《机电设备故障诊断与维修》（王仲）527-2 教案 第14课 液压系统的故障诊断

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课题液压系统的故障诊断课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握液压系统的故障特征、液压系统故障诊断的步骤和方法（2）能够进行液压飞轮系统的拆卸素质目标：通过对液压系统故障特征及故障诊断的学习，培育学生崇尚技艺、求实创新的职业品质，培养勇于挑战、潜心钻研的工匠精神教学重难点教学重点：液压系统的故障特征，液压系统故障诊断的步骤和方法教学难点：液压系统的故障特征，液压系统故障诊断的步骤和方法教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→→传授新知（35min）第2节课：→任务实施（20min）→实操练习（15min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家了解液压系统的组成和工作原理等相关内容。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解本次课的主要内容，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（8min）【教师】介绍液压系统的应用领域，以及液压系统的故障诊断与维修的重要性，然后提出相关问题液压系统是机电设备过程控制系统和自动化系统的执行系统，其在工业自动化领域的应用日趋广泛。液压系统一旦发生故障，不仅会导致机电设备自身受损、产品质量下降、生产线停工，还会造成环境污染、带来巨大的经济损失，甚至会危及人身安全。在工业自动化领域，液压系统的应用极为普遍，图4-1中的机电设备都应用了液压系统。液压系统在不同的应用环境中会出现不同的故障，且系统中某一元件发生故障往往会导致一系列元件发生故障。因此，需要采取有效的方法对液压系统进行故障诊断。一个完整的液压系统由哪些部分组成？【学生】聆听、思考、回答通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（35min）【教师】讲解液压系统的故障特征、液压系统的故障诊断步骤和方法等相关内容液压系统是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动系统，属于自动控制系统的一个重要子系统。一个完整的液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和传动介质组成。动力元件：属于一种能量转换装置，是将电动机输出的机械能转换成流体压力能的液压元件。最常见的动力元件是液压泵。执行元件：把流体的压力能转换成机械能的液压元件。执行元件可以是做直线运动的液压缸，也可以是做回转运动的液压马达。控制元件：对液压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的液压元件，如溢流阀、节流阀、换向阀等液压控制阀。这些液压控制阀的不同组合能使液压系统完成不同的功能。辅助元件：上述三个组成部分以外的其他液压元件，如液压油管、管接头、油箱、滤油器、油雾器、密封圈等。它们能使液压系统可靠和稳定地工作。传动介质：传递能量的流体，即液压油。液压系统的故障特征1．机电设备调试阶段液压系统的故障特征1）新研制的机电设备✈【多媒体】PPT图片展示，案例法讲解新研制机电设备液压系统的故障特征，并分析原因【教师】案例法讲解新研制机电设备液压系统的故障特征【学生】观看、聆听、思考、记录在调试阶段，新研制的机电设备的液压系统在设计、制造、装配、管理等各环节都存在诸多问题，且各类问题交织在一起，导致故障较多且较为复杂，主要表现为以下6点。①液压油在管接头和液压元件的端盖连接处泄漏严重。②执行元件运动速度不稳定，忽快忽慢。③污染物堵塞导致液压控制阀的阀芯卡死或运动不灵活，执行元件动作失灵。④液压控制阀的阻尼小孔堵塞，造成压力不稳定。⑤液压控制阀漏装弹簧、密封圈，造成控制失灵，甚至接错管路致使液压系统动作错乱。⑥液压系统设计不完善或液压元件选择不当，使整个液压系统连接不匹配，造成液压系统发热、各部件动作不协调等。2）定型机电设备在调试阶段，定型机电设备的液压系统故障率低，其故障主要是由工人在搬运过程中或在装配时不小心造成的。这些故障简单，容易排除，主要表现为以下5点。✈【教师】开展主题讨论：结合教材，请同学们分组讨论、总结定型机电设备液压系统的故障特征✈【学生】结合教材及课程资源，分组讨论✈【教师】巡回指导，查看各小组讨论情况【教师】根据学生讨论结果进行总结【学生】聆听、思考、记录①液压元件外部有液压油泄漏。②液压元件内部空气未排净，导致液压系统压力不稳定。③液压油管和油箱内的污染物没有清理干净，导致污染物进入各液压元件中，造成液压元件堵塞。④由于工人在装配时疏忽大意，部分液压元件被错装或漏装，导致液压系统无法运转。⑤液压控制阀加工精度差、动作不灵活。2．机电设备运行阶段液压系统的故障特征机电设备经过调试后，便进入了运行阶段。机电设备在不同运行阶段液压系统的故障特征也不同。1）机电设备运行初期液压系统的故障特征✈【你问我答】开展“你问我答”活动，介绍机电设备运行期间液压系统故障特征，结合教材，教师提出故障原因或故障现象，学生回答对应的故障现象或故障原因【教师】随机说出故障原因或故障现象【学生】聆听、思考、回答①管接头因振动而松脱，导致管接头处液压油泄漏。②密封圈因自身质量问题或因装配不当而被损伤，导致密封圈密封不严。③液压元件内的毛刺、切屑等污染物在液压油的冲击下脱落，堵塞液压控制阀或滤油器，造成压力和速度不稳定。④液压系统负荷大或外界环境散热条件差，导致液压油温度过高或泄漏。2）机电设备运行中期液压系统的故障特征机电设备运行中期属于正常磨损阶段，这个阶段液压系统运行状态最佳，故障率最低。该时期的故障原因主要是未定期更换液压油或液压油被污染。3）机电设备运行后期液压系统的故障特征机电设备运行后期液压系统的故障率较高，其故障特征主要表现为：液压系统工作频率的加快和负荷的加大，导致部分液压元件磨损严重、液压油管及密封圈老化，易造成液压油泄漏、液压系统停止运行、液压油管爆炸等故障。此外，在机电设备运行初期和后期，液压系统还会经常发生明显的突发性故障，如液压元件内弹簧突然折断、液压油管破裂、密封圈损坏等。而这些故障产生的原因也较为明显，如机电设备发生碰撞、安装不当、维护不良，以及操作人员的操作错误等。二、液压系统的故障诊断步骤和方法液压系统的故障诊断是一个复杂的问题，要遵循一定的步骤和方法有规律地进行，以提高诊断效率和准确性。✈【多媒体】PPT流程图展示液压系统故障诊断步骤，详情见教材，并介绍各个步骤的作用【教师】结合PPT讲解液压系统故障诊断步骤【学生】聆听、思考1．液压系统的故障诊断步骤液压系统的故障诊断包括熟悉性能和工作原理、询问操作者、观察现场、查阅技术档案、归纳分析、组织实施、经验总结、纳入技术档案8步。1）熟悉性能和工作原理在查找故障原因之前要熟悉机电设备的性能和液压系统的工作原理。2）询问操作者到现场询问操作者机电设备出现故障前后的工作状况及异常现象，产生故障的部位和故障现象，同时了解过去对这类故障的排除情况。3）观察现场在观察现场情况时，如果机电设备还能启动运行，就启动机电设备，然后查找故障部位、观察故障现象等。4）查阅技术档案查阅技术档案，查找与本次故障现象相似的历史记载。5）归纳分析对由询问操作者、观察现场和查阅技术档案得到的情况进行综合分析，找出产生故障的可能原因。6）组织实施在摸清情况的基础上，制订出切实可行的故障排除措施，并组织实施。7）经验总结对故障进行分析、排除并取得成功后，总结本次故障诊断的经验。8）纳入技术档案将本次产生故障的现象、部位及排除方法纳入技术档案，以便今后查阅。2．液压系统的故障诊断方法在进行液压系统的故障诊断时，应根据故障现象逐步缩小可疑范围，即先确定故障区域和部位，再确定发生故障的液压元件。液压系统的故障诊断方法包括简易诊断法和精密诊断法两种。1）简易诊断法简易诊断法又称主观诊断法，是指维修人员利用简单的诊断仪器和个人的实践经验对液压系统的故障原因和部位进行诊断。简易诊断法是普遍采用的方法，可概括为看、听、摸、问、阅。✈【接龙活动】教师随机选择5位学生，结合教材依次说出简易诊断法看、听、摸、问、阅的具体诊断过程【学生】依次起立，大声回答【教师】聆听、点评、总结①看。看液压系统工作的真实现象，包括看执行元件运动速度有无变化和异常现象，看各测压点的压力值大小和波动情况，看液压油是否清洁和油量是否满足要求，看液压油是否泄漏，看各执行元件工作时有无跳动等异常现象，看加工出来的产品质量是否合格等。②听。用听觉来判别液压系统的工作是否正常，包括听噪声是否过大，听液压元件是否有“尖叫声”，听液压缸活塞是否有撞击缸底的声音，听液压元件内部是否有连续不断的泄漏声等。③摸。用手摸正在工作的液压元件表面，包括摸液压泵泵体、油箱和液压控制阀是否烫手，摸执行元件和液压油管有无振动等。④问。询问机电设备操作者，了解机电设备平时的运行状况，包括问液压油的更换时间，问发生故障前液压控制阀的调节情况，问发生故障前液压元件的更换情况，问过去常出现的故障类型和排除情况等。⑤阅。查阅机电设备技术档案中有关故障分析和维修的记录。通过上述程序，维修人员在详细了解机电设备故障情况后，结合实际维修经验和判断能力，可对故障进行简单分析。2）精密诊断法精密诊断法又称客观诊断法，是在简易诊断法的基础上，采用各种监测仪器对有疑问的异常现象进行深入分析，从而找出故障原因。精密诊断法可诊断凭感觉器官无法诊断的疑难故障，也能为预防维修提供信息。✈【多媒体】PPT图片展示检测仪器，详情见教材，并介绍监测仪器的用途精密诊断法的具体诊断过程为：使用监测仪器先对液压元件进行监测，然后把监测仪器测量到的数据输入分析软件，分析软件再根据数据分析出被监测执行元件的各项技术参数，最后诊断出此执行元件的工作情况。监测仪器种类很多，包括压力传感器、流量传感器、速度传感器、位移传感器、位置传感器、油温监测仪、油位监测仪、振动监测仪等。【视野拓展】针对较复杂的液压系统，可以应用逻辑流程图法诊断液压系统的故障。其诊断流程为：首先由维修专家设计逻辑流程图，其次将逻辑流程图设计成程序输入计算机中储存，当某个部位出现不正常的技术状态时，计算机便可帮助人们及时找到产生故障的部位和原因。当液压系统出现液压缸无动作的故障时，就可以根据逻辑流程图法诊断故障部位，找到故障发生的真实原因。【学生】聆听、思考、理解、记录通过PPT图片展示+案例法讲解，更加清晰易懂，便于学生理解、掌握通过学生自主讨论总结，加深学生对定型机电设备液压系统的故障特征的理解通过你问我答活动，学生能与教师深度互动，学生学习效果较好PPT展示能够让学生一目了然学习到液压系统故障诊断各个步骤借助接龙活动提高学生学习兴趣，通过鼓励学生，增强学生的自信心第二节课任务导入（5min）【教师】现场展示液压飞轮系统、专用拆卸工具，并对其进行简单介绍，然后布置任务“液压飞轮系统的拆卸”请同学们运用所学知识，在实训室利用相关设备完成液压飞轮系统的拆卸任务。【学生】聆听、记录使用任务驱动法教学，通过展示实训平台，让学生对实训设备有所了解任务实施（20min）【教师】介绍液压飞轮系统的拆卸的步骤一、实施方案1．组织形式每8～10位学生组成一组，以组为单位进行液压飞轮系统的拆卸。2．作业准备液压飞轮系统、专用拆卸工具。二、操作步骤【示范】教师边讲实操步骤，边示范重点操作步骤1完全缩回液压缸。可通过使机电设备回到初始状态来实现，即让挖掘机挖斗、举升机举升机构、吊车吊臂等机械动作部件回到原始工位。步骤2卸下液压系统压力。具体操作为：先使液压系统中各液压控制阀回到原位，然后切断电气控制信号，最后断开液压泵电源。此时，部分回路中可能残留压力，可使用快换接头，接通预留卸压口进行进一步卸压。步骤3确定拆卸次序。为防止液压元件的拆卸对电气元件造成损坏，应先拆卸电气系统，再拆卸液压系统。步骤4拆卸电气系统，即控制器，应按照信号传递路线来拆卸。拆卸次序为：电源线路→主液压泵控制线路→飞轮液压泵控制线路→液压控制阀控制线路。拆卸过程中应注意对电气元件、电线及接口的保护，以防液压油污染、外力损坏等发生。步骤5拆卸液压系统。液压系统的拆卸顺序应为先易后难，先拆卸容易拆卸的元件，给难拆卸的元件留有足够的扳手空间。若无扳手空间需求，可先从动力元件开始拆卸。本液压系统液压元件的拆卸次序为：动力元件→控制元件→辅助元件→执行元件。拆卸动力元件：拆卸主液压泵和辅助液压泵，拆拆卸控制元件：拆卸液压控制阀。由于液压控制阀中的相连部件和接口多，且连接处属于精密配合，因此，在拆卸过程中应备好油棉，防止表面划伤。拆卸辅助元件：此液压系统的辅助元件为蓄能器，注意要在拆卸前将蓄能器中的液压油排净。卸过程中应防止液压泵中的油液溢出。拆卸执行元件：此液压系统的执行元件为液压马达。【注意】拆卸液压系统时应注意以下几点。①拆卸液压元件前应选一个合适的容器，用以盛放液压油。液压油倒入容器后，应放在可靠的位置，以免造成油料浪费。②在拆卸任一元件后都应拆卸相应的液压油管，而在拆卸液压油管时，应用干净的抹布或橡皮塞将液压油管堵牢，不得用破布堵塞，以防污染物进入液压油管。③如果需要拆卸液压缸，注意不要将活塞硬性地从缸体中打出，以免损坏表面。④拆卸组合件时，应确定或标识好装配时的位置后再拆卸。【学生】学习相关操作步骤，如遇问题可询问老师【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题通过教师示范操作，让学生了解实操过程及实操过程中的注意事项，将所学知识与实践相结合，培养学生的实操能力实操练习（15min）【教师】