液压缸内泄漏分析方法探究李太平

液压缸内泄漏分析方法探究李太平

作者：刘满丽

来源：《中外企业家》 2017年第6期

一、液压缸概述

在液压设备中液压缸占据重要的地位，一旦液压缸出现故障问题，则会直接影响设备

使用寿命和运行状态。其中，液压缸泄漏可以将其分为外泄漏和内泄漏，而内泄漏问题是一种

十分常见且十分隐蔽的故障，由于不能直接观察故障问题，需要单方面将压力油通入到液压缸内，待活塞停留在某一终端或某一点时，观察另一油口是否存在漏油现象，从而判断是否为内

泄漏问题。但这种方法对装配复杂、质量和体积较大的液压缸来说，则并不是一种十分合理的

诊断方法，对液压缸的内检测精度具有较高的要求。本文以液压系统的液压缸为例，通过建立

仿真模型的方式分析液压系统中液压缸的内泄漏情况，并就分析结果得出相应的液压缸内泄漏

系数与系统负载的曲线关系，并根据状态的产量及系统实际输出量来明确系统中实际的内泄漏

系数。通过分析液压系统空载下的实际内泄漏情况，可以得出仿真结果，并验证得出的真结果，便可以有效分析液压缸内的泄漏情况。

二、液压缸内分析方法及存在问题

液压缸内所采用的检测分析方法主要有保压法、量杯测量法、液压缸沉降法等。其中，保压法只用于对液压缸是否存在泄漏的定性判断中，而量杯测量法和液压缸沉降法则是对液压

缸内泄漏问题进行定量测量与分析。测量缸沉降法是利用被测缸进行的活动及活塞面积的乘积

得出实际内泄漏量，并根据时间计算误差及液压缸的实际移动距离。但需要注意的是，这种计

算方式会导致结果与实际情况存在较大偏差。因此，目前大部分厂家通常不会采用该方法，分

析液压缸内泄漏问题的主要是采用量杯测量法测量与分析内泄漏问题。

量杯测量法主要是通过量杯测量液压缸内泄漏的量，被测的液压缸活塞则主要将其固

定在行程两端，使被测液压缸实验腔压力为液压缸的额定压力，在液压缸另一侧出油口截止阀

处将流出液压油用量杯接住，并同时将液油流出时间用秒表记录，从而计算单位时间内液压缸

的内泄漏量。但该方法也存在一定的不足之处，如果量杯缺乏一定的精确度，当内泄漏系数较

小时，油滴滴落一般是呈非连续现象。因此，在计算时间时会存在一定的测量误差。

三、建立液压缸内泄漏仿真分析模型

轧机液压式液压缸建立数学模型一般是从两个方面建立，第一，从电磁服放大器至液

压及力矩马达放大元件中，实现将电信号有效转为液压流量信号；第二，液压系统执行机构，

即阀控非对称液压缸。除了相应的执行机构之外，液压系统中所具有的数字模型在构建时，还

需要综合考虑轧制过程中出现塑性变形及轧机辊系的弹性变形情况，还包括扰动补偿环节。

假设液压系统为闭环动态模型，当输入信号为阶跃时，液压系统的输出参数，如液压

缸位移及负载辊缝厚度，与内泄漏状态之间无可明确表达的公式。这时可以利用仿真结果逐点

插值有效绘制三者间的曲线关系，并利用示波器放大曲线稳态值，也就是仿真模型下可用于计

算的实际负载辊缝值。在实际生产过程中，实际负载辊缝值则和轧件在经过轧制工艺后所得出

的轧件厚度相对应。在构建系统模型过程中，需要逐一改变系统内部的泄漏系数值，进而得到

具体的内泄漏参数和负载辊缝、内泄漏系数和液压缸位移的关系曲线。

当除去液压系统中对扰动补偿环节后，系统弹性负载刚度就为0，这时就可以得出轧

机在空载情况下的仿真实验模型，还可以根据泄漏状态的不同得出方针曲线进行分析。当泄漏

系数增加到某一程度的情况下，系统平衡位置下的振荡情况则会消失，即实际工作中出现液压

缸爬行现象。当内泄漏过大时，响应曲线所需要的上升时间也不断增加，峰值时间也会随着内

泄漏系数增加而出现变化，对应峰值以及所获得的最大超调量会随着内泄漏系数的增加而减小。依据线性系统频域分析法，对液压系统内泄漏量及泄漏时间的观测，通常需要通过绘制Bode图的方式，可以直观发现时间及其他参数变化对系统的性能影响。根据Bode可以将伺服放大器的输入电压作为设备初始值，并将液压位移的情况设置为输出系统，则该系统设置为闭环稳定系统。

四、结语

本文通过建立方针模型的方法分析液压缸内泄漏的变化情况，通过相关参数的变化以

及不同状态下液压缸泄漏情况变化得出方针分析结果，并通过验证方针结果可以得出，在不同

内泄漏状态下，液压系统中液压缸的动态特性。通过本文的研究，为液压缸的内泄漏故障问题

诊断分析提出相关的参考依据和借鉴。

参考文献：

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（责任编辑：陈丽敏）