除某些因素,将故障范围缩小,根据缩小后的范围再上机检查,然后再分析。

对于较为复杂的液压系统,通常可按控制油路和工作油路两大部分分别进行分析。每一部分的分析方法同上。特别是对于先导操纵式液压系统,由于控制油路较为复杂,出故障的可能性也较大,更应进行重点检查与分析。随着机电液一体化技术在液压设备上的广泛应用,对这样的液压系统,在检查分析液压系统部分的故障前,一定要首先排除电控系统的故障,否则,会对液压系统故障的检查造成障碍

7.故障树诊断法

所谓故障树,是一种描述故障原因与故障现象之间因果关系的有向树。先根据统计资料,对液压系统可能存在的各种故障原因进行分析,以设备使用过程中的主要故障现象作为顶事件画出故障树,利用布尔代数将其简化为等效故障树,据此求出对应的安全树(即顶事件不发生的基本事件的集合)及其最小割集(使顶事件发生的最起码的基本事件的集合),该最小割集也是事故树的最小径集(顶事件不发生所必需的最少基本事件的集合),然后从敏感度和故障发生概率双重角度——临界重要度,得到要使故障不发生应采取的几种可能方案。

随着控制理论、电子设备、材料加工、计算机技术的发展,流体传动与控制专业的故障诊断和处理技术也得到了快速发展,许多研究者还将在其他领域应用的相对成熟的故障诊断方法引入到液压与气动领域中来,如智能故障诊断方法、模糊故障诊断方法、神经网络方法、基于WEB的专家系统以及远程故障诊断系统等,感兴趣的读者可以阅读相关专业书籍和参考文献

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