液压系统故障机理分析

  故障模式体现的主要是故障发生的部位和现象，并不反映造成故障的本质原因，而故障机理才是造成液压系统故障的实质性原因。故障机理主要是指引起元部件故障的物理、化学等内在性的因素。故障机理是针对所有的液压元件，即故障机理是统一的，但是，由于功能和结构的不同，产生故障的原因既具有相似性，也具有差异性。液压系统主要故障机理主要包括: 1.磨损   磨损是固体摩擦表面上物质不断损耗的过程，表现为物体尺寸和形状的改变。磨损是渐进的损耗过程，但也可能导致断裂的后果。根据磨损形成的原理，磨损可分为机械磨损和机械化学磨损。磨损是否构成失效，主要看磨损是否已危及该元件的工作能力。磨损失效的基本类型有:粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损等五种基本类型。其中粘着磨损、表面疲劳磨损和磨粒磨损是液压系统中最常见的磨损方式。液压元件中，磨损是造成故障的最主要原因之一，这是因为在液压泵、马达等液压元件中，存在着很多很多重载而又高速滑动的摩擦副，比如，柱塞泵的柱塞与缸体属于精密配合。液压元件中常见的磨损部位，大部分的液压元件中都存在着磨损现象，单个部件的磨损可以产生多种故障现象，比如配流盘的严重磨损，可以造成柱塞泵内泄，引起系统流量降低，也可能产生系统噪声，甚至引起系统温度升高等等。 2.疲劳   结构的构件或机械、仪表的零部件在交变应力作用下发生的失效，称为疲劳失效，简称为疲劳l5s]。统计结果表明，在各种机械的断裂事故中，大约有80%以上是由于疲劳失效引起的。因此，对于承受交变应力的设备，疲劳分析在设计中占有重要的地位。按照产生疲劳断裂的不同基因分，几可分为机械疲劳断裂、热疲劳、腐蚀疲劳;按照疲劳断裂寿命分，可分为高周疲劳和低周疲劳。疲劳也是液压元件中较为常见的失效原因之一，比如柱塞泵的滑靴和球头的连接处，由于疲劳的作用，会造成滑靴和球头的松脱，引起柱塞泵的振动与噪声，严重时二者脱离会导致柱塞泵无法工作。图2一3列出了液压元件中一些常见的疲劳部位。 3.密封件老化   密封件大都属于高分子材料，从其本质上讲，高分子材料的老化可以分为化学老化和物理老化两大类。化学老化是一种不可逆的化学反应.它是高分子材料分子结构变化的结果;物理老化是指处于非平衡态的不稳定结构下存 放过程中会逐渐趋向稳定的平衡态，从而引起材料物理变化的现象。物理老化是液压系统密封件的主要老化方式，物理老化的结果使材料的自由体积减少，密度增加，模量和抗拉强度增加，断裂伸长及冲击强度下降，材料由塑性转变为脆性，从而导致材料在低应力水平下的破坏。密封件老化，可以导致液压油的泄漏，比如液压缸导向套内部的密封装置老化破损后，可造成小腔液压油外泄。 4.液压油污染   在液压系统中，液压油不仅起动力传递作用，也起润滑、冷却作用。如果说液压泵是整个液压系统的心脏的话，那么液压油就是整个液压系统的血液，它不仅影响液压系统的工作性能和液压元件曲使用寿命，而且直接关系到液压系统能否正常工作。液压油污染物主要包括固体污染物、液体污染物、气体污染物瞬。固体污染除了外界的灰尘，主要来自元件磨损所产生的颗粒;液体污染物主要包括水分和清洗液体;气体污染物则主要是混入的空气。严重的液压油污染可导致系统无法正常工作，比如固体污染物将比例换向阀的阀芯卡死，导致阀芯无法换向。液压油污染所造成的故障是系统性的，所有的液压元件都会受到影响，而且，液压油的污染会加剧液压元件的磨损;疲劳，降低系统的效率。   许多故障并非单一故障机理造成，而是多个故障机理同时作用造成，比如滑靴与柱塞的松脱故障，就是磨损和疲劳的共同作用的结果;同时，故障机理之间也会相互作用，比如液压油污染，就会加剧液压元件的磨损，腐蚀液压元件，而磨损反过来又增加了液压油污染，从而加重了故障的严重程度。