工程機械故障檢測技術及維修措施淺議

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摘要：隨著科學技術的進步，工程制造水平不斷提升，工程機械在構造及性能上更具復雜性。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上，分析工程機械故障檢測技術類型及其操作要點，如故障診斷技術、分析診斷技術、狀態檢測技術及故障預防技術，并提出具體的工程機械故障維修措施。實踐證明，合理應用工程機械故障檢測技術及維修措施，有利于延長工程機械使用壽命，提高我國工程機械行業制造能力。

關鍵詞：工程機械；故障檢測技術；故障樹；維修措施

工程機械設備構造元件數量多，功能豐富，在提高工業生產效率的同時，也面臨著較高的故障發生率[1-2]。因此，需結合工程機械的性能及應用范圍，從故障成因入手，總結故障檢測技術及快速維修措施，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備運轉工作過程中，由于某一或某些原因設備原有功能喪失，這一現象統稱為故障。工程機械一旦出現故障，機械設備的性能及壽命會急劇下降。因此，應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）根據故障性質及原因，可分為自然故障和人為故障。自然故障是工程機械設備運行環節因設備自身而出現的故障；人為故障則是因機械設備操作者不規范操作而引起的故障。2）根據故障顯現狀態，主要分為功能故障和潛在故障。功能故障是指工程機械設備在功能輸出環節超出性能規定范圍，較為常見的表現是設備構件及元件出現功能的下降，嚴重時甚至零部件損壞；潛在故障是指雖然機械設備功能輸出暫未超出性能規定范圍，但附加輸出顯露出相關問題。3）根據故障發生的時間歷程，可分為漸進性故障和突發性故障。漸進性故障一般是由于機械設備長期使用后，其系統參數指標逐步劣化而引起的，此類故障可通過早期檢測進行預防；突發性故障指機械設備發生故障之前沒有先兆，故障發生具有極強隨機性，此類故障往往無法提前預測，具有一定的破壞性[3]。4）根據故障維持時間，可分為間斷性故障和持續性故障。間斷性故障發生后，若無外部干涉，機械可以在短時間內恢復正常；而持續性故障不同，故障發生后，需外界采取相應診斷處理措施，方可恢復原有功能。5）根據故障發生程度，可分為局部故障和整體故障。局部故障是機械設備在某一構成部分上出現故障，該部分功能無法實現，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，但體現為設備整機功能受影響[4]。通常，局部故障及整體故障存在交叉轉移關系，各類型故障也可能出現故障點的串聯。

2工程機械故障常見原因

工程機械設備及元配件在使用過程中發生故障，與機械設備自身的常用元配件狀況密不可分。從工程機械設備運轉實踐來看，發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格的選用上出現不符或不合理問題。例如，從工程機械維修作業清單中可見，工程機械配件常出現代用或錯用的情況，雖能夠暫時保持工程機械的運轉，但因配件不符設備需求標準，長久運行中機械設備的可靠性及安全性下降，設備的壽命及效能大大降低。如高速公路養護中所用的裝載機，由于成本及運轉效率等原因，原用的起動機型號規格與運維中所用的規格不符，出現型號互替現象，極易導致裝載機柴油機組運行故障，出現功率不足或無法啟動等問題。2）工程機械墊片在應用中存在不規范問題。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、數量多，應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時，因墊片規格數量不符，但急需再次使用設備時，維修人員通常使用應急墊片等，長久運行，會使工程機械配合面及關鍵部位如螺栓或螺母出現松動等問題，導致工程機械故障擴大化。

3工程機械故障檢測技術類型及其操作要點

3.1故障診斷技術

工程機械故障診斷，主要是通過對故障現象進行觀察，判定故障原因及故障發生部位。工程機械故障診斷技術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，側重故障未發狀態的干預，可借助診斷經驗及數字化診斷技術對工程機械運行狀況及參數指標進行調取分析，判定工程機械故障易發點；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、設備或人工與設備相結合的診斷方式。隨著工程機械運行效率要求的提高，對工程機械應用診斷技術時，大多需滿足工程機械不停機的基本要求，當前人工或設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需要突出“人”這一要素，在相關工具的輔助下，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，能夠對工程機械的主要故障，如零部件完好情況、是否出現松脫及斷裂等加以判斷。此外，通過查看工程機械發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的氣味，根據氣味判斷故障類型。例如，電線出現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，觸摸制動鼓發現溫度過高時，可將故障界定為工程機械車輪制動器可能出現拖滯故障；再比如，通過手摸機械設備液壓油管，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，對疑似故障區域的零部件進行查看，然后更換，試驗機械設備故障是否消除，如消除則可判定為零部件問題。

3.2分析診斷技術

工程機械故障檢測中，分析診斷技術較為常用，同時配合模糊神經網絡技術等手段，可以對工程機械的運行狀態規律加以掌握，從而判定機械設備運行狀態趨勢，對可能出現的故障進行提前預防[6]。工程機械出現故障之前，其運行的特征及參數指標通常會有所表現，而分析診斷技術就是通過對工程機械在一個時域內的實時狀態進行識別，以此判斷工程機械故障發生的概率及范圍。從實踐來看，分析診斷技術在工程機械故障識別應用中，主要有函數識別、統計識別、神經網絡識別、模糊識別、邏輯識別、灰色識別、故障樹識別等。在采用函數、統計、模糊神經網絡對故障進行識別時，通常需要數學建模加以輔助，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，需要考慮對發動機系統進行故障診斷，根據故障常見類型可將發動機故障歸為發動機機油壓力異常、發動機轉速傳感器異常、發動機冷卻水溫高、發動機機油液位高、發動機排氣溫度高等，然后繪制出故障樹[7]。通過對故障樹進行分析，發動機系統故障引發原因要素較多，一些要素可能彼此關聯，但相關原因都與發動機元件、密封件、油液污染等有關，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，通過系統軟件中的故障統計模塊，對故障概率進行排列，然后配合維修經驗對故障排列進行排查，直至找到故障原因。

3.3狀態檢測技術及故障預防技術

狀態檢測技術也被稱為故障簡易診斷，在對工程機械運行狀態進行檢查時，主要圍繞工程機械振動參數、壓力參數及溫度參數等主要特征指標進行，然后通過分析特征參數值及門限值兩者之間的關系，對運行狀態做出判定。較為常見的狀態檢測技術有機載式在線監測、機械自診斷、離散分項檢測等。在日常點檢及設備定期維護時，對設備總成功能及整機性能進行專項檢測，可以及時發現故障征兆。而故障預防技術是在隨機故障檢測技術的輔助下，側重對工程機械尚未發生但發生概率較高的故障進行提前預防查探。預防工程機械故障應做好以下幾方面的工作：第一，預防工程機械低壓油路氣阻故障。當低壓油路密封不嚴密或油箱油面過低時，空氣進入極易導致低壓油路氣阻故障，機械設備發動機則會出現自動熄火或無法啟動的問題。對此，應定期檢查低壓油管、輸油泵、手油泵、密封墊及接頭是否密封，設備殼體上的螺釘是否擰緊。第二，預防工程機械油路堵塞。堵塞多發部位主要為設備柴油濾清器、濾網、油箱油管、油箱蓋通氣孔等，主要預防措施是確保燃油清潔并保持油路密封。在注入柴油前應做好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不受損；應定期清洗油箱，發現濾芯老化時應及時更換。第三，預防工程機械噴油泵故障。這一環節，應首先確保柴油質量，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而導致油閥部件出現磨損、銹蝕或堵塞問題。在此基礎上，對供油提前角、供油間隔角、凸輪軸間隙、油閥偶件密封度、偶件質量、關鍵部位螺栓、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提高工程機械突發故障的維修質量

若工程機械在運行過程中遭遇突發故障，應進行妥當處理，否則極易導致機械停機。因此，應做好突發故障應急預案。在工程機械零部件的維修及更換上，應對較易損壞或運行周期變長時容易出現銹蝕松動的部件進行事先儲備，或者在維修范圍內及時進行再加工。例如，在高速公路等大型工程項目中所用到的攪拌設備，攪拌軸極易在長時間運行后出現磨損，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，使用車床進行加工，降低維修時間及經濟成本。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，除了關鍵墊圈使用原規格外，一些損壞的墊圈，可使用鋼板制作的墊片臨時替代；而設備低壓油路所用的密封墊圈，若遇到突發應急狀態，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，在完成應急操作后應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

工程機械設備構造復雜，配件數量多，一些配件尤為精密。因此，應在提高應急故障維修能力的基礎上，針對大型工程機械，跟進專業故障維修保障工作[9]。所謂專業故障維修，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更加突出。工程機械專業故障維修人員應對工程機械設備性能及各類參數較為熟悉，總結維修經驗，在定期維保環節，可觀摩廠家專業人員操作，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備更加講求運行的環保性，維修人員應及時補充綠色維修知識技能，妥善處理維修過程中產生的污染物，收儲好剩余的維修材料，避免材料的浪費，減少對生態環境的負面影響。在專業維修中，將重心放在機油、缸套、活塞、發動機、柱塞余量、部件間隙、溫度參數等較為關鍵的維修內容上。同時，學習在線維修技術及模糊神經網絡等數字化分析技術，做到對專項維修的高準度判定。

5結語

工程機械故障檢測及維修具有極強的專業性以及一定的復雜性。在選用維修技術時應結合工程機械的種類、規格、參數等要素，采用某一種或多種檢測技術手段，然后通過應急維修措施及專業維修措施的綜合應用，達到精準高效維修的目的。

作者:李珊珊 單位:蘭州職業技術學院