機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)及可靠性分析

張炳帥 盧彬

摘 要：近年來，機(jī)電一體化的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)械設(shè)備的革新，對(duì)機(jī)械的加工制造起到了極大的推動(dòng)作用。但是，隨著應(yīng)用的深入，設(shè)備的維修問題也逐漸暴露出來，阻礙了機(jī)械生產(chǎn)。本文主要對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的故障特點(diǎn)及維修方式進(jìn)行討論，以增強(qiáng)機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性，促進(jìn)我國工業(yè)的整體發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；故障維修；可靠性

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）22-0064-02

Fault Maintenance Characteristics and Reliability Analysis

of Mechatronics Equipment

ZHANG Bingshuai LU Bin

（Quality and Technical Supervision and Inspection Center，Kaifeng Henan 475002）

Abstract： In recent years， the development of mechatronics has promoted the innovation of mechanical equipment， and has played a great role in promoting the machining and manufacturing of machinery. However， with the deepening of the application， equipment maintenance problems are gradually exposed， hindering the production of machinery. This paper mainly discussed the fault characteristics and maintenance methods of mechatronics equipment in order to enhance the reliability of mechatronics equipment and promote the overall development of China's industry.

Keywords： mechatronics；fault maintenance；reliability

1 機(jī)電一體化設(shè)備的主要故障特點(diǎn)

機(jī)電一體化是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等相融合構(gòu)成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。隨著技術(shù)的提高，機(jī)電一體化涉及的內(nèi)容也不斷增多，其相關(guān)缺點(diǎn)也逐漸暴露出來，而故障維護(hù)與可靠性保證便是問題之一。由于機(jī)電一體化不是單一學(xué)科，因此需要解決的問題也并不是單一學(xué)科能解決的，有的是機(jī)械故障，有的是電子故障，給設(shè)備的維修帶來了一定的難度。

1.1 機(jī)械設(shè)備故障特點(diǎn)

就機(jī)械設(shè)備而言，導(dǎo)致其發(fā)生故障的原因多種多樣，如疲勞損壞、配合問題、機(jī)械磨損問題等，并且發(fā)生問題時(shí)總是伴隨著相應(yīng)的連帶反應(yīng)，對(duì)機(jī)械設(shè)備損傷較大。機(jī)電一體化中的機(jī)械部分是整個(gè)系統(tǒng)中的框架和執(zhí)行部分，相應(yīng)的機(jī)械故障可能來源于兩方面：其一是本身的設(shè)計(jì)誤差；其二是后期操作不當(dāng)引起的誤差[1]。

1.2 電子設(shè)備故障特點(diǎn)

電子設(shè)備故障同樣包含兩大方面。第一，外部環(huán)境干擾產(chǎn)生的故障。通常情況下，電子設(shè)備對(duì)環(huán)境十分敏感，如溫度、粉塵等對(duì)電子設(shè)備尤其是精密電子設(shè)備具有很強(qiáng)的干擾性，長時(shí)間處于較差的環(huán)境中，很容易造成電子系統(tǒng)崩潰，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行故障[2]。第二，非正常運(yùn)行導(dǎo)致的控制系統(tǒng)問題，如人為操作引發(fā)的電子故障。

2 機(jī)電一體化常見的故障分類

第一，按故障發(fā)生時(shí)的破壞程度，機(jī)電一體化故障可以分為破壞性故障和非破壞性故障。其中，非破壞故障相對(duì)而言更為常見，出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)機(jī)床和操作人不會(huì)造成任何傷害。相反，破壞性故障關(guān)于對(duì)工件本身或者設(shè)備本身造成損害，如超程運(yùn)行、飛車、部件碰撞等。因此，應(yīng)極力避免該類型故障。

第二，按系統(tǒng)的或然性，機(jī)電一體化故障可以分為系統(tǒng)故障和偶然性故障。系統(tǒng)性故障主要指的是先對(duì)一定條件進(jìn)行滿足，在此基礎(chǔ)上所引發(fā)的一系列不確定故障。而偶然性故障是在非確定條件下或者是因?yàn)橐馔獍l(fā)生的故障，該故障發(fā)生時(shí)往往會(huì)誤導(dǎo)人們的檢修方向，造成檢修困難，需要反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行綜合判定才能保證故障的排除[3]。

第三，按照故障是否具備指示和報(bào)警，機(jī)電一體化故障可以分為診斷指標(biāo)故障和無指標(biāo)故障。隨著技術(shù)的發(fā)展深入，機(jī)電一體化設(shè)備的自我診斷功能越來越強(qiáng)，在特定的故障發(fā)生時(shí)會(huì)進(jìn)行故障反饋。

3 機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷方法

3.1 機(jī)電一體化設(shè)備的維修思路

首先，需要深入了解機(jī)電一體化設(shè)備，明確機(jī)械部分的執(zhí)行原理與電子部分的控制原理，并熟悉各個(gè)功能模塊框架[4]。其次，根據(jù)故障特征判斷故障類型，故障發(fā)生時(shí)都具有相應(yīng)的特征，如機(jī)器停轉(zhuǎn)、零件加工損壞、軌道偏離等明顯特征，亦或是累計(jì)誤差等隱蔽誤差，因此，依據(jù)故障特征判斷故障類型，以了解故障實(shí)質(zhì)，分析故障原因。

3.2 機(jī)電一體化設(shè)備的維修順序

第一，先機(jī)后電，由于機(jī)械故障的發(fā)生頻率更高，并且更加直觀，因此，在無報(bào)警指示的情況下要先進(jìn)行機(jī)械部分的檢修；第二，先外后內(nèi)，檢修時(shí)，需要首先進(jìn)行執(zhí)行元件的檢查，對(duì)外部設(shè)施進(jìn)行排查，若無故障，再對(duì)內(nèi)部控制元件進(jìn)行檢查；第三，先干后葉，檢修時(shí)先對(duì)主要零件進(jìn)行故障排查，進(jìn)而對(duì)次要零件進(jìn)行排查。按照正確的檢修順序進(jìn)行檢修，可以大大提高檢修效率。

4 機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性分析與措施

目前，機(jī)電一體化設(shè)備普及程度不斷提高，且承擔(dān)的加工任務(wù)也越來越重，因此，需要保證設(shè)備的可靠性，若設(shè)備故障頻發(fā)，不僅會(huì)影響生產(chǎn)，還會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此，要對(duì)設(shè)備的可靠性進(jìn)行研究。

4.1 機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性分析

對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備可靠性的提升，不僅是對(duì)大方向的把握，更多是對(duì)細(xì)節(jié)的掌控。第一，在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮多方面。機(jī)械部分是運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮運(yùn)動(dòng)特征、運(yùn)動(dòng)范圍、占地面積、配合關(guān)系等。設(shè)計(jì)框架完成后，要對(duì)運(yùn)動(dòng)部分及承重部分進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真研究，確保機(jī)械部分能承受力與運(yùn)動(dòng)的范圍，保證機(jī)械系統(tǒng)的可靠性[5]。第二，對(duì)電子部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要保證電路連接準(zhǔn)確，避免接口松動(dòng)、電壓不合理等狀況的發(fā)生，避免因電流電壓問題損壞電子元器件。在選用電子元器件時(shí)，要把握運(yùn)行功率、設(shè)備環(huán)境等，避免主控元件損壞。第三，要將機(jī)械部分與電子部分有機(jī)結(jié)合起來，做好反饋工作，以期為今后的故障處理奠定基礎(chǔ)。

4.2 提高機(jī)電一體化設(shè)備可靠性的措施

首先，保證設(shè)備設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。其次，運(yùn)行過程中，要保證運(yùn)行的準(zhǔn)確性，即保證正常的操作流程。在實(shí)際操作時(shí)，工人要避免操作失誤，同時(shí)也要設(shè)置相關(guān)的補(bǔ)償，提高容錯(cuò)度。最后，完善設(shè)備故障診斷功能，提高自我檢查能力，從而提高維修效率。

5 結(jié)語

在應(yīng)用機(jī)電一體化設(shè)備的過程中，要準(zhǔn)確把握設(shè)備的維修問題。設(shè)備出現(xiàn)故障后，工作人員要及時(shí)解決相關(guān)故障問題，以保證正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]謝書法.機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)及可靠性分析[J].電子機(jī)械工程，2007（4）：60-64.

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[5]耿天順，詹云.淺議基于Profibus-DP總線控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)[J].科技風(fēng)，2012（7）：30.