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液压系统故障监测与诊断专家系统研究

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参 考 文献 ：
１８ ９ ５．
［］ 雷天觉． １ 液压工程手册［ ． ： Ｍ］北京 机械工业出版社 ，９０ １９ ．
［］ 李壮云， ３ 葛宜远 ． 液压元件 与系统［ ． Ｍ］北京 ： 机械工业 出版
社 ，９８ １９ ．
［］ 王懋瑶 ． ２ 液压传动 与控 制教程［ ． Ｍ］天津 ： 天津大 学出版社，
意义。 １ 软件 的总体 设计 思路 液压 系统工 作 正 常时 ， 统 参 数 都工 作 在 设 计 和 系
图 １ 液 压 系 统 故 障诊 断原 理 图
允许 范 围内 ， 通过 参 数趋 势 图进行 故 障预 测 ； 测 量 则 如 值超 出允许范 围 ， 则可立 刻诊 断 出故 障 的区域部 位 （ 泵 源 、 传 动 部 分 或执 行 器 部 分 ）再 通 过元 件 诊 断 窗 控制 ， 口， 通过输入 获得 的故障信息 、 观察到 的故 障现象 ， 采用 人机 交互方式来完 成对故 障的诊 断 ， 可快 速求 解 出可 就 能发生 的故 障 、 障部位 、 障原 因及故障排 除方 法。 故 故 本 系统大 致分 为 两 大 模块 ： 是 数 据 采 集 与监 控 一 部分 ； 二是故 障诊 断 部 分 。数 据 采集 与监 控 部 分将 前 期 传感 器检测 回来 的参 数 进 行 预 处 理 （ 要 是 滤 波 ） 主 后， 以图形 和数字 形式 显示 参数量 ， 参数 测量 法原 结合 理 ｌ 进行判 断 。只有 当这 一部 分 产 生 报 警 ， ＿ ５ Ｊ 系统 才 进
摘
要 ： 对液 压 系统 出现故 障时 ， 针 问题 的综合 性 、 复杂性 以及 故 障难排 除性 这一特 点 ， 开发 了液压 系统
故 障监 测 与诊 断专 家 系统软 件平 台， 用 Ｖｉ ａ Ｂｓ ６０进 行 编程 ， 模 糊控 制理 论 与 专 家 系统 相 结合 ， 利 ｓ ｌ ａｉ ． ｕ ｃ 将 完 成对故 障 的数 据 采集 、 控 、 警 及诊 断一 体化 功能 ， 监 报 实现 了 良好 的人 机界 面 ， 作 简单 ， 操 实用性 强。 关 键词 ： 压 系统 ； 障监测 与诊 断 ； 家 系统 ； 液 故 专 ＶＢ
维普资讯 液压与 气动 源自２０ ０ ７年第 １ 期 １
液 压 系 统 故 障 监 测 与 诊 断 专 家 系 统 研 究
乔文刚 ， 汪友龙 ， 李 宣， 孟有平
Ｔｈ ｓ ａ ｃ ｆ Ｆａ ｌ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｕ ｔ ｏ ｉｏ ｉ ｇ ａ ｄ Ｄｉ ｇ ｏ ｅ Ｅｘ ｅ ｔ Ｍ ｎ ｔ ｒｎ ｎ ａ ｎ ｓ ｐ ｒ
维普资讯
２０ ０ ７年 第 １ 期 ｌ
２ 专家 系统设计
液 压 与 气动
４ ｌ
表 达 形 式 为 ： Ｆ ＜条 件 ＞ Ｔ Ｅ （ 论 ） （ 施 ） Ｉ Ｈ Ｎ 结 ，措 ＷＩ Ｈ＜ Ｆ ，Ｒ Ｆ Ｔ Ｃ ）＜ Ｃ ＞ 其 中 ： 件— — 故障现 象 ； 论——一 障原 因或 故障部 条 结 故 位 ； 施 —— 故 障 排 除 方 法 ； Ｆ —前 提 可 信 度 ； 措 ｃ—
入第 二 部分 即故 障诊 断主体 实现 诊断 功能 。系统 功能
结 构 图如 图 ２所 示 。
设定 值附 近 ，工作 中如 果这 些 参数 偏 离 了预定 值 ，则 系 统就会 出现故 障 或有可 能 出现故 障 。任何 液压 系统 都可 以简单 划分 为 由 图 １ 成 的 系统 ｌ ， 因液 压 系 组 ５ 又 Ｊ
客观 上元 、 件质 量 不 稳 定 和 主观 上 使 用 、 护 不 当 ， 辅 维 系统 中各 元件和 工作 液体 都是 在封 闭 油路 内工作 ，不 象 机械设 备那样 直 观 ，也不 象 电气 设 备那 样 可 利用 各 种检测 仪 器方便 地测 量 各 种参 数 ， 而且 一 般 故 障根 源 有许 多种 可能 ， 有这些 特点 都 给液 压 系统 的故 障诊 所 断 和维修 带来很 大 的困难 。 因而 ， 某种 程度 上来说 ， 从 设 计一套 故 障诊 断 系统具 有很 重要 的研究 价 值和 实用
中图分类 号 ： Ｈ１ ７ Ｔ １２ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：０ ０４ ５ （０ ８ １ －０ ００ Ｔ ３ ；Ｐ８ Ｂ １ ０ ．８ ８ ２ ０ ） １０ ４ ．４
０ 引 言
由于 液压 系统具有 功 率小 、 体积 大 、 作 平稳及 可 工
在大 范 围内实现 无 级调 速 等 优 点 ， 而被 广 泛 应 用 在 因 机 床 、 金矿 山设备 、 冶 工程 机械 及轻 纺等行 业 。但 由于
Ｓ ｓ ｅ ｉ ｙ ｒ ｕ ｉ ｙ ｔ ｍ ｙ ｔ ｍ ｎ Ｈ ｄ ａ ｌ Ｓ ｓ ｅ ｃ
ＱＩ Ｏ Ｗｅ —ａ ｇ ＷＡＮ ｏ — ｎ ， Ｉ ａ ， Ｎ ｏ —ｉｇ Ａ ｎｇｎ ， Ｇ Ｙ ｕｌ ｇ Ｌ ｎ ＭＥ Ｇ Ｙ ｕｐｎ ｏ Ｘｕ
（ 内蒙古科技 大学 机械工程学院 ， 内蒙古 包头 ０４ １） １０ ０
＊ ｛ 书 ｝ ＊ ＊ 苷 ＊ ｛｝ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ｛ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ÷卜 ＊ ＊ ＊ ＊
收稿 日 ２０ ０６ ２６ 期：ｏ７ ．
—
作者简介： 乔文刚（９１ 男 ， １６一） 内蒙古包头市人 ， ， 硕士 副教
，
授， 主要从事液压技术方面的科研和教学工作。
＊ ＿ ｝ ÷卜 ＊ ｝ ＊ 仆 ＊ ｛ ＊ ｝ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ 书 ＊ 扑 ＊
统 的主要 工作 参数 为压力 、 流量 和温 度 ， 以只要在 泵 所 进 出 口及 执行元 件进 出 口设 置 测点 ， 过 传 感 器 测 量 通
１２ ３４四点 的压力 、 及温 度 值 ， 、、、 流量 并将 其 测量 值 通 过数 据采集 卡输 入 到诊 断 软 件界 面 ， 特 征 信 号 中提 从 取出征 兆 信号 ， 预定 值进 行 比较 、 断 ， 参 数值 在 与 判 如

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液压系统故障诊断技术的研究现状与发展趋势

液压系统故障诊断技术的研究现状与发展趋势


７
ｈｙ℃ｈｕｌｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｓｉｎｇ ｎｅｕｌ．ａｌ ｎｅ艄ｒｏｒｋｓ”的学 术论文，主要对二阶液压舵机系统的输出矢量空间 进行神经网络故障诊断［８】；１９９９年ＣＨＲ对动态专 家系统进行研究，开发了相应的专家系统应用软
件［５Ｊ；２００３年，哥伦比亚学者ＬＩＮ』埘Ｃ等［９】采用神
障将导致整个液压系统瘫痪，因此液压泵故障诊断 是能源系统故障诊断的关键【３，１ ２１，常见的柱塞泵故 障模式如表１所示［２—６，１ ２１。
表ｌ液压泵故障机理分析
从表ｌ可以看出，球头松动和配流盘偏磨等故 障特征较为明显，诊断相对容易；液压泵泄漏和轴 承损伤故障特征信号微弱，容易被环境噪声淹没， 需要采取先进的诊断策略才能可靠、有效地诊断出 故障。 ２．２液压伺服系统故障机理分析
击萎霪裳嚣；ｉ；；：：萎≯元件受冲
力嚣阀输出１亘定’流量’系统压 压雾黧？嘉喜釜蕻下降’
输出增益大小变化
传感器输出有一恒定偏差
突变故障’故障特征明显
缓变故障’故蚓例显，故障特征难以提取
突变故障，故障特征明显
突变故障，故障特征明显
。。篓堂置璺．翌兰箩量补偿电路故
障或输出引线断路
。曼鎏挲釜二鎏妻：。蒌銎≥皇蹩干
析方法全面分析和研究了轧机液压系统故障，提出 对液压系统故障诊断有指导意义的原则；２００３年杨 光琴【５】对小波、小波包分析和多传感器信息融合技 术在液压泵故障诊断中的应用作了大量研究；同年 该教研室张若青［８】采用动态神经网络进行了液压余 度舵机伺服系统故障诊断，并通过仿真和试验验证 了多步预测神经网络对余度舵机进行故障诊断的有 效性。
这里首先介绍了近年来国内外液压系统故障
随着液压系统向质量轻、体积小、高压化、功 诊断的研究现状；其次从液压能源和伺服系统两个
六自由度液压并联机构的故障诊断专家系统研究

六自由度液压并联机构的故障诊断专家系统研究

液 压 与 气动
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ １ ８ ３ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ 并联 机 构 的故 障诊 断 专 家 系 统 研 究
李 涛 ，于 复 生 ，杜 桂 林 ，孙 中国 Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ Ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ６ － ＤＯＦ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ
ＬＩ Ｔａ ｏ 。 一
，
ＹＵ Ｆｕ ． ｓ ｈｅ ｎ ｇ 一，ＤＵ Ｇｕｉ — ｌ ｉ ｎ ，Ｓ ＵＮ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ． ｇ ｕ ｏ
（ １ ． 山 东 建 筑 大 学 机 电工 程 学 院 ， 山东 济南
２ ５ ０ １ ０ １ ；
２ ． 山东省高校机械工程创新技 术重点实验室 ，山东 济南
却 回路 部分 和主驱 动 回路 部 分 ， 手 动部 分 为 安 全 防护 性 措施 ， 冷却 回路 部分 为系统 冷却 降温准备 。
六 自由度液压 并 联 机构 建 立 两个 工 位 ： 液 压缸 未
伸 出时为低 位 ， 液 压缸伸 出全 长 的一 半 时为 中位 ； 液压 系统停 止 时 ， 系统 处于低 位状 态 ， 液 压系 统正常 运作 时 的工 位 为 中位 。液 压 系统 启动 ， 主泵 １ ２在 电机 １ １的 带动 下 开 始 供 油 ， 电磁 换 向 阀 ２ １ 、 电磁 溢 流 阀 ２ ３得
运作 。 ２ 基 于故障树 的故 障诊断 专家 系统 专 家系统 是一个具 有大 量专 门知识 和经验 的计算 机 程序 系统 ， 是 通过 推理 与判 断来 解 决 那些 需 要 大量 人 类专 家才能 解决 的复 杂 问题 ， 专 家 系 统一 般 由知识
工程机械液压系统故障的现场检测与诊断探究

工程机械液压系统故障的现场检测与诊断探究


素是油温过高。密封件的寿命和温度息息相关 ， 温度 的升高 对密封 件 寿命 有 十分 严 重 的影 响 ， 通 常情 况 在 下 每升 高 １ ０℃密封 件 的寿命 就会 减少一 半 ， 因此对 于
液压 系 统 ， 要设 计 一个 能 够 合理 地 控 制 温 度 的制 冷 装
自 １６ ９０年起 ， 液压 系统 故 障 诊 断 刚 刚起 步 ， 主要 是 对 于参数 的直 接测 量判 断故 障 。随后 ２ ０年 ， 于人 基
２ 液压 系统 的仪器 电脑诊 断
凭借 以往的经验我们发现 ， 通常在现场 的检测过
程 中 ， 流量 的检 测很 困难 ， 且 问题 往往 出现 在压力 对 并 上， 因此 在 检 测 过 程 中 ， 部 分 是 对 压 力 系 统 进 行 大
检测 。
以当工程机械在施工过程 中发生机械故障时很难进行
检 测 自动化 。
查后 仍不 能排 除故 障 ， 应借 助仪 器做 详细 的检测 。 则
２１ ０ ２年第 ６期
液压与 气动
齐全 的综 合性 修理 车组 。
５ 国 内外 机械 液压 系统 故障 监测 与诊 断前景
： 密封 件 的 作 用 是在 刚 ３ 静 性 固定 表面 之间 防止油 液外 泄 。对于 密封槽 尺寸 大小 和公 差 的大小 的设 计 非 常重 要 ， 理 设 计 密 封槽 尺寸 合 及公 差 可 以填 塞 密封 件 因挤 压 而 出现 细微 的 凹陷 ， 还 可 以使 密封 件 内的应力 大 于被密封 压力 。当螺栓 不够 牢 固或 者零件 的强 度 不够 大 时 ， 配合 表 面 将 发 生分 离 的现象 ， 从而 出现 间隙 。这样 静密 封就 变成 了动 密封 。 密 封件将 受 到粗糙 的配合 表 面 的磨 损 ， 封 件边 缘 将 密 受变 动 的间 隙所蚕食 。 密 封件 的变质 是 由很 多 因素 导 致 的 ， 主要 的 因 最
液压系统应用诊断技术的研究

液压系统应用诊断技术的研究

一
原因。
设备所有的故障或缺陷是否能够诊断？这就 是故障的可诊断性 问题在实际 中往往一个故 障对 应多个特征 ， 一个特征对应多个故障 ， 或者不 同的 故障其特征却差不多 ， 而相 同的故障现象其故障 机理却不 同 ， 这些现象在液压设备 中很普遍 。对 于某 台机械设备的故障而言 ， 它与诸多因素有关 ， 从故障的现象很难判断其是否是液压系统 的原因 所 致 。因此 液 压设 备 故 障 的可 诊 断性 就是 影 响其 点检管理 的重要 因素之一 。在点检管理体系 中， 通过对液压设备故 障机理 的研究 ， 实验模 拟和生 产现场的实践 ， 总结出液压设备故障的特征 、 提取 的方法和诊断 的经验 ， 而可提高液压设 备的可 从 诊 断性 。
５ 液 压故 障 的分析 方法 在对 液压故障原因的分析 中， 排除与此故障 无 关 的 区域 和 因素 后 ， 步 把 目标 缩 小 到 某 个 单 逐 元 或 元 件 是 最 行 之 有 效 的方 法 。常 用 的分 析 方 法有 ：
（） １应用方框 图查找故 障的部位和原因 ： 某一 故障现象 的出现 ， 可能有很多原 因， 但其中必定有 个是主要原因 ， 寻找故障的主要原因， 可以画出 方框 图 ， 从图 中一步步分析出故障的部 位和主要
一
１ — ５
第 ２ 卷 ２ １ 年第 ５ 总第 １５ ） ９ ０１ 期（ ５期
设 备 而言 ， 能 会 有 多 种 不 同 的 原 因 都 引起 同一 可 种 故 障 的现 象 ， 且 有 时 这 些 原 因 不是 孤 立存 在 而 而是互 相交 织在 一起 互相 影 响的 。 （） ４ 同一 原 因引 起 的故 障具 有 多样 性 ： 压 系 液 统 中 ， 往 同一 种 原 因 所 引 起 的 故 障 现象 却 是 多 往 种 多样 。