機電一體化設備故障診斷及維護保養分析

摘 要：機電設備運行狀況如何，直接反映企業維修技術水平的高低，提高設備利用率，延長使用壽命，是提高企業經濟效益的需要。文章對機電一體化設備的故障特點作了分析，對其相應的診斷方法和機電一體化設備的維修方法作了解析并對機電產品的可靠性進行探討。

關鍵詞：機電設備；故障；可靠性

中圖分類號：TD407 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0098-02

1 機電一體化設備的故障分析

在機構的主功能、信息處理功能、控制功能和動力功能上引進電子技術，將電子化設計與機械裝置及軟件結合起來的統稱為機電一體化。該設備是企事業機械加工中的關鍵設備，一旦設備出現故障，影響和損失往往很大，所以，只有正確使用和精心維護才能達到設備效益的最大化。

1.1 機械設備故障特點

運行過程的動態化是機械設備的一大特點，不同時段出現的測試數據是不同的，每個時段的數據不可重現，用檢測數據直接判斷運行過程中的故障固然不是十分可靠。

緩變性、離散性、連續性、問歇性、突發性和模糊性等是設備整體功能故障凸顯的特點，故障原因很有可能是一個故障多個原因和多個原因同時作用而產生的故障結果。

1.2 電子設備故障特點

電子設備的故障具有突發性、隱蔽性、敏感性等特點，機電一體化系統在原有機械和電子設備的特點之外，又增加了表征復雜性、交叉性、融合性、故障轉移性等特點。

2 設備常見故障劃分類別

“設備功能失?！奔丛O備故障。就是設備不能達到預定的工作狀態，沒有辦法滿足該有的功能和性能。通常是設備的構造處于不正常狀態--劣化狀態。人為操作不當或失誤，設計制造不當造成設備固有缺陷，按自然磨損規律、失效等許多原因都可能造成設備故障。

常見的設備故障可分為電氣故障和機械故障：

2.1 電氣故障

硬件和軟件故障是電氣故障的兩大故障類別，由電子器件、印刷電路板、電線電纜、接插件等出現非正?，F象甚至損壞造成的故障為硬件故障，只需要調整某些數據或者修改加工程序方即可的為軟件故障。

2.2 機械故障

當機床運動特性出現下降時，機床雖可以正常運轉但是卻無法生產出合格的零件。造成這種故障的原因可能是機床定位精度超差、機械傳動反向間隙大、造成失動量變大、運動不平穩、機床主軸軸向徑向跳動精度超差、機床導軌位置精度超差、絲杠螺母副精度下降及溫升等。出現此類故障必須用檢測儀器確定產生誤差的環節，然后通過調整使機械傳動系統，數控系統和伺服系統最佳化來排除。

3 機電設備故障診斷方法

3.1 設備運行中的故障處理

設備運行中會產生各種表征其狀態的物理現象，并引起相關參數的變化，為觀測和監控設備提供了可能性。通常把這些參數變換成容易測量、處理和記錄顯示的物理量，這些物理量就稱為“信號”。就可以通過對信號進行分析、處理、變換、綜合、識別，對設備運行狀態和故障診斷提供依據，同時也可以用于預報設備的運行狀態。

3.1.1 信號的預處理

對所采集的信號數據，按誤差理論的方法，排除粗大誤差后，再對系統誤差和隨機誤差進行分析和數學處理。通常若不存在系統誤差，則設備不會有大的故障，即故障信號一般表現為系統誤差。

3.1.2 常用數學方法

動態信號有確定信號與非確定信號之分，主要研究對象是確定信號。確定信號是可以用數學關系式、圖表來描述的信號。

確定信號又分為連續信號和離散信號兩大類。

任意時刻都存在都可以給出確定函數值的信號為連續信號，如：正弦、直流、階躍、鋸齒波、矩形脈沖，截斷信號等等。

數字信號是離散信號，而離散信號不一定是數字信號。對于連續信號特別是周期信號最常采用的方法是頻譜分析，對周期函數常采用幅值譜、相位譜、功率譜等技術，其基本的數學手段是傅立葉變換。對離散信號的處理大多用方差分析和相關分析手段處理。

3.2 機電一體化設備故障診斷的方法

針對機電一體化設備獨有的特點，轉變思維方式，以機、電有機結合的形式分析故障原因所在。首先，對機電一體化設備做一個全面深入的了解，熟悉其各個功能模塊的大概框圖，根據各組成部分的組合形式、用途和工作情景，分析故障可能出現的形式和影響因素，必要時進行故障樹分析，根據故障發生的現象，層層深入解析，找出故障形式的邏輯關系和可靠性相關因素，剖析出產生故障的真正原因。

機電一體化設備的故障分析診斷法：

①信息比較診斷法：將采樣與事先建好的數據庫中的數值進行比較，超限為故障。

②參數變化診斷法：在閾值以下時，設備運轉不明顯，一旦超過閾值，則發生異常。如振動故障，會表現為噪聲及振幅加大。

③模擬實驗診斷法：對不太明白故障發生原因的設備如高速、高壓的渦輪機、離心式壓縮機等可采用模擬方式找問題。

④函數診斷法：當故障征兆與故障原因之間存在直接或間接函數關系時，通過對設備運行參數進行計算就可預測或識別設備是否存在故障。

⑤故障樹分析診斷法：這是一種由果到因的倒推分析過程，應用較廣。

4 機電設備維護保養

4.1 機電設備性能劣化的三大類型

①使用劣化：由溫度、壓力、破損、變形、裂紋、疲勞、沖擊、脆化、介質附著、材料缺陷、操作失誤等引起。

②自然劣化：由銹蝕、變形、材料老化等造成。

③災害劣化：由風暴、水浸、地震、雷擊、爆炸、強電磁輻射等引起。

4.2 三個保養類別

保養的目的是要延長設備的壽命周期，按保養工作量的大小可分為三類。

①日常保養或稱例行保養，主要內容是：清洗、潤滑、緊固松動螺紋、檢查零部件情況等。

②一級保養。主要內容：普遍進行清洗、潤滑、緊固、對部分零件進行拆卸清潔以及進行部分的調整（如間隙調整）。

③二級保養：進行內部清洗、潤滑、局部解體檢查和調整。

4.3 設備的檢查

這里是指對設備的運行情況、工作精度及磨損程度的檢查和校驗。按時間間隔劃分可分為“日常檢查”和“定期檢查”。按技術功能劃分可分為“機能檢查”和“功能檢查”。

①機能檢查主要是查漏、防塵和耐高溫、高速、高壓的情況檢測。

②精度檢查主要是對設計精度和實際加工精度進行對比檢查和測定，為維修提供依據。

可用設備能力系數和設備精度系數來衡量設備的綜合精度，其計算公式為：

4.4 設備維修

式中ap為設備有形磨損程度，R為修復全部磨損所需維修費，K1為設備重新購置價格，從經濟角度分析ap不應大于1。

5 結 語

隨著科學技術的迅猛發展，機電產品日益先進，對實際中的應用及效果越來越重視。一套好的理論方法固然重要，但是只有對理論和實際及其相互聯系有深刻的理解，并能將理論準確地、充分地運用到實踐中，才能有效地提高故障診斷的效率與精度，對提高設備的可靠性，才能稱得上是成功。

參考文獻：

[1] 錢立文.從兩例故障談機電一體化維修[J].設備管理與維修，1997，（9）.