基于液压系统的工程机械金属零件运行故障监测技术研究

张友坡

（山东钢铁集团日照有限公司炼钢部，山东 日照 276800）

目前我国的机械制品的销售量和销售额已经远远超过美洲，欧洲的所有发达国家，成为名副其实的工业大国了[1]。在机械工程的制造中最常见的问题就是金属零件的运行故障问题，而对于运行故障的监测最有效的办法就是液压技术了。液压技术中液压系统的组成共有五部分：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油[2]。液压系统的监测技术具有许多无可替代的优点，如最直观的图像数据，控制性极强，容易安装等而备受青睐。但也有不少的缺点，如耗电量大，可靠性低等。由于故障模式一般有泄液、噪声、振动过大、油液过热、压力波动、机械失灵和流量不足等，均可对环境造成极大的污染。所以金属零件的故障问题对极大的影响我们的环境安全，对金属零件的分析越透彻监测出的故障问题越多那么环境就越安全。可靠性即对所测金属零件各个部分进行针对性检查的理论参考系数。可靠性的所表达的含义为：在规定的条件和时间下，可以达到规定的功能，简言之同时达到三个规定即为可靠。具有了可靠性才能使用合理的工程技术手段，并运用高等数学工具构建仿真模型，在分析中找出不足之处，如果可靠性低则就说明液体系统的工作性能差，所以想要提高液体技术的工作效率就必须提高其可靠性，本文基于目前存在的可靠性低的问题将AMESim软件带入液态系统技术中通过构建模型的方法分析所测零件的工作原理，而得到更精确的可靠性，进而提供液态系统技术的监测效率。

1 基于液压系统的工程机械金属零件运行故障监测方法设计

为了完成好对工程机械金属零件运行故障的监测，必须要了解所测金属零件中相关部件的物理数据和金属零件的具体工作流程。本文通过绘制出金属零件的模型工作流程动图，对比计算得来的相关物理数据的可靠性数值来确定其故障的具体位置，以下为详细的监测流程。

1.1 绘制所测金属零件的草图

首先要理解元件，即由人工根据金属运行故障的相关工作经验，根据所测金属零件的实际情况筛选出所需测量的物理量作为主要元件参数。所需物理量主要包括：液压缸冲程的长度、活塞的半径、轴承的半径等在模型构建中起决定性作用的有价值参数；其次采用随机森林数学算法对有价值的物理量进行分类计算：对所测金属零件体现出的故障类型进行分类：绝大多数的数据作为备用集数据，余下少数的数据作为实际应用数据，利用实际应用数据绘制出金属零件的草图。随机森林数学算法的计算公式为：

式中：v为金属零件工作时的速率；Qv(t)金属零件的流量；t为工作时间；A1为金属活塞的外底面积；A2为金属活塞的内底面积；D为金属活塞的外环直径；d外金属活塞的内环直径；利用筛选出的实际应用数据在计算机上绘制金属零件的草图。

1.2 基于AMESim软件绘制金属零件的仿真图

对随机森林数学算法所得草图利用AMESim软件进行改良，绘制出金属零件的精确仿真图，并做出金属零件的动态工作模拟状态，通过加深对金属零件工作原理的理解，从而估计出更精确的可靠性数值。

AMESim是法国的IMAGINE公司设计出用于机械系统建模的新型软件，其工作流程分为4步：首先在不同的应用库中选出的现存模型，对随机森林数学算法搭建的草图进行模型替换；其次把此系统中的每个图形模块都在AMESim图库中找到对应的数学模型，作为建模中的子模型模式；之后再审定每个图形模块需要的特定参数作为建模中的参数模式；最后运行仿真绘出所测金属零件的模型图。

1.3 监测金属零件的运行故障

对所绘制的动图进行力学理论分析，推测出所测金属零件中元件的实际工作状态，从而依据测出的具体物理数值估算出其可靠性数值作为参考；然后将金属零件的部件实际工作情况绘制成折线统计图。最后参考可靠性数值，通过观察绘制出的图像就可以清晰的找出哪个部件由于运行中存在故障，导致对环境造成了超出预计的影响。

图1 实验对比结果

2 仿真实验

为了基于液压系统的工程机械金属零件运行故障监测方法设计有效性，设计方针对比实验，实验结果如图1所示。

实验结果如图1所示。可以清晰的看出，本文设计基于液压系统的工程机械金属零件运行故障监测方法，检测故障个数与标准值相近，传统方法与标准值差距较大，因此本文方法具备极高的有效性。

3 结语

本文通过加入AMESim软件来改良液压技术来制作出金属零件的工作状态模拟动态图像，从而提高了对其可靠性数值的估计。

通过先采用随机森林数学算法筛选出有价值的数据，绘制成草图。再通过AMESim软件做出精致的仿真工作流程的动图来协助其实物的监测工作。并通过实验证实了其在液态系统监测金属零件运行故障中的核心地位，有效提高了液态监测技术中的可靠性，从而提升了监测工作的效率。目前我国的现代机械制品的产值居于全世界首位，但其质量不算好，时常出现运行故障问题，所以针对机械金属零件的故障监测问题，需要我们广大的研究者和工作人员高度的重视，从而不断的探索和提高监测的技术，让其工程任务事半功倍。