工程机械液压系统可靠性分析
中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0000-00
液压技术在工程机械中已经得到广泛的应用，但是在应用中除了会有更高的效率外，还会存在一些问题。最主要的就是故障诊断难度大，降低系统运行可靠性，进而会对工程机械运行效果产生不良影响。想要确保工程机械可以在特定条件下长期有效运行，减少故障出现的概率，就必须要做好对系统可靠性的研究，采取措施来提高系统运行综合效果。
1工程机械液压系统故障分析
工程机械液压系统在应用过程中，一旦出现故障在诊断方面会存在较大难度，这样以提高系统运行效果为目的，就需要从设计、生产、调试以及运行等环节进行研究，提高系统运行的可靠性，降低故障发生概率。通过提高液压系统可靠性，便可以避免后期故障发生后的诊断与处理，减少工作量与管理难度。工程机械液压系统常见故障按照发生方式不同主要可以分为四类，即先天性故障、后天性故障、突发故障以及渐发故障。其中先天性故障即因为液压系统存在设计缺陷与结构缺陷；后天性故障即系统使用方式不对，或者实际不满足运行条件；突发故障则大多是因为元件损坏造成；渐发故障是因为构件服务寿命到期，而渐渐出现故障[1]。从系统可靠性角度分析，对系统进行优化，来克服系统设计阶段存在的问题，然后通过规范操作，便可以确保工程机械液压系统的正常运行。
2工程机械液压系统可靠性分析
对于大多数工程机械液压系统来说，其均为可维修系统，因此在对其进行可靠性设计时，用从广义可靠性角度分析，即设计内容包括机械系统整个寿命期，包括可靠性与维修性。有效度为衡量广义可靠性的尺度，即在规定条件内使用时，某时刻t具有或维持其功能的概率，记为A（t）或者A，为时间函数。其中，又可以分为瞬时有效度、稳态有效度与平均有效度，一般提高液压系统可靠性，主要目的就是产品长时间使用有效度，则可用公式表达：A=tb/tb+tt，其中tb表示平均无故障工作时间，tt表示平均修理时间[2]。
对于工程机械液压系统运行状态来看，产品可靠度R（t）与维修度M（t）满足指数分布要求，可以用公式表示：tb=1/λ，tt=1/μ，其中λ表示故障率，μ表示修复率。因此，可以确定有效度表达公式为：A=μ/μ+λ。想要提高产品有效度，必须要降低其故障率，并提高维修率，即需要对工程机械液压系统可靠性与维修度进行研究分析。
3工程机械液压系统可靠性设计分析
3.1方案设计
主要以系统功能作为研究基础，在方案拟定阶段来充分发挥主观能动作用，对各项因素进行综合分析，降低系统设计的难度。即减少系统设计所用元件数量，降低系统设计难度，并满足基础功能设计需求。第一，保证设计理论的先进性。应选择比较先进的设计理念，如应用应力-强度分布干涉理论，来确定零件相关参数，达到延缓疲劳失效的目的。第二，提高零件设计合理性。确保系统所用零件的合理性，包括材质选择的准确性，如摩擦副选择用高强韧耐磨材料，或者是过滤器选择用过滤性能良好的材料，均可以提高系统设计可靠性。同时也需要确保液压元件性能的标准性，确保其具有较高的可靠性。第三，提高系统密封与自动净化能力。液压系统运行故障大多是由于介质污染，因此在设计时需要提高其抗污染性能，选择用密封性能良好的元件，配置先进的介质过滤技术，并安装油水分离装置等[3]。
3.2参数设计
第一，容差设计。利用合理选择工作点方法，将元器件输出性能波动控制在允许范围内，通过对常见误差因素自身波动的控制，来提高系统运行可靠性。第二，降额设计。即有目的的来降低部分元器件的使用规范，将其调整到额定工况以下条件状态下运行，达到降低失效概率的目的，来提高系统运行可靠性。第三，热设计。在系统运行过程中温升也是导致液压系统失效的主要原因，因此需要做好温度参数的设计，避免出现异常温升的情况。
3.3结构设计
3.3.1简易化
为降低系统结构的复杂程度，在设计前可以确定一个机械液压系统可靠性框图，其为n个子系统与部件组成的串联结构，第i个子系统与部件可靠性记为Cei，系统可靠性则可以表示为：
串联系统可靠性为各个子系统可靠性的乘积，则系统结构复杂程度越低，其包含的串联环节越少，系统也就具有更高的可靠性。假设一个机械液压系统可靠性框图为n个子系统与部件组成的并联结构，则第i个子系统与部件可靠性可以记为Cei，系统可靠性则可以表示为：
并联子系统不断增加，必定会降低各子系统对系统可靠性的贡献程度，因此在设计时可以选择用2～3个并联来提高系统可靠性。
3.3.2抗干扰设计
将系统工作状态与环境干扰作为研究对象，总结以上经验，来采取有效的防备措施设计，设计方向为负载效应、环境防护等，并考虑关联效应与耦合效应影响内干扰等因素[4]。通过设计来尽量避免各类干扰因素的出现，并将其控制在允许范围内。
3.3.3人机工程设计
液压系统故障很大一部分原因是因为操作失误，而人为差错出现的原因之一就是设计不合理，因此设计时需要提高人机工程的合理性。即对人生理与心理特点进行分析，对液压系统人机界面设计进行优化，包括信息显示器、作业空间、控制器等，来提高系统操作的便利性与有效性，尽量避免因为人为误差而出现系统故障的问题。
4工程机械液压系统使用与维修可靠性分析
4.1系统污染控制
液压油污染对系统可靠性具有很大影响，大部分系统故障是由液压油污染诱发，因此在使用与维修阶段，需要重点做好对液压系统清洁度的控制，将管理措施落实到生产、配置、适用与维修等不同阶段。系统装配前需要对管路、邮箱、接头以及液压元件等进行全面清洁，尤其是液压集成阀块，需要彻底清除掉其内部油道表面存有的尖角与毛刺。装配完成后则应对整个系统进行冲洗，对系统内残留的污染物进行全面清除。另外，还应安装过滤装置，在对系统加油时，需要进行过滤处理。
4.2维修阶段控制
工程机械液压系统维修阶段的优化，主要目的就是降低系统故障后，诊断与处理难度。因此应尽量选择用互换性好的标准化零部件，提高系统拆装的便利性，降低各部件拆装的难度，并且装配配对要易于识别。同时，对于易出现故障的部位，周围应预留出足够的检测空间与维修空间，在维修某零部件时，尽量不要对周围部件造成影响。另外，提高系统故障可检测性，在设计阶段根据故障模式与影响分析，确定故障树图，便于后期故障的查找与诊断，提高故障处理的效率，降低故障影响范围。
5结语
工程机械液压系统一旦发生故障，诊断与处理会存在较大的难度，进而会对系统运行综合效率产生影响。因此为提高系统可靠性，需要结合液压系统特点，确定设计优化要点，从不同环节出发，采取合理的措施进行优化，减少系统故障的发生。
