基于AMESim的液压启闭机油缸故障建模与仿真

马赛平1，倪刚亮1，汪晟杰2

(1.扬州市江都永坚有限公司，江苏 扬州225200）

(2.南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京210094)

    以某型液压启闭机油缸作为研究对象，运用AMESim仿真软件建立了其液压系统的仿真模型。通过向仿真模型中引入故障信息，对液压启闭机油缸的泄漏故障进行了仿真分析。仿真结果与实际情况基本吻合，验证了仿真模型的正确性，并在此基础上进一步给出了不同泄漏间隙高度影响下的液压缸泄漏对比曲线，从而为液压启闭机液压缸的设计优化与故障诊断提供了理论依据。

    液压启闭机以油液作为工作介质传递能量，从而实现对闸门启闭的控制，具有运行平稳、结构紧凑、承载能力强等优点，在水利水电、航运船闸等工程中，已获得越来越广泛的应用。由于液压启闭机与传统卷扬式启闭机相比具有无可比拟的优势，国内外大型水利枢纽、水库及电站闸门的启闭均已采用液压启闭机［1］。

    液压启闭机性能的优劣直接影响着闸门的运行情况，其对水利工程的安全运行起着关键的作用。据统计，70%的工程机械故障是由液压系统故障引起的［2］，然而由于液压系统封闭、多样的特点，使得液压系统的故障难以诊断。液压缸作为液压启闭机的执行机构，油缸质量的好坏往往直接决定着启闭机性能的优劣。因此，对液压缸进行分析建模，实现对其的故障诊断具有重要的研究及实用价值。

    随着计算机技术的迅猛发展，计算机仿真在机械、液压等领域获得了越来越多的工程应用。计算机仿真技术的应用不仅能够预测液压系统性能，有效缩短设计周期，而且可以对系统进行整体的分析与评估，从而为系统的改进和优化提供帮助，最终达到提高系统稳定性和可靠性的目的［3］。通过计算机仿真技术实现对液压缸的故障诊断，对提高液压启闭机工作可靠性和安全性具有重要意义。

1液压缸的泄漏故障及检测方法

    在实际工程应用中，因为液压缸故障而导致机械系统无法正常运行的情况屡见不鲜。液压缸的故障基本可以归纳为油缸动作不灵、泄漏以及缸体的损坏，其中由于液压缸泄漏而引发的机械故障约占33%［4］。泄漏故障不仅会造成油液损耗和环境污染，还会导致油温升高，影响液压系统的效率和性能。

    液压缸的泄漏故障主要是由间隙、温升和压差引起的，按泄漏发生部位可分为内泄漏和外泄漏。外泄漏较易发现，检测时通常通过观察活塞杆及缸体密封处的渗漏情况来判断。而内泄漏则难以观察，由于液压缸的封闭式结构，使得内泄漏故障具有一定的隐蔽性。传统的液压缸内泄漏检测方法主要分为流量检测和压力检测两种。流量检测是通过对液压缸进油和出油流量的比较实现故障的判断。而压力检测则是通过监测液压缸工作腔压力是否存在异常下降的情况，从而判断内泄漏故障的发生。现行液压缸试验的国家及行业标准中对液压缸内泄漏的试验项目均采用流量检测的方法实现。

    采用传统的量杯测量法进行液压缸内泄漏的检测，测量精确度容易受量杯精度和人为因素的影响。改用高精度流量传感器，测量液压缸进油与出.......

作者简介：马赛平（1968—），男，江苏扬州人，扬州市江都永坚有限公司工程师，主要研究方向为机械与液压系统设计。
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