机械液压系统的可靠性设计探究

机械液压系统的可靠性设计探究

刘文兵1王青军2姜鼎3

（宁波钢铁有限公司浙江宁波315800）

摘要：近年来，港口机械、工程机械中广泛应用机械液压系统，机械液压系统采用模块体系、中控技术、新材料科技，实现了飞速发展，不但大大提升了机械液压系统的功能性，还扩大了机械液压系统的应用范围。设计工作要将注意力集中在如何提高系统的可靠性和稳定性，只有不断提升机械液压系统运行的稳定性，才能发挥机械液压系统的价值与作用。要立足提升可靠性，从机械液压系统的安全和功能方面入手，强化机械液压系统的常规设计工作，做好特殊系统、节点和功能部件的设计，以提高机械液压系统的安全性、稳定性、可靠性。

关键词：机械液压系统；可靠性；设计

引言

在机械液压系统设计过程中，要在关键环节和细节设计中体现节能环保目标，坚持原则、细节、关键设计，为机械液压系统的稳定运行提供保障和基础，特别是在液压元件、系统结构、功率匹配等方面，要充分体现节能环保要求，这也是机械液压系统设计实现节能环保目标的重要方式和基本途径。

1液压系统设计中维修性应该强调的原则

1.1做好机械液压系统工作特性覆盖设计

工作特性覆盖是机械液压系统常规设计的基本部分，要立足于机械液压系统的最大功率设计和系统工作的稳定性，有效平衡动力源与负载的相关函数和参数，保障机械液压系统的稳定运行，使其适应各类工作环境和条件。机械液压系统的常规设计要充分考虑系统与整个工程产品的生产实际，要研究系统的最大功率和最佳输出方式，确定机械液压系统的最佳工作模式，提高工作特性的覆盖范围。在具体的常规设计中，应做好油路、电路、控制回路的设计，重点强化机械液压系统工作特性，突出液压执行元件、液压动力元件、液压控制元件、传感器、控制器等主要部件的功能化设计，有效扩大机械液压系统的工作覆盖范围，实现机械液压系统的稳定性和可靠性。

1.2提高液压系统的效率性

设计液压系统过程中要以降低维修频率、缩短维修时间为基准具体展开相关工作，要在液压系统中增加故障警告和状态监测子系统，对液压系统故障能做到准确定位和第一时间报警，以保障液压系统维护时间与效率。同时，液压系统中要有设备和系统快速开关设计，解决空间不足和系统复杂造成的维护工作受限问题，精简不必要的程序和步骤，扩大维护工作作业空间，有效提升液压系统维护的效率性。

1.3控制液压系统的外部因素

液压系统维护工作主要涉及人为因素和维修因素两种主要的外部因素，一方面，液压系统设计过程中要根据液压系统运行实际控制液压系统运行变量，实现对人行为方式、心理因素、技术操作的全面控制，有效提升液压系统维护工作的效能。另一方面，液压系统设计过程中要根据液压系统本身的特点进行操作规范、信息收集、维修工作的指导与规范，有效提升维护液压系统工作的效率，从外部条件和先决条件上做到对维护质量和效果的有效保障。

1.4做好机械液压系统波动负荷设计

机械液压系统常规设计要结合工程机械工作的实际特点，控制好机械液压系统超负荷运行、高动能冲击等带来的运行压力，设计中除了要加强机械液压系统结构、动力、功能等关键子系统的工作外，还应从机械液压系统的体系、结构方面入手，内外结合避免波动负荷对机械液压系统的影响。一方面，要在机械液压系统的流量、压力和功率上留有设计空间，提升系统应对特殊情况的能力，有效确保在最大输出、最大压力、最大功率条件下，保持机械液压系统的稳定性。另一方面，要在机械液压系统的动力装置、液压系统、控制系统的设计中，保持一定的冗余量，有效提升机械液压系统对波动负荷的适应性，避免巨大冲击和超量负荷导致的机械液压系统损伤、故障。

2提高系统可靠性的设计要点

2.1液压系统阀门系统设计要点

阀门是液压系统的“动作关节”和“功能节点”，因此在液压系统设计中突出阀门的功能和方向这两个要素的同时也要考虑阀门系统的工作与维护这两个主要问题。首先，要明确方向性，维修工作的经验告诉我们方向性错误是产生阀门问题的基本原因，因此在设计中必须强调方向性，同时做到对特殊阀门的系统性标注，这样便于阀门维护工作的高效率开展。其次，要控制阀门在系统的位置，注意位置和空间对阀门安装和维护的效率保障，确保液压系统的整体稳定和安全运行。最后，要提升可达性，通过科学设计进一步确保阀门系统工作的稳定性。

2.2工程机械液压系统可靠性仿真分析

在假定系统最大工时tmax为5000h，仿真次数为10000时，进行仿真分析得到以下结果：（1）所有部件的重要度皆为1，也就是说不论哪个部件出现问题都会导致系统出现故障；部件的概率重要度各不相同，数值大表示该部件出现问题的概率大，那么该部件就是系统的薄弱点。（2）根据相关操作文件规定，液压系统的定期检查至少应当是每年一次，全面检查至少是四年一次，在这种情况下液压系统的最大工时为120h，而在实际使用中，液压系统一般工作150h后进行检查，那么工程机械液压系统的可靠性大概在0.6-1.0之间。（3）液压系统工作时可能会出现高压软管破裂，安装防破阀门能够有效减少破裂现象的出现，进行仿真分析后可知，加装防破阀门可以提高大约百分之二十的系统最大工时。（4）分析所得数据可知，液压油污是导致系统出现故障的主要因素。现假设将油液的清洁度翻倍，仿真得到的结果是系统的最大工时将提高百分之十，可靠性得到了进一步提升。

2.3做好机械液压系统的抗泄漏设计

机械液压系统节能环保设计要从系统组成的角度出发，分析机械液压系统可能产生的污染问题，在设计过程中，有效优化机械液压系统体系，强化机械液压系统的关键结构和部位，确保机械液压系统处于稳定状态，避免机械液压系统泄漏，提升机械液压系统的稳定性，进而控制机械液压系统工作中的能耗，防止机械液压系统作业对环境造成污染和破坏。避免机械液压系统泄漏是节能环保设计的出发点，既要防止机械液压系统的内部泄漏，也要防止机械液压系统的外部泄漏。在机械液压系统设计中，要强化系统结构，有效预防薄弱部位产生的结构性、系统性泄漏。在倡导节能环保设计的今天，要做好机械液压系统的材料性质控制，选用高分子、高强度的材料作为机械液压系统的组件和密封材料，提升机械液压系统的整体强度，有效预防和改善机械液压系统中的泄漏问题，实现节能环保目标。在机械液压系统的节能环保设计中，要控制系统和部件间的间隙，重点对补偿量、热胀系数、形变系数、材质强度等参数和性质加以控制，确保机械液压系统能够有效控制相关变量和参数，减少间隙，减少机械液压系统内外泄漏量，选用具有高耐久性和高稳定性的密封件，提升机械液压系统的结构稳定性，有效预防泄漏。

结束语

可靠性是机械液压系统设计工作的基本要求，是决定设计、生产、机械液压系统使用稳定与否的前提。在机械液压系统设计中，既要从系统内部的稳定性、功能性出发，也要从系统外部的可靠性、安全性和连续性出发，重点平衡机械液压系统输入和输出、系统和节点等方面的关系，做到对系统制造、运行、维护的全面覆盖，在提升设计水平的同时，强化机械液压系统的适应能力和工作效率。

参考文献：

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