某泵車變幅故障排除方案設(shè)計目錄摘要 3前言 31SYM5552THB710S泵車基本結(jié)構(gòu) 42泵車結(jié)構(gòu)的工作原理 53泵車故障現(xiàn)象 63.1故障現(xiàn)象 63.2故障檢查與原因分析 64

故障排除 84.1故障診斷 84.2故障處理 8總結(jié) 9參考文獻(xiàn) 9

摘要以SYM5552THB710S泵車結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，深入探討了較為常見的泵車變幅故障，以及故障注入方法，同時立足于故障分析結(jié)果，詳細(xì)診斷其液壓系統(tǒng)故障類型。最后根據(jù)診斷結(jié)果，以及初始故障注入作對比，并結(jié)合故障實驗結(jié)果進(jìn)行客觀分析，以期創(chuàng)新故障診斷方法，最終確?？陀^性的液壓系統(tǒng)剩余壽命預(yù)測。關(guān)鍵詞：泵車；故障診斷；變幅故障前言當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，工程機(jī)械裝備逐漸趨于智能化，并為了提升其設(shè)備運行可靠性，人們更加側(cè)重于智能化的故障診斷研究。作為工程機(jī)械的核心，液壓系統(tǒng)在出現(xiàn)元件故障后，一旦未被及時發(fā)現(xiàn)與相應(yīng)處理，甚至?xí)劤扇藛T傷亡的重大事故。鑒于此，為確保液壓系統(tǒng)的運行可靠性，應(yīng)預(yù)先開展早期故障診斷工作。因此，本文為總結(jié)有效的智能故障判斷方法，以及方法應(yīng)用，需要圍繞液壓系統(tǒng)的特殊性，進(jìn)而確保人工故障排查工作的順利進(jìn)行。其中，基于知識、模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動三種方法，是其常見的液壓故障診斷類型。首先對于技術(shù)人員而言，要求其具備一定經(jīng)驗與專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，作出定性推理運用的是基于知識方法開展的故障診斷方法，而需要具備大量故障或全壽命周期數(shù)據(jù)運用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動。兩者的弊端在于局限性較強(qiáng)，與之相反的是基于模型的故障診斷方法，其通過構(gòu)建精確數(shù)學(xué)模型的優(yōu)勢，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確判斷復(fù)雜的液壓系統(tǒng)故障類型，最終實現(xiàn)預(yù)測系統(tǒng)剩余壽命的目的。近年來在國內(nèi)外學(xué)者中，主要圍繞設(shè)備智能化程度低的現(xiàn)狀，開展諸多實踐研究以期總結(jié)出有效的智能裝備故障診斷方法。以液壓換向閥故障為例，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，以期在機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，提出新的故障診斷方法。隨后為驗證該方法的有效性，將其與其他模型進(jìn)行對比，得出其具有較高的故障診斷精度；在開展液壓系統(tǒng)故障診斷過程中，去實驗與故障模擬仿真為其數(shù)據(jù)，并發(fā)揮BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)勢，進(jìn)而總結(jié)出有效的診斷方法；為判斷液壓缸內(nèi)的內(nèi)泄漏故障虛實，立足于小波分析提出了實時檢測方法，從而根據(jù)泄漏故障特征值有效處理泄漏檢測問題。綜上所述，這類方法并不適用于液壓系統(tǒng)故障的判斷，這主要是源于方法的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與液壓系統(tǒng)的特殊性決定的。同時故障數(shù)據(jù)集的收集工作也存在一定困難，加之誤差性的故障模擬仿真數(shù)據(jù)，最終難以確?？陀^的故障診斷結(jié)果。鑒于此，部分研究學(xué)者以模型為基礎(chǔ)，提出了不同的故障診斷方法。在德國，BORUTZKYW等為構(gòu)建鍵合圖模型，提出有效運用殘差分析，以期實現(xiàn)無故障工程系統(tǒng)模型與故障系統(tǒng)的耦合，而在其定量故障檢測系統(tǒng)中，需要借助雙缸液壓系統(tǒng)模型的作用，進(jìn)而驗證該方法的客觀性；KUMARS等充分發(fā)揮仿真驗證方法優(yōu)勢，立足于液壓系統(tǒng)，創(chuàng)建了新的物理模型，并對其有效性與強(qiáng)度進(jìn)行驗證；ABDALLAHI等是在鍵合圖模型基礎(chǔ)上，提出了純圖形魯棒診斷方法，這種方法隨后應(yīng)用于1SYM5552THB710S泵車中，得到有效的分析與驗證；在航天液壓系統(tǒng)中，也逐漸滲透到模型故障診斷方法的應(yīng)用，而液壓元件中的使用也屢見不鮮。綜上在診斷液壓系統(tǒng)故障過程中，充分發(fā)揮鍵合圖模型優(yōu)勢并運用于實踐中，所取得的研究成果也是有目共睹的。本文為驗該殘差故障診斷仿真方法的有效性，選取SYM5552THB710S泵車為實踐案例，并立足于功率鍵合圖從而提出故障診斷仿真模型，隨后根據(jù)故障特征分析精確的故障信息類型，緊接著開展模型殘差分析并與故障特征矩陣作對比，以期定位其與故障位置的距離并將兩者隔離開來，最終實現(xiàn)預(yù)測液壓系統(tǒng)剩余壽命的目的。1SYM5552THB710S泵車基本結(jié)構(gòu)SYM5552THB710S混凝土泵車是裝備有混凝土輸送泵和輸料管道，利用這些裝置對混凝土進(jìn)行泵送和澆注的專用汽車。也稱為混凝土輸送泵車?；炷帘密嚳梢杂闷漭斔捅脤⒒炷帘盟椭磷鳂I(yè)半徑650米以內(nèi)、高度150米以下的使用場地。特別是在高層建筑領(lǐng)域，SYM5552THB710S混凝土泵車以其特有的性能而得到迅速發(fā)展和廣泛使用。（1）底盤部件：包括汽車分動箱、底盤等。1.汽車底盤該底盤的主要作用在于為泵車的行駛和泵送提供動力，現(xiàn)在多用ISUZU、VOLVO、BENZ、HINO、SANY、MACK等市面上可常見。2.分動箱分動箱為行駛和泵送狀態(tài)的切換部門（2）臂架系統(tǒng)臂架的顯著作用在于確保車輛的穩(wěn)定性，以便順利完成混凝土的一系列工作。其主要結(jié)構(gòu)為布料桿與轉(zhuǎn)塔，兩者各自包含了輸送管、臂架等；轉(zhuǎn)臺等。（3）泵送部門該部門的主要組成部分包括輸送管、攪拌機(jī)構(gòu)、料斗等；作為混凝土泵車，其負(fù)責(zé)的是混凝土的一系列輸送工作，直至運輸?shù)綕仓F(xiàn)場工作。（4）液壓系統(tǒng)確保電液比例緩沖開式液壓系統(tǒng)，油溫低，油壓清潔；壓差感覺緩沖換向，沖擊??；泵送排量無級調(diào)節(jié)。（5）電控系統(tǒng)有無線遙控可遠(yuǎn)程調(diào)控，其中包括繼電器、按鈕等。2泵車結(jié)構(gòu)的工作原理布料裝置：用混凝土泵車以單位時間為標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)輸送大量混凝土工作，而且是連續(xù)供料。因此，澆注地點要及時把混凝土進(jìn)行分布和攤鋪。完成混凝土輸送布料、攤鋪工作的裝置稱為臂架系統(tǒng)、又稱布料裝置。它的主要組成部分包括軟管、臂架混凝土等，其隸屬于三節(jié)臂式布料裝置。而負(fù)責(zé)輸送混凝土的是其臂架2、3、4支，由臂架油缸8、10、11控制臂架之間的夾角，實現(xiàn)臂架的伸折及變幅。布料裝置通過臂架的旋轉(zhuǎn)、俯仰來變化澆筑工作點，可以完成一定空間范圍澆注混凝土的工作。轉(zhuǎn)臺及其控制系統(tǒng)：為轉(zhuǎn)臺及其控制系統(tǒng)。它由回轉(zhuǎn)支承6、回轉(zhuǎn)接頭11、制動器10等構(gòu)成。對于液壓馬達(dá)5而言，其驅(qū)動軸與主動小齒輪相連接，經(jīng)變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺的齒圈，帶動布料裝置在360范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在液壓系統(tǒng)向回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)供高壓油的同時，也向制動油缸12供油，使制動油缸客服其彈簧的作用力，放松制動，回轉(zhuǎn)馬達(dá)才驅(qū)動布料裝置轉(zhuǎn)動。當(dāng)液壓系統(tǒng)停止向回轉(zhuǎn)馬達(dá)供高壓油時，二位四通閥回位而卸荷，而在彈簧力的影響下，能夠改變制動油缸的制動器狀態(tài)，使其為制動狀態(tài)，最終將布料裝置固定在該位置上?；炷猎谶\輸過程中，是通過轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)接頭中心的混凝土輸運管送出的，并保證布料裝置轉(zhuǎn)到任何位置都能正常送料。攪拌及冷卻系統(tǒng)：混凝土泵車料斗中都設(shè)有攪拌系統(tǒng)，以保證混凝土的質(zhì)量，防止混凝土的初凝及離析，便于混凝土的輸送。攪拌器油泵7的液壓油通過控制閥6推動液壓馬達(dá)5，由液壓馬達(dá)驅(qū)動料斗中的攪拌器；液壓油通過兩通閥3推動液壓馬達(dá)1，同時能夠發(fā)揮驅(qū)動作用，進(jìn)而使風(fēng)扇2轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河屠鋮s系統(tǒng)，其在完成冷卻后攪拌器葉片與料斗間隙不應(yīng)大于最大骨料尺寸混凝土輸送活塞的往復(fù)運動速度快，承受壓力高，易磨損和腐蝕，一般使用壽命為輸送7000~10000米3混凝土，因此，在活塞的結(jié)構(gòu)上具有拆卸和更換方便地特點，如圖10-18所示。整個活塞由卡環(huán)8通過法蘭2由螺栓4固定在活塞桿上?；钊?是在其剛基體表面上注塑一層聚氨酯。在輸送缸內(nèi)，它是接觸混凝土的主要零件。聚氨酯密封活塞6的作用是將潤滑脂均勻地涂在輸送缸內(nèi)壁的表面上，并在吸混凝土?xí)r防止空氣進(jìn)入缸內(nèi)?；炷帘密嚬ぷ魍戤吅?，須對混凝土管路及整車進(jìn)行清洗，常采用水洗和氣洗的方法。有的用專門清洗設(shè)備清洗，也有的用混凝土泵自身的清洗系統(tǒng)進(jìn)行清洗。3泵車故障現(xiàn)象3.1故障現(xiàn)象對于一臺SYM5552THB710S泵車而言，其液壓起重機(jī)的普遍使用壽命為4年，隨后2個變幅液壓缸在開展作業(yè)時，便會出現(xiàn)震動異常情況。其在最開始工作時，如果處于較長時間的運轉(zhuǎn)，會相應(yīng)引起液壓油溫度過高，進(jìn)而引起震動異響。隨后當(dāng)變幅液壓缸處于伸出狀態(tài)時，會引起冷機(jī)的劇烈震動。在檢查變幅液壓缸時，其伸出作業(yè)驅(qū)動活塞短暫爬行，且在操作閥與液壓管路中傳出不同尋常的振動與異響。與正常情況相比，活塞桿伸出時間有所延長，長達(dá)85s，而變幅液壓缸平時僅需50s。隨之對起重臂發(fā)揮驅(qū)動作用，其角度逐漸呈變小態(tài)勢，進(jìn)而活塞桿伸出作業(yè)存在的振動與異響也完全消失。最后在正常工況的基礎(chǔ)上，液壓缸在縮回過程中繼續(xù)出現(xiàn)振動與異響，且2個液壓缸表現(xiàn)出不同的振動程度。3.2故障檢查與原因分析(1)為驗證液壓系統(tǒng)與裝配可靠性，且確保為原機(jī)出廠狀態(tài)，隨之啟動起重機(jī)，其伴隨著的時間的增加而表現(xiàn)出加劇的異常振動故障。(2)基于作業(yè)工況角度而言，起重機(jī)產(chǎn)生振動的原因是其處于變幅作業(yè)過程中，從而在操縱閥、平衡閥與整體管路系統(tǒng)中引起的振動與異響。為驗證泵工的合理操作步驟，需要首先對三聯(lián)齒輪泵進(jìn)行查聽，隨后其與其余2聯(lián)為正常狀態(tài)，兩者主要負(fù)責(zé)變幅系統(tǒng)的供油工作，同時當(dāng)伸出變幅液壓缸后，系統(tǒng)壓力表現(xiàn)正常。(3)其中，密封圈、平衡彈簧、閥芯4等均為正常狀態(tài)，此項檢查是針對變幅平衡閥而言的。同時在伸縮工況下，變幅液壓缸保持振動與異響，以及不變的振動頻率，以此說明其為正常運行狀態(tài)。(4)在檢查變幅系統(tǒng)過程中，操縱閥在更換前后，其液壓缸伸縮保持原有的振動與異響，以此說明操縱閥為正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。(5)檢查變幅作業(yè)工況并分析在液壓油油箱中，當(dāng)其油液無空氣泡存在時，表示變幅液壓缸處于振動工況背景下，也反映出在其系統(tǒng)管路內(nèi)無空氣進(jìn)入，而相關(guān)元件也是同樣的。與變幅液壓缸冷機(jī)工相比，熱機(jī)工處于振動較強(qiáng)的狀態(tài)，其中，活塞熱振動最強(qiáng)的是初始伸出或縮回階段。而活塞桿在剛進(jìn)入作業(yè)狀態(tài)時，呈現(xiàn)的是跳躍模式，隨后在高頻率振動作用下，發(fā)揮驅(qū)動壓力表的作用，進(jìn)而使其指針保持上升與跳動的變化狀態(tài)。當(dāng)壓力表指針為下降并趨于平穩(wěn)時，表示活塞桿伸縮程度為1/2，隨后振動呈由強(qiáng)到弱的態(tài)勢直到完全消失。這一現(xiàn)象表明當(dāng)其為初始狀態(tài)時，活塞桿具有較大的伸縮阻力，這主要是源于起重臂逐漸縮小的伸出狀態(tài)，以及逐漸降低的變幅液壓缸受力，同時也反映出在變幅液壓缸活塞與其缸筒內(nèi)部，存在較大的摩擦阻力，此時其液壓缸為初始伸縮。其中，液壓油溫度的高低與兩方面相關(guān)聯(lián)，一是液壓缸的振動強(qiáng)度，而是起重機(jī)作業(yè)時間。當(dāng)液壓油溫度較低且振動弱時，表明其剛進(jìn)入工作狀態(tài)。隨后液壓油溫度升高且出現(xiàn)較強(qiáng)的振動頻率，表示其作業(yè)時間較長。此時在液壓缸導(dǎo)向套內(nèi)壁上，由于液壓油溫度的升高，進(jìn)而造成其導(dǎo)向支承圈材料處于膨脹狀態(tài)，隨后會消除兩者之間的配合間隙，最終在摩擦阻力作用下出現(xiàn)頻率較高的振動。而2個變幅液壓缸在出廠時，裝配間隙過小從而引起的上述現(xiàn)象。為驗證變幅液壓缸的運轉(zhuǎn)情況，需要對其上下支承進(jìn)行檢查，最后得出潤滑狀況與支承銷套正常的結(jié)論。這反映出在鉸接支承的兩端，其隨著變幅液壓缸的正常運轉(zhuǎn)而保持正常的工作狀態(tài)。而當(dāng)變幅液壓缸為伸出或縮回時，會產(chǎn)生相應(yīng)的&振動。另外，當(dāng)變幅系統(tǒng)是引起起重機(jī)的振動源時，表示其作業(yè)工況為平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。(6)根據(jù)工況檢查結(jié)果可知，其主要是源于兩方面，首先是變幅液壓缸伸縮時的振動與異響，其次為起重臂的工作幅度，同時初步確定在變幅液壓缸的內(nèi)部，是引發(fā)故障的核心所在，這主要是源于兩個液壓缸不同的振動強(qiáng)度，鑒于此應(yīng)對其開展逐個解體檢查的工作，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的修理以期恢復(fù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)。4

故障排除4.1故障診斷(1)借助試驗臺場地，首先對液壓缸進(jìn)行解體檢查，隨后進(jìn)行無載荷伸縮測試，然后在2個液壓缸內(nèi)，所產(chǎn)生的振動與異響存在差異性。此時壓力表在這種作用下，其指針出現(xiàn)明顯波動。這與起重機(jī)故障現(xiàn)象存在相同之處。(2)作為活塞組件，其Y形密封圈形狀與聯(lián)接為正常狀態(tài)。而在導(dǎo)向支承環(huán)表面處，產(chǎn)生輕微的縱向拉痕，隨后需要拆下變幅液壓缸導(dǎo)向套，發(fā)現(xiàn)在其A形象橡膠防塵圈1中，存在一系列問題，如唇口內(nèi)壁老化、金屬塵垢等。最后在金屬塵垢的作用下，造成導(dǎo)向支承圈的預(yù)留膨脹間隙消失不見，隨即與活塞桿表面相貼近，并與活塞桿形成環(huán)抱之勢，進(jìn)而加強(qiáng)了其伸縮阻力，最終出現(xiàn)液壓缸運動爬行的現(xiàn)象。鑒于此，當(dāng)防塵圈被損壞后，隨即進(jìn)入到導(dǎo)向支承圈溝槽內(nèi)，是引起變幅液壓缸伸縮振動與異響的主要原因。圖1液壓缸導(dǎo)向套一端平面展示圖其中，圖中所標(biāo)記的1、2、3、4、7數(shù)字，依次表示的是形橡膠防塵圈、Yx密封圈、導(dǎo)向套、金屬塵垢與形密封圈，另外5、6分別代表第1、2道非金屬導(dǎo)向支承圈。4.2故障處理(1)在原裝A形橡膠防塵套基礎(chǔ)上，將活塞桿導(dǎo)向套換為橡塑防塵套，兩者為相同規(guī)格的信號，且具有使用壽命長的優(yōu)勢，這樣做的目的在于延長防塵圈的使用壽命。隨后為保持導(dǎo)向套溝槽的清潔度，需要對更換密封圈進(jìn)行及時更換，而非金屬導(dǎo)向支承圈也是同樣的道理，并及時清理掉其內(nèi)部多余的銹蝕塵垢。在開展無負(fù)載伸縮測試，以及密封保壓測試過程中，需要在完成復(fù)液壓缸安裝后，借助試驗臺進(jìn)行操作，得出原伸縮振動與異響已不復(fù)存在。期間，在所開展的25MPa保壓測試中，經(jīng)歷時間達(dá)5min，最終結(jié)果為液壓缸內(nèi)外為正常狀態(tài)。(2)變幅液壓缸在經(jīng)過有效修理后，隨即開展空載與有載試機(jī)工作，此時變幅作業(yè)工況恢復(fù)如初。鑒于此，上述出現(xiàn)的振動與異響被完全排除，變幅液壓缸伸縮步入正常工作狀態(tài)?？偨Y(jié)(1)由于防塵圈唇口出現(xiàn)老化問題，隨即塵垢堆積至導(dǎo)向套支承圈溝槽內(nèi)，從而縮小了其開口內(nèi)徑，并與活塞形成環(huán)抱之勢，這樣一來，在導(dǎo)向支承圈與活塞桿之間，所形成的配合間隙形成過盈配合，進(jìn)而增加了其伸縮摩擦阻力，最終造成活塞桿在開展爬行運動時，變幅液壓缸出現(xiàn)一系列的振動與異響現(xiàn)象。(2)當(dāng)起重機(jī)進(jìn)入作業(yè)工況時，會引起液壓缸防塵圈唇口的老化問題。這主要是源于該機(jī)所處的特殊的煉鋼廠環(huán)境造成的，這種轉(zhuǎn)爐車間的環(huán)境特點在于常年40℃-50℃的高溫，且需要吊裝