船舶专业毕业论文船舶液压机械故障分析与维护保养.doc

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1、分类号 编号泰 山 学 院毕 业 论 文船舶液压机械故障分析与维护保养泰山学院毕业设计任务书院（系）：建筑工程与机械制造姓名温家财学号2007170249毕业届别2010专业机电一体化毕业设计（论文）题目船舶液压机械故障分析与维护保养指导教师学历职称所学专业主要内容：结合所学的液压传动知识，论述船舶液压甲板机械常见故障的监测与诊断方法，如液压系统的噪声和振动、动作故障、油温过高、油液污染等故障。对液压系统的故障诊断方法进行比较分析，并提出船舶甲板机械故障分析及维护的可行性措施。最后针对常见的故障，提出一些真知灼见。具体设计几个个较为可行的技术方案。基本要求：论文层次清晰、结构合理、重点突出、文

2、字准确，符合论文写作规范和要求。查阅国内外相关文献资料，资料要选取合理、准确，涵盖本领域的最新进展情况能够对所选取的资料进行综合分析和应用，并注明资料的出处和来源。主要参考资料：1费千主编船舶辅机M大连海事大学出版社，2005年版2陆望龙编著实用液压机械故障排除与修理大全M. 湖南科学技术出版社，年3刘铭俞编著液压件(阀)、液压机械设计图集与生产新技术新工艺及质量缺陷控制检验检测实用手册华北通用机械出版社，2005年进度安排：2009.3.23.27 开题、搜集资料2009.3.284.19 完成论文大纲2009.4.205.25 撰写毕业论文初稿。2009.5.266.6 论文修改、定稿、打

3、印并准备答辩。 指导教师签字： 2009年 03月 13日 院（系）意见： 教学院长（主任）签字： 年 月 日附注： 摘要：本文首先讲述了船舶液压机械的工作原理，使人民对液压系统有一大致理解。然后阐述了船舶液压机械在工作中经常出现和意外发生的各种故障，分析故障原因，并提出了可行性解决方案，以保证设备及系统安全可靠运行，减少故障对船舶本身及船员造成的伤害。最后对船舶液压机械的维护保养制定了相应的规范，提出了有效的维护保养方法，并对维修、操作人员提出严格要求，以减少故障发生，确保机械在日常工作中正常运行，延长机械使用寿命。关键词：液压机械；故障；分析Abstract：This thesis fir

4、st tells the function principles of the marine hydraulic machine, so as to give a general idea of the hydraulic system. Then it discusses the common and accidental malfunctions in hydraulic machines daily work. Solutions are suggested to assure its normal work and lessen its destroy to the ship and

5、sailors. Finally, maintenance regulations and approaches are proposed for its normal operation, reducing fault and long life.Key words：Hydraulic machine; malfunctions; fault diagnosis目 录绪论11 船舶液压机械的工作原理2 1.1 什么叫液压2 1.2 液压机械的工作原理2 1.3 液压系统的结构22 船舶液压机械的故障分析4 2.1 船舶液压机械的故障分析4 2.2 动作故障4 2.3 压力故障5 2.4 噪音

6、和振动5 2.5 油温过高6 2.6 油液污染63 船舶液压机械的维护保养8 3.1 船舶液压机械的维护保养8 3.2 防止液压油的污染8 3.3 防止空气进入液压系统8 3.4 防止油温过高9 3.5 对液压系统加强日常检查和定期检查9 结论11致谢12参考文献13绪论 随着船舶自动化及集成化程度的提高,液压传动技术已广泛地应用于现代船舶中,无论是大型远洋船舶,还是中小运输船舶,由于液压传动技术、各种液压设备的使用,使得船舶设备的可靠性及安全性大大提高,减少了船舶管理人员的工作强度,改善了船员的工作环境。在船上液压传动技术主要使用在如下几个方面:货舱盖、水密门的启闭；压载系统货油系统阀门的开

7、关;液压舵机、锚机、起货机、系缆机等装置的使用；主副机液压控制系统的使用。这些液压设备及系统的安全可靠运行,尽量少的故障对船舶、人员及财产安全有着重要的作用。因此,科学有效地对船舶液压设备进行维护与保养,加强设备管理及操作人员的理论学习与实践培训,对避免与减少液压设备及系统故障有着重要的意义。 本文主要介绍了船舶液压甲板机械的工作状况及故障检修、维护保养。船舶液压设备经常出现的故障有：动作故障(如起动不正常、执行元件速度过慢或不能动作、有负载时执行元件速度显著降低等)；压力故障(如压力达不到规定的要求、压力不稳定或调节失灵、压压力力波动过大等)；噪音和振动；油温过高；油液污染等。1 船舶液压机

8、械的工作原理1.1 什么叫液压一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、无件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等

9、；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。1.2液压系统的工作原理 它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1,加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活

10、塞对液体的压强为P=F1/SI, 能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2 截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等1.3 液压系统结构液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。 液压动力部分采用回路图方式表示，如图1-1，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的

11、流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。 图1-1液压系统结构基本液压回路中的动作顺序控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。 对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识

12、符则为奇数。 不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进行编号，以便发现系统故障。DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应2 船舶液压机械的故障分析2.1船舶液压设备的故障分析随着船舶设备自动化和集成化程度的不断提高，液压传动技术已广泛应用于现代船舶，特别是远洋船舶。如阀门的开关，舱口盖、水密门的启用，液压舵

13、机，液压起货机，起锚机以及自动系缆装置等。这些液压设备，大多数位于露天甲板，经常受风吹、日晒、雨淋以及海洋气候、自然条件等的影响。因此，要加强维护管理，充分保证其工作的可靠性、安全性。如果出现故障，则应根据情况，及时予以排除，以防事故扩大船舶液压设备经常出现的故障主要有动作故障、压力故障、噪音和震动、油温过高及油液污染。图2-1 液压设备故障率曲线2.2 动作故障常见的有：起动不正常：执行元件速度过慢或不能动作；负荷作用下执行元件速度显著降低；换向精度差、换向时出现死点、换向起步迟缓、爬行、动作的自动循环不能正确实现等。其中泵、阀的工作稳定情况直接关系到液压系统能否正常工作。液压阀的制造精度高

14、，只要合理装配并保持良好的工作状态，一般很少泄漏，并可精确地控制系统内的油液压力、方向和流量。油中的污染物是阀失效的主要原因，少量的纤维、赃物、氧化物或淤渣都会引起故障或阀的损坏。如果采用信得过的制造厂的产品，设计不当的可能性是很小的。引起泵、阀的故障的主要有以下几方面原因： 1、外界条件 紧固螺栓的松动，由于紧固过度造成的变形与破损。 负荷的剧烈变化 振动、冲击。 组装、拆卸、修补做业和顺序的错误，工具的好坏，零件的破损、变形以及产生伤痕和丢失。 配管扭曲造成的变形与破损，或配管错误等。 2、液压油条件 混入杂质、水、空气及劣化。 粘度、温度是否合适。 润滑性。 吸入条件是否良好（防止气穴、

15、过大的正压或负压）。 异常的高压、压力波动。 3、元件本身的好坏 结构、强度。 零部件（轴承、油封、螺栓、轴）的品质。 滑动部分的磨损、划伤、粘滞。 零部件的磨损、划伤、变形、劣化。 漏油（内泄漏、外泄漏）。 为使阀的维修工作安全可靠，应遵循下例原则： 1、在拆卸液压阀之前要切断电源，以免系统意外启动或使工具飞出。 2、在拆卸液压阀之前，要将阀的手柄向各个方向移动，以便将系统内的压力释放。 3、在拆卸液压阀之前，要将液压传动的所有工作机构锁紧或将其置于较低位置 2.3 压力故障。常见的有：压力达不到要求；压力不稳定或压力调节失灵；压力冲击；卸荷回路不能正常工作等。2.4 噪音和振动引起噪音和振

16、动故障的原因是十分复杂的。不但设备的机械、电器、液压系统都可以引起噪音和振动，就是在液压系统内部，几乎每个环节部位都可以引起噪音和振动。因此，分析和处理这种故障时难度较大，必须仔细分析。液压系统中噪声产生原因及解决措施1、空气侵入液压系统是产生噪声的主要原因。因为液压系统侵入空气时，在低压区其体积较大，当流到高压区时受压缩，体积突然缩小，而当它流入低压区时，体积突然增大，这种气泡体积的突然改变，产生“爆炸”现象，因而产生噪声，此现象通常称为“空穴”。针对这个原因，常常在液压缸上设置排气装置，以便排气。另外在开车后，使执行件以快速全行程往复几次排气，也是常用的方法； 2、液压泵或液压马达质量不好

17、，通常是液压传动中产生噪声的主要部分。液压泵的制造质量不好，精度不符合技术要求，压力与流量波动大，困油现象未能很好消除，密封不好，以及轴承质量差等都是造成噪声的主要原因。在使用中，由于液压泵零件磨损，间隙过大，流量不足，压力易波动，同样也会引起噪声。面对上述原因，一是选择质量好的液压泵或液压马达，二是加强维修和保养，例如若齿轮的齿形精度低，则应对研齿轮，满足接触面要求；若叶片泵有困油现象，则应修正配油盘的三角槽，消除困油；若液压泵轴向间隙过大而输油量不足，则应修理，使轴向间隙在允许范围内；若液压泵选用不对，则应更换；3、溢流阀不稳定，如由于滑阀与阀孔配合不当或锥阀与阀座接触处被污物卡住、阻尼孔

18、堵塞、弹簧歪斜或失效等使阀芯卡住或在阀孔内移动不灵，引起系统压力波动和噪声。对此，应注意清洗、疏通阴尼孔；对溢流阀进行检查，如发现有损坏，或因磨损超过规定，则应及时修理或更换；4、换向阀调整不当，使换向阀阀芯移动太快，造成换向冲击，因而产生噪声与振动。在这种情况下，若换向阀是液压换向阀，则应调整控制油路中的节流元件，使换向平稳无冲击。在工作时，液压阀的阀芯支持在弹簧上，当其频率与液压泵输油率的脉动频率或与其它振源频率相近时，会引起振动，产生噪声。这时，通过改变管路系统的固有频率，变动控制阀的位置或适当地加蓄能器，则能防振降噪。5、机械振动，如油管细长，弯头多而未加固定，在油流通过时，特别是当流

19、速较高时，容易引起管子抖动；电动机和液压泵的旋转部分不平衡，或在安装时对中不好，或联轴节松动等，均能产生振动和噪声。对此应采取的措施有：较长油管应彼此分开，并与机床壁隔开，适当加设支承管夹；调整电动机和液压泵的安装精度；重新安装联轴节，保证同轴度小于0.1MM等。2.5 油温过高液压油是液压系统工作时传递能量的介质。为了保证设备的正常工作和液压系统工作的品质，设备工作中油的温度应保持在一定的范围内。液压系统出现油温过高的大致原因如下：1）有严重的漏泄。油泵压力调整得过高、运动部件磨损后密封间隙增大、密封装置损坏、油的粘度过低等都会使漏泄增加，加大能量损失。2）卸荷回路工作不正常，系统不需要油液

20、时，压力油从溢流阀（或安全阀）溢回油箱，要产生大量热。因此要认真检查卸荷回路中各类阀，恢复卸荷回路的正常工作。3）油液粘度过大，引起液压损失过大。4）换向时的冲击现象，造成不必要的能量损失，也会转化为热能。应调节缓冲装置，消除冲击。5）散热不良，要检查冷却器等装置。因此，出现油温过高时，要认真观察其现象、掌握其特点，进行分析、找出原因。要注意不能随意使用冷却水，因为这并没有找出油温过高的真正原因、减少能量的不合理损耗，反而使冷却水耗量增加，设备不能达到经济、合理运转的目的2.6油液污染据统计，液压装置的故障，70%与液压油有关，而且这70%中约90%是由于杂质所造成的。液压油的检查内容主要有以

21、下几点：液压油的清洁度、颜色、粘度和稠度；此外还的气味。液压油从高压侧流向低压侧而没有作机械功时，液压系统内就会产生热。液压油温度过高，会使很贵的密封件变质和油液氧化至失效，会引起腐蚀和形成沉积物，以至堵塞阻尼孔和加速阀的磨损，过高的温度将使阀、泵卡死，高温还会带来安全问题。借助对油箱内油温的检查，有时可以在严重的危害未发生前使系统故障得以消除。在大多数系统里，溢流阀是主要的发热源，减压阀通过的流量太大也是引起发热的另一个主要原因。由于效率低与能量损失有关，因此，检查工作温度就可知道是否存在效率低的问题，对液压系统而言，油液中污染物的控制是一个主要工作，污染物的来源主要有以下几个方面： 1、随

22、新油进入的。 2、在装配过程中系统内部的。 3、随周围空气进入的。 4、液压元件内部磨损产生的。 5、通过泄漏或损坏的密封进入的。 6、在检修时带入的。 污染物的清除与控制需要使用过滤器，液压系统可能装有很好的过滤器，安装位置也很合适，但如果不精心保养和及时维护，过滤器不能起到应有的作用，浪费了所花的费用。所以应做好下例工作： 1、制定一个过滤器的维护日程表并严格执行。 2、检查从系统中更换下来的滤芯，找出系统失效及潜在问题的预兆。 3、不要把泄漏出来的任何油液倒回系统中。液压设备产生故障的原因除设计、制造、安装时未达到规范要求以及设备长期使用后零部件的正常磨损外，由于操作管理不当引起的故障则

23、尤应注意。3、船舶液压机械的维护保养3.1船舶液压机械的维护保养船舶液压机械维护保养主要注意以下方面：3.2.防止液压油的污染 液压油的污染，是指从外界混入空气、水分和各种固化物等，使用中如混入锈蚀的金属粉末，就破坏了密封材料，涂料等碎状物。油液的污染，会加剧液压元件中相对运动零件间的磨损，造成节流小孔的堵塞或滑阀运动幅卡死，使液压元件不能正常工作。据资料统计，液压系统的故障75%以上是由于油液污染所至。因此，必须采用各种措施来防止或减少油液的污染。 防止油液污染的主要方法是： 安装前对管道、铸件等须经过彻底清洗，液压系统完成总装后还要进行彻底清洗； 各种液压元件装配时，禁止用带纤维的织物（如

24、棉纱）擦拭； 油箱要合理密封，通大气处要设空气滤清器； 密封必须可靠，禁止使用不耐油的密封及胶管； 合理选用滤清器的类型和安装位置。系统中应根据需要配置粗、精滤油器。滤油器应当经常检查使用情况，发现损坏应及时更换； 定期更换油液，一般在累计工作10000多小时后，应当换油。如继续使用，油液将失去润滑性能，并可能呈现酸性，从而引起液压系统中金属部分的腐蚀等。若间断使用，可根据具体情况隔半年或一年换油一次。 3.3.防止空气进入液压系统 液压系统中所用的油液压缩性很小，在一般情况下可认为油是不可压缩的。但空气的可压缩性很大，约为油液的一万倍，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是很大的,溶解在

25、油液中的空气，在低压时就会从油液中逸出，产生气泡，形成孔穴现象，到了高压区，在压力油作用下，这些气泡又很快被击碎，急剧受到压缩，使系统中产生噪音，同时在气体突然受到压缩时会放出大量的热量，从而引起局部过热，加速油温升高，使液压元件和液压油受到损坏。空气的可压缩性大，还会导致工作器官产生爬行等故障，破坏了工作的平稳性，有时会产生振动。 防止空气进入液压系统的方法是： 吸油管和回油管应插入油面以下，并且保持足够的深度； 系统中各部分应保持充满油液，办法是在液压泵的出口处安装一单向阀，回油路上设置背压阀； 油箱的油面要尽量大些，吸入侧和回油侧要用隔板隔开，以达到消除气泡的目的； 在管路及液压缸的最高

26、处设置放气孔，在起动时应放掉其中的空气； 应保持管接头的良好密封，特别是吸油管路，若密封不好，空气便被吸入液压系统。 3.4 防止油温过高 工程机械液压系统油液的工作温度一般在30度到80度范围内较好，油温过高对系统会产生一系列不良影响，如粘度下降，泄漏增大，容积效率下降，造成液动速度不稳定，会造成热膨胀系数不同的运动幅之间间隙变化，甚至出现卡死等，会使油液变质，密封件老化，丧失密封性能等。 油温升高的原因多种多样，如油箱容积太小，散热面积不够，油箱储存油量太少，周围环境气温较高，冷却器作用失灵；系统中没有卸载回路，在停止工作时油泵仍在高压溢流；油管太细太长，弯曲过多，压力损失过大，元件加工精

27、度不高，相对运动件摩擦发热过多等。 从使用维护角度来看，应注意以下几个问题： 经常保持油箱中的正确油位，以使油液有足够的循环冷却油； 经常保持冷却器内水量充足，管路畅通； 在系统不工作时，油泵必须卸载； 正确选择油液的粘度。 3.5 对液压系统加强日常检查和定期检查 液压系统的某些重大故障，往往事前均会出现一些小的异常现象，通过日常维护和检查就会早发现，早预防，并及早地排除故障。 泵起动前检查，在油泵起动前要注意油箱是否注满油，油量要加至油箱上限指示标志，用温度计测量油温，当油温低于10度时，应使系统在无负荷状态下运转20分钟以上。 泵起动和起动后的检查，用开开停停的方法进行起动，重复几次使油

28、温上升，液压装置运转灵活后，再进入正常运转。同时要注意泵的噪音，若噪音过大，则要检查原因，进行排除，方可进行正常工作。 系统工作过程中的检查，在系统稳定情况下，要随时注意油量、油温、压力、噪音、液压缸、马达、换向阀、溢流阀的工作情况，注意整个系统的漏油和振动。 系统经过使用一段时间后，如产生异常等现象，若用外部调整的方法不能排除，可进行分解进行修理或更换配件。复杂的液压元件分解修理要十分小心，最好到专业厂家修理 。同时管理人员应注意以下几点1.提高维修管理人员及操作人员的素质是减少故障行之有效的方法2.加强理论学习与实践培训相结合,以提高维修管理人员分析与解决故障的能力。笔者在船期间经常准备一

29、些关于液压技术方面的书籍,利用机舱人员空余时间结合船上液压设备的相关说明书进行讨论与学习,增强管理人员对液压系统原理及液压设备构造的理解以利于检修与管理;同时对发生的每个故障进行详细的分析并进行经验交流,以提高管理人员判断处理液压设备故障的能力。通过以上的学习与经验交流提高管理人员的管理及分析解决故障的能力,确保液压设备的安全运行。上述故障二很大程度是由于检修人员知识及经验不足所致。3.提高操作人员的操作水平,督促其严格按照规定的操作程序进行操作,杜绝违章违规操作船舶上的液压设备及系统一般由机舱人员进行维护保养,而操作由甲板部人员负责,这样由于操作与检修属于不同的部门势必会存在这样的误区:操作

30、人员会认为反正设备出现故障又不用他进行维修,倘若船东追究责任也是机舱维修人员的责任。所以,他们可能在操作中违规操作或者不按操作规程进行操作,这样会给液压系统及设备带来严重的安全隐患。结论鉴于液压系统在在船舶航行中所起的重要作用提高船舶设备的可靠性及安全性，减少船舶管理人员的工作强度及改善船员的工作环境，本文系统地讲述了船舶液压机械的工作原理，尽量全面的概括液压系统在船舶航行运行过程中容易出现和意外发生的各种故障，经过对故障进行分析，找出故障产生的原因，提出解决故障的最佳方案，使液压系统恢复正常的工作，另外通过对故障分析，对液压系统的维护保养制定了相应的规范，提出了有效地维护保养方法，使维护人员

31、能够更好的对液压系统进行维护，减少故障的发生确保机械在日常工作中运行，延长机械使用寿命。致谢在文章的写作以及修改订稿过程中，XXXX老师耐心讲解、辅导给予了我极大的帮助，在此特感谢赵老师同时，感谢各位老师对我的关心；感谢父母对我的关爱；感谢同学、朋友们对我的支持，是你们让我收获了知识、感恩与友情，是你们让我更加成熟、自信。谢谢你们。参考文献1 吴恒 阿法拉伐现代技术M 大连海事大学出版社1995.2 满一新船机维修技术. 大连海事大学出版社.19993 孙培廷. 船舶柴油机. 大连海事学院出版社.2005.3.泰山学院毕业论文评审表（指导教师用）题 目船舶液压机械故障分析与维护保养学生姓名温家

32、财学号2007170249专业机电一体化指导教师姓 名职称所学专业是否同意参加答辩：得分评语：指导教师（签字）： 年 月 日泰山学院毕业论文评审表(评阅人用)题 目船舶液压机械故障分析与维护保养学生姓名温家财学号2007170249专业机电一体化指导教师姓 名职称所学专业是否同意参加答辩：得分评语：评阅人（签字）： 年 月 日泰山学院毕业论文评审表（答辩小组用）题 目船舶液压机械故障分析与维护保养学生姓名温家财学号2007170249指导教师姓 名得分评语：答辩委员会（小组）（全体成员签字）： 年 月 日泰山学院毕业论文综合评定成绩表指导教师评分评阅人评分答辩评分综合评定成绩(按2：2：6)答辩委员会负责人（签字）： 年 月 日。