李珊珊

（蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

工程機(jī)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(jī)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(jī)械利用率。

1 工程機(jī)械故障概述

工程機(jī)械故障一般是指設(shè)備運(yùn)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(jī)械一旦出現(xiàn)故障，機(jī)械設(shè)備的性能及壽命會急劇下降。因此，應(yīng)先對工程機(jī)械故障進(jìn)行分類。具體而言，工程機(jī)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(jī)械設(shè)備運(yùn)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(jī)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(jī)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(yán)重時甚至零部件損壞；潛在故障是指雖然機(jī)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(jìn)性故障和突發(fā)性故障。漸進(jìn)性故障一般是由于機(jī)械設(shè)備長期使用后，其系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)逐步劣化而引起的，此類故障可通過早期檢測進(jìn)行預(yù)防；突發(fā)性故障指機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障之前沒有先兆，故障發(fā)生具有極強(qiáng)隨機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械故障常見原因

工程機(jī)械設(shè)備及元配件在使用過程中發(fā)生故障，與機(jī)械設(shè)備自身的常用元配件狀況密不可分。從工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)實踐來看，發(fā)生機(jī)械故障的原因主要有以下兩個方面：

1）工程機(jī)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(jī)械維修作業(yè)清單中可見，工程機(jī)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(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)，但因配件不符設(shè)備需求標(biāo)準(zhǔn)，長久運(yùn)行中機(jī)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(hù)中所用的裝載機(jī)，由于成本及運(yùn)轉(zhuǎn)效率等原因，原用的起動機(jī)型號規(guī)格與運(yùn)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(jī)柴油機(jī)組運(yùn)行故障，出現(xiàn)功率不足或無法啟動等問題。

2）工程機(jī)械墊片在應(yīng)用中存在不規(guī)范問題。工程機(jī)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(jī)械進(jìn)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(yùn)行，會使工程機(jī)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(jī)械故障擴(kuò)大化。

3 工程機(jī)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(jī)械故障診斷，主要是通過對故障現(xiàn)象進(jìn)行觀察，判定故障原因及故障發(fā)生部位。工程機(jī)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(jī)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(jī)械運(yùn)行狀況及參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)取分析，判定工程機(jī)械故障易發(fā)點；被動診斷則是在工程機(jī)械遭遇故障后進(jìn)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(jī)械運(yùn)行效率要求的提高，對工程機(jī)械應(yīng)用診斷技術(shù)時，大多需滿足工程機(jī)械不停機(jī)的基本要求，當(dāng)前人工或設(shè)備診斷已基本做到在不對工程機(jī)械裝置進(jìn)行解體或不對過多零件進(jìn)行拆卸的狀況下完成。從工程機(jī)械運(yùn)行環(huán)境看，大中型工程施工場所通常遠(yuǎn)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(jī)械運(yùn)行中的聲響狀況對故障進(jìn)行判斷。在對機(jī)械響聲進(jìn)行聽辨時，同步對機(jī)械的負(fù)載情況、溫度浮動等進(jìn)行查探，在故障成因的判定上運(yùn)用聽的方法，準(zhǔn)確率較高。二是看。使用肉眼或輔助探明裝置對工程機(jī)械運(yùn)行異常進(jìn)行直觀觀察，通過看的方式，能夠?qū)こ虣C(jī)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(jī)械發(fā)電機(jī)是否漏油或是否顏色異常等，也可以對工程機(jī)械故障進(jìn)行判斷。三是聞。用鼻子聞工程機(jī)械運(yùn)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(jī)械車輪制動器可能出現(xiàn)拖滯故障；再比如，通過手摸機(jī)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(jìn)行查看，然后更換，試驗機(jī)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(jī)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(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)規(guī)律加以掌握，從而判定機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)趨勢，對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行提前預(yù)防[6]。工程機(jī)械出現(xiàn)故障之前，其運(yùn)行的特征及參數(shù)指標(biāo)通常會有所表現(xiàn)，而分析診斷技術(shù)就是通過對工程機(jī)械在一個時域內(nèi)的實時狀態(tài)進(jìn)行識別，以此判斷工程機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)械運(yùn)行故障檢查中更為常用。例如，針對工程機(jī)械發(fā)動機(jī)故障，采用建立故障樹的方式進(jìn)行分析，故障判定效率較高。當(dāng)工程機(jī)械無法正常運(yùn)行或運(yùn)行異常時，需要考慮對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，根據(jù)故障常見類型可將發(fā)動機(jī)故障歸為發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力異常、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器異常、發(fā)動機(jī)冷卻水溫高、發(fā)動機(jī)機(jī)油液位高、發(fā)動機(jī)排氣溫度高等，然后繪制出故障樹[7]。通過對故障樹進(jìn)行分析，發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行排列，然后配合維修經(jīng)驗對故障排列進(jìn)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(jī)械運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查時，主要圍繞工程機(jī)械振動參數(shù)、壓力參數(shù)及溫度參數(shù)等主要特征指標(biāo)進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)做出判定。較為常見的狀態(tài)檢測技術(shù)有機(jī)載式在線監(jiān)測、機(jī)械自診斷、離散分項檢測等。在日常點檢及設(shè)備定期維護(hù)時，對設(shè)備總成功能及整機(jī)性能進(jìn)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(jī)故障檢測技術(shù)的輔助下，側(cè)重對工程機(jī)械尚未發(fā)生但發(fā)生概率較高的故障進(jìn)行提前預(yù)防查探。

預(yù)防工程機(jī)械故障應(yīng)做好以下幾方面的工作：第一，預(yù)防工程機(jī)械低壓油路氣阻故障。當(dāng)?shù)蛪河吐访芊獠粐?yán)密或油箱油面過低時，空氣進(jìn)入極易導(dǎo)致低壓油路氣阻故障，機(jī)械設(shè)備發(fā)動機(jī)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(jī)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48 h沉淀，并對加油工具進(jìn)行清潔，采用密封管，保護(hù)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(jī)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(jī)油進(jìn)行檢查，試驗機(jī)油純凈度，避免因機(jī)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(jìn)行檢查，并更換不合格零部件[8]。

4 工程機(jī)械故障維修措施

4.1 提高工程機(jī)械突發(fā)故障的維修質(zhì)量

若工程機(jī)械在運(yùn)行過程中遭遇突發(fā)故障，應(yīng)進(jìn)行妥當(dāng)處理，否則極易導(dǎo)致機(jī)械停機(jī)。因此，應(yīng)做好突發(fā)故障應(yīng)急預(yù)案。在工程機(jī)械零部件的維修及更換上，應(yīng)對較易損壞或運(yùn)行周期變長時容易出現(xiàn)銹蝕松動的部件進(jìn)行事先儲備，或者在維修范圍內(nèi)及時進(jìn)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(yùn)行后出現(xiàn)磨損，對其進(jìn)行更換時往往無法第一時間送達(dá)，此時可對攪拌軸進(jìn)行堆焊作業(yè)，使用車床進(jìn)行加工，降低維修時間及經(jīng)濟(jì)成本。針對一些較易儲備的零部件，可直接使用，對損壞件進(jìn)行更換。比如，工程機(jī)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(biāo)準(zhǔn)配件進(jìn)行更換，避免故障擴(kuò)大。

4.2 做好工程機(jī)械維修保障工作

工程機(jī)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(jī)械，跟進(jìn)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(jī)械使用壽命，采用高分子材料對機(jī)械性能加以改進(jìn)，對故障進(jìn)行消除。常用的維修材料有具備較強(qiáng)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(jìn)行防護(hù)或維修，可以使工程機(jī)械在摩擦性能及耐高溫性能上表現(xiàn)更加突出。工程機(jī)械專業(yè)故障維修人員應(yīng)對工程機(jī)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(jī)械設(shè)備更加講求運(yùn)行的環(huán)保性，維修人員應(yīng)及時補(bǔ)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(fèi)，減少對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。在專業(yè)維修中，將重心放在機(jī)油、缸套、活塞、發(fā)動機(jī)、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(zhǔn)度判定。

5 結(jié)語

工程機(jī)械故障檢測及維修具有極強(qiáng)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(jī)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(dá)到精準(zhǔn)高效維修的目的。