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多路阀故障的模糊综合评价方法研究

屈方方

龙工(上海)精工液压有限公司,上海市,201612

摘要: 工程机械设备的液压多路换向阀结构复杂,可靠性表现出非单调性、依赖性、多态性等特征,多路阀故障排查越来越具有挑战。通过以挖掘机多路阀为研究对象,分析挖掘机多路阀在实际使用过程中的故障模式,运用模糊综合评价方法,量化多路阀不同故障模式的危害度,指导多路阀的设计优化能力及维修能力,保证设备稳定运行。
关键词: 多路阀;故障;模糊综合评价;研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157067
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在工程机械设备上的故障信息往往是一种模糊信息,难以对故障进行评判;模糊综合评价是一种基于模糊数学的评价方法,在一种程度上结合人类思维的分析,通过兼顾多方面因素,运用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体评价,能较好地解决模糊的、难以量化的问题。通过模糊综合评价,量化不同故障的危害度,不仅有利于描述设备运行的真实状态,同时有利于提高设备的故障诊断水平及维护方法。

1多路阀常见故障

1.1阀体片间渗油

影响多路阀片间渗油的关键因素有:多路阀结合面表面质量,包括平行度、平面度、粗糙度;结合面处密封圈沟槽、密封圈质量;连接螺栓拧紧力矩等,通常影响因素较复杂,无法单独判断。

通常解决措施有以下几种:①对多路阀阀体结构设计进行研究,根据阀体承受的不同压力设计合理的壁厚;②优化阀体加工工艺方法,匹配合理的加紧定位、合理的刀具加工参数,保证结合面处的平行度、平面度、粗糙度满足要求;③密封圈沟槽采用成型刀的方法加工,控制密封圈槽、密封面的粗糙度、倒角和深度,O形圈槽端面采用精铣替代磨削, 消除磨削过程对O形圈沟槽深度影响,保证密封圈沟槽加工质量。

1.2 密封圈破损

多路阀上密封圈主要指阀体配合面间密封、端盖密封、阀体上零部件的密封,当密封圈磨损严重或脱落时,多路阀出现泄漏现象,压力、流量无法达到需求值,影响设备正常工作,通常通过更换密封圈达到恢复工作的目的,同时,通过试验筛选强度合适的密封圈,保证设备尽可能无故障运行。

1.3 复位弹簧弯曲、断裂故障

复位弹簧太软,当工作时间较长时,易出现弯曲、断裂现象,使多路阀无法正常换向至相应工作位置,影响多路阀正常工作,无法给执行机构提供相应的流量及压力,导致执行机构动作缓慢或动作失调。通常通过进行弹簧可靠性试验研究,验证弹簧刚度及寿命,筛选合格的弹簧,确保弹簧满足工程机械设备需求。

1.4 阀芯卡滞

阀芯强度不足,在长时间工作后,发生变形;阀芯、阀孔配合间隙、加工精度无法满足设计要求,油液发生污染,含有杂质,在工作过程中,杂质随油液进入阀芯,均会导致阀芯卡滞;通常通过提高加工工艺要求,加强检测次数,确保阀芯、阀孔尺寸满足设计需求,同时,通过主阀可靠性试验,验证主阀性能是否满足要求;若是油液污染,通常通过更换阀芯,观测内流道是否有异物,加载过滤器等确保油液清洁度满足使用要求。

1.5 插接件损坏

多路阀上插接件损坏时,会导致挖掘机执行机构压力、流量异常,动作不协调,严重时无法工作;挖掘机上常见的动臂掉臂、斗杆掉臂、挖掘无力,大多均与插接件有关;此类故障经常通过依次排查,更换插接件解决。

2 多路阀故障的模糊综合评判

模糊综合评判就是应用模糊变换原理和最大隶属度原则,考虑与被评价事物相关的各个因素,对其所作的综合评价,用确定性手段研究不确定性。本文以挖掘机多路阀常见故障点为因素集,采用模糊综合评价方法对多路阀进行失效评判,通过综合考虑多个因素,全面性作出多路阀故障诊断的综合决策。

2.1 确定因素集

模糊综合评判的数学模型可分为一级模型和多级模型,本文仅介绍一级模型。这里,评价的着眼点是所要考虑的各个相关因素,引起多路阀故障的一级评判因素见图1所示。1.png2.2 评价指标的权重计算

通过对多路阀实际工作维修的调查和分析,确定了在多路阀故障系统主要评估的因素集U={发生概率等级、严酷度等级、检测难易等级}3个因素,评价指标体系V可分5级,V =[1,2,3,4,5],多路阀故障评估价指标的等级表如表1所示。

2.3 一级模糊综合评判

本文通过模糊数学对图1中的各故障模式进行分析及模糊综合评判;由图1可知,现场反馈多路阀上插接件故障模式较多,但由于插接件结构复杂,工作现场不宜拆解,在整机上只能判断出插接件故障,难以判断插接件内部结构是否损坏,且维修阶段一般采用插接件整体更换解决故障问题,因此插接件的几种常见故障模式按一种故障即“插接件故障”进行危害度计算。    

根据计算,对七种故障模式进行危害度排序,结果如下:

插接件损坏>阀体内泄漏>阀芯卡滞>阀芯弹簧损坏>阀体密封圈损坏>端盖开裂>阀体配合面泄漏;从排序结果可知,插接件损坏和阀体内泄漏对多路阀的危害度较大,直接会影响多路阀甚至工程机械设备的正常工作,这与实际使用中的故障情况相符。

3 结论

在现场故障处理中,经常根据经验去判断和处理多路阀的故障,处理过程耗时较长,同时存在一定的盲目性,可能导致零件反复拆卸,影响整机维修效率。多路阀在实际使用过程中出现的故障存在各种随机性因素,本文通过采用模糊综合评价的方法,对多路阀失效的因素进行评价,并梳理维修顺序,降低故障诊断、维修的盲目性,指导建立产品的维修策略,从而提高设备的维修效率。

【作者简介】

屈方方(1992.09)男,甘肃省静宁县人,本科,主要从事工程机械挖掘机多路阀的研发与制造工作,

参考文献

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