电液伺服万能试验机原理及故障诊断

电液伺服万能试验机原理及故障诊断

任俊丽

天津市建筑科学研究院有限公司天津300193

摘要：随着科学技术的迅猛发展，人们对材料力学性能的研究不断深入，试验方式和种类更加丰富，性能试验的范围也更加广泛，并且更加重视材料和零部件的动态力学性能试验。单台常规试验机无法满足如此广泛的试验要求，电液伺服动静万能试验机的出现解决了这一技术难题，为材料性能试验和研究领域的发展做出了重大贡献。本文分析了电液伺服万能试验机原理及故障诊断。

关键词：电液伺服万能试验机；原理；故障诊断

1工作原理

某型电液伺服万能试验机，是专用于材料的拉伸、压缩、抗弯、应变试验和铆接、胶接修补件的强度实验设备。该设备采用了微机、传感器及伺服等先进技术，系统复杂但控制灵活，是一种较理想的机、电、液一体化的自动化强度实验设备。该试验机分计算机控制和机械液压工作油路两个部分，其中的液压油路部分由试件夹紧驱动液压系统和试验力液压系统组成。起动系统时，主液压源系统开始工作。试验时，先操作试件夹紧液压系统夹紧试件，后操作主液压系统给试件加力，完成试件的试验。对于断裂韧性试验，用户需根据相关标准准备试件，并根据试件几何形状的不同选择和输入对应参数，并将断裂后测得数据输入评定软件，再根据相关判据得出结果。对于专用的断裂力学试验软件，其预置裂纹过程和试验过程可以连贯完成。试验操作相对简单，只要操作者对相关标准、判据比较了解即可完成试验。

2故障诊断

在一次给试件做拉伸试验时，该机夹头夹紧试件无异常情况，但进行松开夹头卸件操作时，出现下夹头松开相当缓慢，甚至有时出现不能松开的现象。将软木块垫其上用铁锤向下连续敲击，也能缓慢松开，反复操作几次，情况依然存在。在以后的试验操作中，这种情况多次发生。此时距购进该型电液伺服强度试验机有近3年的时间，此前该机已有较长时间没有使用。

2.1故障原因分析及排除方法。

该机的机械液压部分是两个独立的液压工作系统，即试件夹紧驱动液压系统和试验力液压系统。十字夹头上下的运动即拉压由控制台下面的主油源进行控制，上下试件夹头夹紧工作由夹紧驱动油源完成。根据故障特征可初步判明夹紧驱动油源系统出现故障。此回路包括4个部分：即液压源，夹紧活塞缸执行机构，转换电磁阀，信号控制部分。该转换阀有3位，即中立位、夹紧位和松开位。电磁阀断电时处于中立位，油路不通，夹紧活塞缸可停留在任一相应位置。按下下夹头松开按钮时，下夹头难以松开，但经敲击后可缓慢松开。当按下下夹头夹紧按钮夹紧试件时，情况正常，可能说明下夹头松开时的工作油路不畅。出现这种现象的可能情况有：一是电磁阀的一端工作正常，但柱塞锈蚀或是滑阀间有油泥和脏物使柱塞卡住，造成换位不准确(不到位)，通油口小或油口封闭，流量不大所致;二是此端电磁部分的吸力不够大，油路开口较小。但该阀是一个由3个单阀组成的混合阀，拆卸不仅易造成该组电磁阀的性能改变，还可能会影响另外2个阀的工作，造成二次污染。为准确判断电磁阀是否发生故障和发生故障的单阀，尽量避免拆卸，先将连接上下夹头的4个软管拆下，相互对调连接使用。打开泵让油液循环工作，操作按钮反复工作数分钟后，下夹头故障消除，但操作上夹头松开按钮时又出现了类似的故障情况。此时可判明故障一定出在电磁转换阀上，且是最初与下夹头松开按钮相连接的那一个阀上。由于本室有较好的液压、冷气附件试验检修条件，将其拆卸检查，发现柱塞有严重的锈蚀，滑阀套内表面有腐蚀现象并产生锈斑形成阻尼。经对柱塞进行研磨修理，对内部油道进行清洗等检修后，将导管连接情况恢复原位进行重复试验，故障基本消失，但其松开的速度不如上夹头。又对电磁部分进行了电压、电流和电磁力、柱塞位移量测试，其值与标准值稍有差别。经简单的检修后进行重复试验，故障完全消失。由此想到该机在装配过程中，油液可能混入一定的水分等杂质，系统已受到污染。

2.2故障预防及措施。

在检查机、电、液一体化这类综合型设备的故障时，先要对设备工作原理进行分析，划分故障范围。初步确定发生故障的系统或部位，分清是电子控制部分还是机械液压部分的故障。如果是液压部分的故障，要判断是泵源故障，执行部件故障，还是转换阀元件类故障。液压设备故障可分为系统压力和流量值不合规定故障;换向不准确故障;控制系统故障;污染故障等，必要时需经试验确定。该设备故障属元件污染故障，由于液压元件集成度越来越高，像电液伺服阀这类精度较高的产品，对污染相当敏感，对工作系统油液的清洁度要求较高。若拆卸极易造成污染，且装配、检查及修理难度较大。必须对元件的设计、制造、装配及使用等进行全程控制，科学维护。虽然此次故障已经排除，但类似故障隐患仍然存在。建议使用人员或专业检修人员在拆卸电磁阀时，除检查工作油液清洁度外，还需在专用试验设备上做如下试验：一是换向准确性试验;二是柱塞摩擦力试验;三是快速响应试验;四是电磁力、电压及电流试验。并认真检查电磁部分绝缘层是否完好，工作有无撞击或异常噪声，必要时对柱塞和滑阀套实施修理或更换。电磁转换阀是该类设备的主要附件之一。此类阀动作频繁，抗污染能力低，极易发生柱塞锈蚀、卡住，油液流动不畅等现象，发生故障的机会较多，特别需要一定的防污染措施。有时电磁部分也存在参数值不准的问题。在安装和维护中要特别注意，试验要按相关技术说明书进行。最好根据规定的要求定期更换油液，清洗系统，换油时用精过滤器过滤，注意日常维护保养，防止灰尘进入系统。试验时可上下夹头进行对比试验。只要对设备和元件进行定期检查维护，合理使用，及时排除故障，正确选用工作液的牌号，就能延长元件使用寿命，始终保持设备处于良好工作状态，提高工作效率。

2.3注意问题。

一是普通的电液万能试验机只是装备了做规范试样的夹具，若是想要做非规范的试样，比方弹簧钢等，必须要用特别的试样夹片，不然会损坏设备的夹具。二是风冷的冷却器积垢要定时进行整理，选用水冷的冷却器，要定时检查冷却铜管有没有开裂、漏水等现象。三是在电液伺服万能试验机传动的局部及丝杠定时涂上润滑油，避免发生干磨的现象，从而造成设备的损坏。泵调节器阀、压力操控阀、流量操控以及热继电器、继电器、压力行程开关等信号设备，都要定时查看。四是每次实验完毕，应将试验台下降，活塞不要落底，这样对下次试验有利、方便。

根据用户要求选择安装相应的模块，使用户轻松完成试验，获得数据及分析结果，更好地了解试验机的试验功能及方法，有助于顺利完成试验任务，加快项目研发的速度，同时也提高该类试验机的使用率。在试验过程中，向试验机制造商及时反馈和交流相关信息，对试验机的发展也会起到巨大的推动作用。

参考文献

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