1、概述
工程机械液压系统损耗程度监测装置,又可以称为工程机械液压系统状态监测表,或简称液压表。它是一种安装在工程机械司机室仪表板上(传感器安装在液压系统适当部位),适时监测工程机械液压系统各主要元件损耗程度的机载式仪表。液压表可以自动地巡回监测并显示每一个液压元件的损耗程度,也可以根据司机的设定、单独监测并显示某一个液压元件。当被监测的某一个液压元件的损耗达到极限时,液压表除显示其损耗程度外,还同时发出声、光报警。
监测与诊断技术的发展历史可以划分为三个阶段,即单个独立仪表检测阶段、以计算机为核心综合仪表检测阶段和机载式仪表适时监测阶段。液压表属于最新一代机载式适时监测仪表。
该液压表已于1999年申报发明专利。
2、液压表的组成
液压表由传感器、处理器和显示器3部分组成。
传感器采用弯管式流量传感器,可在制造厂生产过程中就安装到液压系统适当位置;在用的工程机械也可以自行安装。这种流量传感器与任一种流量计比较,具有结构简单、价格便宜、无损耗件、不产生附加液压损失等优点。
处理器是一个单片机,把编制的程序固化在一个芯片上,并且由它控制液压表按照设定的程序进行监测。
显示器是一块方形或圆形的仪表,其面板设置如图1;处理器安放在显示器内,而显示器安装在司机室仪表板上。
图1液压表的表面
显示器可以是指针式或发光二极管式,指示范围分为三个区间,≤0.25、>0.25≤0.5、>0.5,由数字和绿、黄、红3种颜色区分。监测部位窗用符号和文字显示当前监测的部位(可包括泵、马达、阀、油缸)。选择键可以分别选择巡回监测各部位或单独监测某一个部位。
3、开发和推广液压表的意义
随着经济建设和科学技术的发展,施工机械化程度日益提高,工程机械日益向大型化,高技术化发展,不仅一台工程机械的价值已经很高,工程机械在工程中的地位也日益重要,一旦故障停机给工程带来的损失十分巨大。为此,对工程机械加强状态监测,实施状态维修,减少并防止突发性故障停机是十分必要的。
当前,许多高级汽车和工程机械在出厂前都已经安装了机载式监测仪器;但经检索和调研证实,几乎所有的监测装置都只是监测机械的运转状态(转速、油温、水温、油位、水位),对机械的技术状态、特别是液压系统各元件损耗程度都不能实施监测。而众所周知,液压系统是工程机械最主要的系统之一,液压系统的故障是工程机械各种故障中发生最多而排除最难的。所以,开发和推广一种机载式工程机械液压系统状态监测表,具有巨大的经济效益和社会效益。
4、液压表的理论基础
4.1依据内泄漏来判断液压元件的损耗程度
液压系统的故障可以归为两类,一类是由于调整不当、或油路堵塞等造成的运转故障。这类故障大多都是突发的,通过压力测量可以查出,通过调整或清洗可以排除;检测、调整或清洗所花费的时间不多,对施工不会产生太大的影响;对这一类故障大多采用事后维修的方式。另一类是由于液压元件的磨损或蚀损,使内泄漏增大、元件或系统不能实现设计的功能、造成的耗损故障;这类故障都是渐进的,必须经过修理才能排除;检测和修理都需要较长的停机时间,我们应该在它产生之前尽早发现、尽早排除。液压表监测的主要是第二类故障,对第一类故障也能监测。
液压元件的配合面磨损或蚀损后,配合面之间的间隙增大,在液压压力不高时,内泄漏不明显;当液体压力升高后,液体经配合的间隙大量泄漏,使用来实现功能的液体数量减少,机械动作缓慢、工作无力。测量空载(系统压力为零)和额定压力时系统流量的差△Q(业内称为流量损失)可以反映元件的内泄漏程度,也就是元件的损耗程度。这是当前同行公认的判断标准。
4.2用弯管流量计作为机载式流量传感器
目前,使用内泄漏流量损失判断液压系统元件损耗的传统方法是把液压系统的管路断开,在适当位置串入(或并入)一个涡轮流量计,分别测量空载和额载时的流量。操作十分麻烦,液压油损耗很多,而且重新装配后往往形成新的漏油点。
在机械制造时,在适当位置永久性地接入一个流量计,利用单片机处理并显示采集的流量数据,可以避免上述恶果,更能实现机载适时监测,技术上大大前进一步。但是,如果用涡轮流量计来作为机载传感器,不仅价格太高不能接受,而且有一个运动件(涡轮)在那里不停地转动,造成能量损失,而且故障率大幅提高,无法使用。
弯管流量计没有运动件,经济可靠,无附加损失,测量精度也在可用范围,可以用作液压表的传感器。工程机械的液压系统中都会有许多弯头,在适当的位置用弯管流量计取代原系统中的弯头,对工程机械的改动极少,增加的工作量和成本也极小。目前国内已经有定型生产的弯管流量计供应。
我国"十五"规划是一个积极发展的规划,基本建设任务很大,工程机械的生产和销售也年年上升,2001年仅液压挖掘机、工程起重机和装载机的销售就达到48000台,如果其中10%安装液压表,则本产品的年销售即可达4800个,可见液压表生产厂家的利润以及带来的社会效益都是十分巨大的。
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