工程機械故障檢測技術(shù)及維修措施淺議

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進步，工程制造水平不斷提升，工程機械在構(gòu)造及性能上更具復(fù)雜性。受工程機械部件使用頻率等因素影響，大型工程機械裝置極易遭遇故障停機問題。筆者在介紹工程機械故障類型及主要成因的基礎(chǔ)上，分析工程機械故障檢測技術(shù)類型及其操作要點，如故障診斷技術(shù)、分析診斷技術(shù)、狀態(tài)檢測技術(shù)及故障預(yù)防技術(shù)，并提出具體的工程機械故障維修措施。實踐證明，合理應(yīng)用工程機械故障檢測技術(shù)及維修措施，有利于延長工程機械使用壽命，提高我國工程機械行業(yè)制造能力。

關(guān)鍵詞：工程機械；故障檢測技術(shù)；故障樹；維修措施

工程機械設(shè)備構(gòu)造元件數(shù)量多，功能豐富，在提高工業(yè)生產(chǎn)效率的同時，也面臨著較高的故障發(fā)生率[1-2]。因此，需結(jié)合工程機械的性能及應(yīng)用范圍，從故障成因入手，總結(jié)故障檢測技術(shù)及快速維修措施，以降低維修成本，提高工程機械利用率。

1工程機械故障概述

工程機械故障一般是指設(shè)備運轉(zhuǎn)工作過程中，由于某一或某些原因設(shè)備原有功能喪失，這一現(xiàn)象統(tǒng)稱為故障。工程機械一旦出現(xiàn)故障，機械設(shè)備的性能及壽命會急劇下降。因此，應(yīng)先對工程機械故障進行分類。具體而言，工程機械故障可分為如下幾類：1）根據(jù)故障性質(zhì)及原因，可分為自然故障和人為故障。自然故障是工程機械設(shè)備運行環(huán)節(jié)因設(shè)備自身而出現(xiàn)的故障；人為故障則是因機械設(shè)備操作者不規(guī)范操作而引起的故障。2）根據(jù)故障顯現(xiàn)狀態(tài)，主要分為功能故障和潛在故障。功能故障是指工程機械設(shè)備在功能輸出環(huán)節(jié)超出性能規(guī)定范圍，較為常見的表現(xiàn)是設(shè)備構(gòu)件及元件出現(xiàn)功能的下降，嚴重時甚至零部件損壞；潛在故障是指雖然機械設(shè)備功能輸出暫未超出性能規(guī)定范圍，但附加輸出顯露出相關(guān)問題。3）根據(jù)故障發(fā)生的時間歷程，可分為漸進性故障和突發(fā)性故障。漸進性故障一般是由于機械設(shè)備長期使用后，其系統(tǒng)參數(shù)指標逐步劣化而引起的，此類故障可通過早期檢測進行預(yù)防；突發(fā)性故障指機械設(shè)備發(fā)生故障之前沒有先兆，故障發(fā)生具有極強隨機性，此類故障往往無法提前預(yù)測，具有一定的破壞性[3]。4）根據(jù)故障維持時間，可分為間斷性故障和持續(xù)性故障。間斷性故障發(fā)生后，若無外部干涉，機械可以在短時間內(nèi)恢復(fù)正常；而持續(xù)性故障不同，故障發(fā)生后，需外界采取相應(yīng)診斷處理措施，方可恢復(fù)原有功能。5）根據(jù)故障發(fā)生程度，可分為局部故障和整體故障。局部故障是機械設(shè)備在某一構(gòu)成部分上出現(xiàn)故障，該部分功能無法實現(xiàn)，剩余部分功能則不受影響；整體故障有可能由某一部分故障引起，但體現(xiàn)為設(shè)備整機功能受影響[4]。通常，局部故障及整體故障存在交叉轉(zhuǎn)移關(guān)系，各類型故障也可能出現(xiàn)故障點的串聯(lián)。

2工程機械故障常見原因

工程機械設(shè)備及元配件在使用過程中發(fā)生故障，與機械設(shè)備自身的常用元配件狀況密不可分。從工程機械設(shè)備運轉(zhuǎn)實踐來看，發(fā)生機械故障的原因主要有以下兩個方面：1）工程機械配件在型號規(guī)格的選用上出現(xiàn)不符或不合理問題。例如，從工程機械維修作業(yè)清單中可見，工程機械配件常出現(xiàn)代用或錯用的情況，雖能夠暫時保持工程機械的運轉(zhuǎn)，但因配件不符設(shè)備需求標準，長久運行中機械設(shè)備的可靠性及安全性下降，設(shè)備的壽命及效能大大降低。如高速公路養(yǎng)護中所用的裝載機，由于成本及運轉(zhuǎn)效率等原因，原用的起動機型號規(guī)格與運維中所用的規(guī)格不符，出現(xiàn)型號互替現(xiàn)象，極易導(dǎo)致裝載機柴油機組運行故障，出現(xiàn)功率不足或無法啟動等問題。2）工程機械墊片在應(yīng)用中存在不規(guī)范問題。工程機械由眾多零部件組成，各部位在連接時最常用到的就是墊片。墊片種類、數(shù)量多，應(yīng)用中常見的有石棉墊、紙板墊、軟木墊、橡膠墊、有色金屬墊等，上述墊片規(guī)格有差異，因此適用范圍也不同。在對工程機械進行維修保養(yǎng)時，因墊片規(guī)格數(shù)量不符，但急需再次使用設(shè)備時，維修人員通常使用應(yīng)急墊片等，長久運行，會使工程機械配合面及關(guān)鍵部位如螺栓或螺母出現(xiàn)松動等問題，導(dǎo)致工程機械故障擴大化。

3工程機械故障檢測技術(shù)類型及其操作要點

3.1故障診斷技術(shù)

工程機械故障診斷，主要是通過對故障現(xiàn)象進行觀察，判定故障原因及故障發(fā)生部位。工程機械故障診斷技術(shù)可以分為主動診斷及被動診斷。主動診斷是在工程機械裝置故障臨界點或之前采取措施，側(cè)重故障未發(fā)狀態(tài)的干預(yù)，可借助診斷經(jīng)驗及數(shù)字化診斷技術(shù)對工程機械運行狀況及參數(shù)指標進行調(diào)取分析，判定工程機械故障易發(fā)點；被動診斷則是在工程機械遭遇故障后進行的診斷，主要圍繞確診故障分析原因及存在部位，多采用人工、設(shè)備或人工與設(shè)備相結(jié)合的診斷方式。隨著工程機械運行效率要求的提高，對工程機械應(yīng)用診斷技術(shù)時，大多需滿足工程機械不停機的基本要求，當前人工或設(shè)備診斷已基本做到在不對工程機械裝置進行解體或不對過多零件進行拆卸的狀況下完成。從工程機械運行環(huán)境看，大中型工程施工場所通常遠離維修廠房，此時采取的故障診斷技術(shù)需要突出“人”這一要素，在相關(guān)工具的輔助下，通過如下幾種方式診斷并解決故障。一是聽。主要根據(jù)工程機械運行中的聲響狀況對故障進行判斷。在對機械響聲進行聽辨時，同步對機械的負載情況、溫度浮動等進行查探，在故障成因的判定上運用聽的方法，準確率較高。二是看。使用肉眼或輔助探明裝置對工程機械運行異常進行直觀觀察，通過看的方式，能夠?qū)こ虣C械的主要故障，如零部件完好情況、是否出現(xiàn)松脫及斷裂等加以判斷。此外，通過查看工程機械發(fā)電機是否漏油或是否顏色異常等，也可以對工程機械故障進行判斷。三是聞。用鼻子聞工程機械運行中散發(fā)的氣味，根據(jù)氣味判斷故障類型。例如，電線出現(xiàn)老化或燒壞時會伴隨有焦糊味[5]。四是摸。通過手摸的方式判定故障部位。比如，觸摸制動鼓發(fā)現(xiàn)溫度過高時，可將故障界定為工程機械車輪制動器可能出現(xiàn)拖滯故障；再比如，通過手摸機械設(shè)備液壓油管，感受是否存在過振，輔助使用聽的手段辨別是否有噪聲等。五是試。試即試驗，在確定故障范圍后，對疑似故障區(qū)域的零部件進行查看，然后更換，試驗機械設(shè)備故障是否消除，如消除則可判定為零部件問題。

3.2分析診斷技術(shù)

工程機械故障檢測中，分析診斷技術(shù)較為常用，同時配合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等手段，可以對工程機械的運行狀態(tài)規(guī)律加以掌握，從而判定機械設(shè)備運行狀態(tài)趨勢，對可能出現(xiàn)的故障進行提前預(yù)防[6]。工程機械出現(xiàn)故障之前，其運行的特征及參數(shù)指標通常會有所表現(xiàn)，而分析診斷技術(shù)就是通過對工程機械在一個時域內(nèi)的實時狀態(tài)進行識別，以此判斷工程機械故障發(fā)生的概率及范圍。從實踐來看，分析診斷技術(shù)在工程機械故障識別應(yīng)用中，主要有函數(shù)識別、統(tǒng)計識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別、模糊識別、邏輯識別、灰色識別、故障樹識別等。在采用函數(shù)、統(tǒng)計、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對故障進行識別時，通常需要數(shù)學(xué)建模加以輔助，相比之下，邏輯識別、故障樹識別及灰色識別等在工程機械運行故障檢查中更為常用。例如，針對工程機械發(fā)動機故障，采用建立故障樹的方式進行分析，故障判定效率較高。當工程機械無法正常運行或運行異常時，需要考慮對發(fā)動機系統(tǒng)進行故障診斷，根據(jù)故障常見類型可將發(fā)動機故障歸為發(fā)動機機油壓力異常、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器異常、發(fā)動機冷卻水溫高、發(fā)動機機油液位高、發(fā)動機排氣溫度高等，然后繪制出故障樹[7]。通過對故障樹進行分析，發(fā)動機系統(tǒng)故障引發(fā)原因要素較多，一些要素可能彼此關(guān)聯(lián)，但相關(guān)原因都與發(fā)動機元件、密封件、油液污染等有關(guān)，因此，故障成因可以歸納為電子故障、液壓故障、機械故障等。在確定故障范圍后，引入基于專家知識庫的工程機械故障診斷系統(tǒng)，通過系統(tǒng)軟件中的故障統(tǒng)計模塊，對故障概率進行排列，然后配合維修經(jīng)驗對故障排列進行排查，直至找到故障原因。

3.3狀態(tài)檢測技術(shù)及故障預(yù)防技術(shù)

狀態(tài)檢測技術(shù)也被稱為故障簡易診斷，在對工程機械運行狀態(tài)進行檢查時，主要圍繞工程機械振動參數(shù)、壓力參數(shù)及溫度參數(shù)等主要特征指標進行，然后通過分析特征參數(shù)值及門限值兩者之間的關(guān)系，對運行狀態(tài)做出判定。較為常見的狀態(tài)檢測技術(shù)有機載式在線監(jiān)測、機械自診斷、離散分項檢測等。在日常點檢及設(shè)備定期維護時，對設(shè)備總成功能及整機性能進行專項檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)故障征兆。而故障預(yù)防技術(shù)是在隨機故障檢測技術(shù)的輔助下，側(cè)重對工程機械尚未發(fā)生但發(fā)生概率較高的故障進行提前預(yù)防查探。預(yù)防工程機械故障應(yīng)做好以下幾方面的工作：第一，預(yù)防工程機械低壓油路氣阻故障。當?shù)蛪河吐访芊獠粐烂芑蛴拖溆兔孢^低時，空氣進入極易導(dǎo)致低壓油路氣阻故障，機械設(shè)備發(fā)動機則會出現(xiàn)自動熄火或無法啟動的問題。對此，應(yīng)定期檢查低壓油管、輸油泵、手油泵、密封墊及接頭是否密封，設(shè)備殼體上的螺釘是否擰緊。第二，預(yù)防工程機械油路堵塞。堵塞多發(fā)部位主要為設(shè)備柴油濾清器、濾網(wǎng)、油箱油管、油箱蓋通氣孔等，主要預(yù)防措施是確保燃油清潔并保持油路密封。在注入柴油前應(yīng)做好48h沉淀，并對加油工具進行清潔，采用密封管，保護好加油口處的濾網(wǎng)不受損；應(yīng)定期清洗油箱，發(fā)現(xiàn)濾芯老化時應(yīng)及時更換。第三，預(yù)防工程機械噴油泵故障。這一環(huán)節(jié)，應(yīng)首先確保柴油質(zhì)量，在噴油泵啟動之前，對噴油泵存儲的機油進行檢查，試驗機油純凈度，避免因機油或柴油劣質(zhì)而導(dǎo)致油閥部件出現(xiàn)磨損、銹蝕或堵塞問題。在此基礎(chǔ)上，對供油提前角、供油間隔角、凸輪軸間隙、油閥偶件密封度、偶件質(zhì)量、關(guān)鍵部位螺栓、鍵槽等進行檢查，并更換不合格零部件[8]。

4工程機械故障維修措施

4.1提高工程機械突發(fā)故障的維修質(zhì)量

若工程機械在運行過程中遭遇突發(fā)故障，應(yīng)進行妥當處理，否則極易導(dǎo)致機械停機。因此，應(yīng)做好突發(fā)故障應(yīng)急預(yù)案。在工程機械零部件的維修及更換上，應(yīng)對較易損壞或運行周期變長時容易出現(xiàn)銹蝕松動的部件進行事先儲備，或者在維修范圍內(nèi)及時進行再加工。例如，在高速公路等大型工程項目中所用到的攪拌設(shè)備，攪拌軸極易在長時間運行后出現(xiàn)磨損，對其進行更換時往往無法第一時間送達，此時可對攪拌軸進行堆焊作業(yè)，使用車床進行加工，降低維修時間及經(jīng)濟成本。針對一些較易儲備的零部件，可直接使用，對損壞件進行更換。比如，工程機械中常見常用的墊圈等，除了關(guān)鍵墊圈使用原規(guī)格外，一些損壞的墊圈，可使用鋼板制作的墊片臨時替代；而設(shè)備低壓油路所用的密封墊圈，若遇到突發(fā)應(yīng)急狀態(tài)，可以使用橡膠及煙盒等制作并臨時替代。需要注意的是，上述替代件不具備過長的時效性，在完成應(yīng)急操作后應(yīng)及時采買標準配件進行更換，避免故障擴大。

4.2做好工程機械維修保障工作

工程機械設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，配件數(shù)量多，一些配件尤為精密。因此，應(yīng)在提高應(yīng)急故障維修能力的基礎(chǔ)上，針對大型工程機械，跟進專業(yè)故障維修保障工作[9]。所謂專業(yè)故障維修，指的是在維修精度上更高，為提高故障維修效率，延長工程機械使用壽命，采用高分子材料對機械性能加以改進，對故障進行消除。常用的維修材料有具備較強阻隔性能及較好黏結(jié)性的高分子材料，使用這些材料對主要部件進行防護或維修，可以使工程機械在摩擦性能及耐高溫性能上表現(xiàn)更加突出。工程機械專業(yè)故障維修人員應(yīng)對工程機械設(shè)備性能及各類參數(shù)較為熟悉，總結(jié)維修經(jīng)驗，在定期維保環(huán)節(jié)，可觀摩廠家專業(yè)人員操作，記錄其維修操作步驟及操作所用的材料，不斷提高自身的維修技能[10]。隨著大型工程機械設(shè)備更加講求運行的環(huán)保性，維修人員應(yīng)及時補充綠色維修知識技能，妥善處理維修過程中產(chǎn)生的污染物，收儲好剩余的維修材料，避免材料的浪費，減少對生態(tài)環(huán)境的負面影響。在專業(yè)維修中，將重心放在機油、缸套、活塞、發(fā)動機、柱塞余量、部件間隙、溫度參數(shù)等較為關(guān)鍵的維修內(nèi)容上。同時，學(xué)習(xí)在線維修技術(shù)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)字化分析技術(shù)，做到對專項維修的高準度判定。

5結(jié)語

工程機械故障檢測及維修具有極強的專業(yè)性以及一定的復(fù)雜性。在選用維修技術(shù)時應(yīng)結(jié)合工程機械的種類、規(guī)格、參數(shù)等要素，采用某一種或多種檢測技術(shù)手段，然后通過應(yīng)急維修措施及專業(yè)維修措施的綜合應(yīng)用，達到精準高效維修的目的。

作者:李珊珊 單位:蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院