診斷技術在工程機械領域的實踐研究

曾祥龍

摘? 要：隨著我國各種工程建設突飛猛進的進展和-科學技術的不斷進步，工程機械設備的故障診斷排除檢測與維修技術也迅速發展成為一項新技術。如何保證工程機械的安全運行、保障工程施工的順利進行，降低工程機械使用成本并延長其使用壽命，這就要求工程機械的操作及修理的技術人員能根據各種故障現象迅速準確地判斷出故障發生的原因及部位，并且及時排除故障。為了適應這些要求，診斷技術理論研究應時而生。

關鍵詞：診斷技術;工程機械

一、維修策略與狀態維修

工程機械的用戶或修理者，除了熟悉設備的原理、結構、功能之外，還應了解制造廠家的設計思想，采取同制造廠家一致的維修策略。為了設備維修而采取的可靠性維修（RCM），可用歐盟標準（EN13306）表述。預防維修是按機械運轉小時（或公里）或機械技術狀態進行的有計劃維修，其中預定維修是按每工作250、500、1000、2000、4000h進行的強制性保養作業為主的預防維修，而狀態維修是按日常點檢、參數監測及性能測試結果安排的預防維修。

二、無接觸測試技術

測試箱像一個手提箱，可進行常見故障的檢查診斷，適合施工現場維修用。對于土石方機械設備的“作業速度慢”、“出力不足”等常見故障，利用測試箱可以快捷地檢測全機，包括發動機轉速、曲軸箱竄氣流量、液壓系統的先導壓力、伺服控制油壓、溢流壓力、工作裝置的自然沉降及作業速度等。

（一）紅外測溫。可用3種方法使用紅外測溫儀：點測量、溫差測量、掃描測量。

定點紅外測溫，如制動系統。要檢查大型自卸車的制動系統動力分配是否適當，需要車輛直線行駛，制動停止后，立刻測量轉子或制動鼓溫度。如果轉子和制動鼓溫度有明顯變化，制動鉗可能會被黏住或被拖移，從而導致制動力分配不當。

溫差測量，利用紅外測溫儀測量的相對誤差極小、重復性好的特點，一般工程機械的冷卻水散熱器△t在3～6℃時，冷卻系統的熱平衡正常。如果用紅外測溫儀測出△t小于3℃，推測故障原因是節溫器未打開、水泵運轉不良、風扇膠帶松弛，水散熱器芯子堵塞等散熱不良所致如果測出△t大于6℃，原因是發動機過熱。利用溫差測量還可判斷液壓油高溫等許多故障。

紅外掃描測量，用于電氣柜元件的觸點、線圈的檢測，通過查找熱點確定故障點。檢測空調系統時，紅外測溫也很有效。

（二）失速測定。利用機載轉速表、頻閃儀、光電轉速表等測定失速轉速，可方便地判斷機械動力不足的原因在發動機還是在液壓系統，或是在傳動系統。與無負荷測功不同，發動機失速測定，是利用機械本身的動力傳動系統，對發動機加載荷，測試某些特定轉矩下發動機轉速由最高空轉轉速下降的程度，評價發動機的性能（輸出功率）。在這個特定轉矩作用下，發動機由最高空轉轉速下降而能維持穩定運轉的轉速，即所謂失速轉速。

在液壓挖掘機發動機外特性曲線上，失速轉速等同額定轉速。在推土機發動機外特性曲線上，失速轉速通常介于額定轉速與最大轉速之間。卡特彼勒公司和小松公司生產的挖掘機、推土機、裝載機技術手冊上都有失速轉速的基準值和限度值。以推土機為例，當實測變矩器失速轉速高于限度值上限時，推測故障原因是傳動系統不良（如動力換擋變矩器摩擦片打滑）、變矩器吸空;當實測變矩器失速轉速低于限度值下限時，推測故障原因是發動機輸出功率不足、變矩器性能不良（進出口壓力或鎖止離合器壓力不正常、內泄漏過大）、液壓泵空載損失大等。

（三）漏氣壓力測定。利用漏氣測定儀檢查發動機曲軸箱竄氣流量，可以判定氣缸——活塞——活塞環組件的磨損狀況。小松、卡特彼勒及康明斯發動機都提供有漏氣基準值。

三、在線監測與故障診斷一體化技術

隨著工程機械廣泛應用電子控制與信息處理技術，安裝了大量高可靠性傳感器，直接監測各部運行狀態的特征參數，同時通過機載電腦處理后顯示故障類別或故障部位，供維修人員輔助故障診斷。

在小松、神鋼、大宇、現代等公司的液壓挖掘機上，都設計有自診斷系統。利用嵌入式芯片在線監測進行故障診斷的好處是：①能及時發現機電系統隱患和記錄故障形成歷程;②可自動區分機電液一體化系統的故障類別，判斷故障起因于何種子系統（發動機系統、電子系統、液壓系統），迅速進行故障定位（故障部位、部件）;③能減少人為診斷時間，及時進行故障處理。

利用自診斷系統顯示故障歷程、故障代碼。根據故障代碼提示的相關電路，進一步診斷傳感器、接插件、電磁閥等故障點。自診斷系統提供的是一種輔助診斷方法，而且主要是與電氣電子、系統有關的故障。對于液壓系統本身（未顯示代碼）的大量故障可參照維修手冊提示的程序，進一步檢查與液壓泵、閥、液壓馬達及附件有關的故障。

參考文獻：

[1] 徐曉光，喻道遠，饒運清，郭偉，李培根.工程機械的智能化趨勢與發展對策[J];工程機械;2002年06期

[2] 謝寶義，工程機械狀態檢測與故障診斷技術[J];計量與測試技術;2002年04期