探讨工程机械故障诊断和应急处理方法

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　　摘要：随着现代大生产的发展和科学技术的进步，现代机械设备的结构越来越复杂，故障诊断技术的显得尤为重要，其意义在于能有效地遏制故障损失和降低设备维修费用。掌握有效的故障诊断方法和处理技巧，缩短维修时间，利于提高机械设备的完好率和使用率。本文介绍工程机械故障的概念、产生原因和分类方法等，分析了故障诊断的基本工作方法和技巧，可供同行参考。。
　　关键词：工程机械；故障诊断；方法
　　
　　1. 前言
　　工程机械在我国的公路桥梁、铁路、城镇设施、江河治理及军事工程等现代化建设中发挥着巨大的作用，机械设备在施工现场使用的频率极高。由于现代工程施工具有工期紧、任务重的特点，因而许多工程机械进人工地后，存在长时间连续作业的情况。繁重的作业任务和超负荷运转，导致机械设备容易出现故障，因故障而停工的现象也就屡见不鲜，其结果必将严重影响工程进度，给企业造成工期和经济损失。
　　现代工程建设中，大量的人力劳动已为各类机械所取代，工程机械已成为工程建设的重要力量。然而，多数工程机械必须在野外恶劣的环境中工作，有的更要经常受到冲击载荷的作用，因而出现各种故障也是在所难免。液压与液力传动、电液控制和电子控制等先进技术的应用提高了工程机械的技术水平和工作能力，但也同时带来了相应的故障，而且这些故障比传统的机械性故障具有更强的隐蔽性。因此，如何合理、快速、准确地诊断和排除各类故障已成为施工企业设备管理和维修人员必须认真研究的课题。本文旨在向同行读者提供一套通用的思路和工作方法。
　　2. 故障概述
　　2.1 故障及其产生的原因
　　工程机械故障是指工程机械或其某些部份丧失或降低了其规定功能，或者运行参数超出规定的许可范围的事件或现象。具体可表现为动作、温度、声音、外观和气味以及其它理化指标的异常。
　　引发故障的根本原因可分为内因和外因两个大类：内因主要有机件的磨损、腐蚀、气蚀、氧化、老化、变形、松弛、疲劳和设计制造缺陷等方面的因素；而外因主要包括恶劣的工作环境、不正确的操作、不按规定进行维护保养、不按规定提供合格燃料和各种工作介质，以及事故性损坏等方面的因素。
　　2.2 故障分类
　　熟悉故障分类有利于掌握故障特征，明晰故障分析思路，减少诊断时的盲目性。与故障诊断关系密切的分类方法主要有如下几种：
　　(1)根据是否可以直接观察到故障部位可分为直观性故障和隐蔽性故障；
　　(2)根据发展进程不同可分为渐进性故障和突发性故障；
　　(3)根据影响范围不同可分为局部性故障和整体性故障；
　　(4)根据影响程度不同可分为功能性故障和参数性故障。
　　3. 故障诊断方法
　　3.1 故障诊断的概念和思想方法
　　故障诊断是从故障现象出发，分析和查找故障原因的过程。在实际工作中，故障诊断有常规诊断和深层诊断两种明显不同的形式。常规诊断以实体为目标，以找出故障部位，通过修理、更换有故障的零部件消除故障为目的，其诊断结果易于验证。深层诊断以影响因素为目标，以找出引起系统发生故障或零部件损坏的根本原因，从而采取相应的预防措施为目的，具有较强的理论性，其诊断结论的确定性较差，验证也比较困难。一般性故障只须进行常规诊断，而重大故障或反复出现的故障应进行深层次诊断。
　　一定的故障现象必然与一定的故障原因相联系，分析现象与原因之间的内在联系是故障诊断的中心工作。在复杂的故障中，现象和原因之间往往显得错综复杂，这就要求诊断人员必须具备良好分析推理能力。因此，逆向分析、逻辑推理、逐步迫近是故障诊断最基本和最实用的思想武器。
　　当然，同样的故障现象可能产生于不同的故障原因，相同的故障原因也可能产生不同的结果，例如，空气滤清器堵塞，可导致发动机动力下降、温度升高和油耗增加等故障现象，而上述故障现象也可能出自供油系统、冷却系统、润滑系统工作不良或配气机构零部件磨损过大等原因。因此，诊断人员还须学会用辩证的方法去分析和解决问题，善于在复杂的系统中抓住主要矛盾，识别出主要因素。
　　3.2 故障诊断的分析工具
　　借助故障分析工具利于诊断人员把握全局，有条不紊。仅靠“跟着感觉走”，则容易误入歧途。常用的分析工具有因果图、故障树和流程图等。对同时有多种现象和多种可能因素的复杂故障，有经验的诊断人员可根据每个故障现象和每个故障因素之间的亲密程度进行赋值，建立数学模型进行概率分析。
　　3.3 诊断方法
　　3.3.1 准备阶段
　　在准备阶段，最重要的工作是掌握原理，弄清现象。熟练掌握诊断对象的构造特征和工作原理是进行具体诊断和分析的前提，否则只能是瞎摸。进行深层诊断时，诊断人员还必须掌握相关知识，具备综合分析能力。而弄清现象是进行诊断的依据。对机手或其它人员反映的情况要进行仔细的核实，而最好的方法就是诊断人员亲自操作试机。
　　在熟悉原理，抓准现象后应进行必要的推理分析，抓住重点，缩小查找范围。同时，要善于利用因果分析图等分析工具进行辅助推理分析，做到掌握全局，避免遗漏。
　　3.3.2 查找阶段
　　(1)坚持“由表及里、先简后繁”原则，少走弯路
　　在查找故障的过程中，必须坚持从简到繁的基本原则。具体要求就是要做到由表及里，先易后难，先低压后高压，先控制后主流。即把容易查找或能够准确判断的因素先期进行排查，避免出现“小题大做”的情况。在使用测量和试验手段上也要优先选择简单易行的方法。如液压故障诊断时，优先进行压力测量，最后才考虑使用流量试验。对发动机负荷变化引起的明显的转速变化和排气颜色变化也完全能够通过操作人员的耳目直接感知。
　　(2)注意抓住重点，集中突破
　　要注意识别系统的串、并联关系，善于分区域、分段落进行检查。对能够准确判断或排除故障范围的检查项目，可安排重点检查，这样有利于尽快缩小查找范围，做到集中力量，有的放矢。诊断过程中要不断把已确定或排除的因素和最新的故障现象进行进一步的分析判断，以便更好地选择下一步行动。
　　(3)重视测量和比较所规定的条件，避免出现误判
　　在查找故障的过程，进行必要的测量和试验往往很有必要。但在实际工作中，测量和试验的条件(如发动机水温、油温、转速、液压油粘度、温度、操作状态和环境温度等)往往容易被忽视，这样就有可能对测试结果产生重大影响，有时甚至会导致相反的结论。另外，测量和试验过程中除要观察和记录特定操作状态下的参数和状况外，还特别要注意观察不同操作动作及其转换过程中被监测参数的变化趋势。
　　3.3.3 “听诊器”原理的应用
　　在现场施工出现故障，因为客观情况，往往不具备利用设备诊断的条件，需要维修人员凭借丰富的经验或借助于简单工具、仪器，应用“听诊器”原理来进行检测。“听诊器”是凭人的感官及其长期积累起来的感性经验对设备状态进行定性判断。即对任何一台设备进行诊断，诊断人员到现场，通过问、看、嗅、听、摸等方法了解设备的情况，通过感官获取有关的信息，作出初步的评估。但感官判断的最大缺陷是缺少“量”的评估，纯粹凭感性经验分析问题，主观因素左右评判结果，可靠性差。
　　3.3.4几种简易的判断方法
　　(1)部份停止法：即人为使设备的某一部份停止参与工作，观察变化，来进行对比试验的方法。如多缸发动机用“断缸法”来判断某缸工作的好坏，或异响来自那一缸。
　　(2)交叉对比法：对调相同性质的管路，或调换某两个相同或同类零部件，或用正常的零部件替换有怀疑的零部件进行对比，从而判断被试零部件是否存在问题。

　　(3)短接隔离法：即把有怀疑的元件的输入端和输出端直接连通起来进行对比试验。这种方法适用于流程性系统，如怀疑滤芯堵塞时可以取掉滤芯进行试验。
　　(4)截止隔离法：即用截止装置在不同的流动节点处进行分段隔离，或代替执行元件进行制动，来进行对比试验。这种方法适用于流程性系统，如怀疑液压马达内漏造成工作压力不足时，可以用截止板堵塞马达来油管模拟“零内漏”来进行对比试验。
　　(5)强制状态法：对某些自动调节元件，用人为的方法取消其自动功能，强制其处于某种特定的状态，以减少可变因素来进行对比试验的方法。
　　(6)试探调整法：在怀疑某个零部件调整不当时，可以进行试探性调整，但调整无效时应恢复原来状态。
　　(7)同类机型对比法：当无法确定特性数值或状况是否属于正常时，用正常的同类机型相应的数值或状况进行对比。
　　3.3.5智能电子监测系统
　　这种诊断方法主要是通过安装在工程机械各部位的传感器，自动监测机械运行的工作状况，循环测量设定的参数，当机械工况出现异常情况时，监测系统根据预先设定的数据(报警值)分三级发出光或声光报警。它的工作原理是通过安装在各部位的传感器把机械各部位(油路、气路等部位)的工作参数――锰度、压力等物理量，转换成电量、电压或电流，经过前置放大器转换成电压量，输到主机相应的输入口，主机采用单片计算机作微处理器，应用计算机技术对输入信号进行实时数据处理，并输出相应的信号，实施显示和报警，提醒操作人员有可能会发生机械故障，需及时处理，防止事故的发生。
　　4. 几种应急维修技巧
　　4.1 设备修理时，经常会遇到螺栓经过多次拆装，六角头出现磨损，扳手挂不住螺栓头的现象，此时，如果操作空间允许，可以拿一把锤子，用力在螺栓头上敲击几下，使螺栓六角头呈现被墩粗现象，再使用梅花扳手套在六角头上，慢慢拧下。这种方法如果仍不能奏效，可考虑找一把小管钳，慢慢拧下螺丝。在安装时，该螺栓必须考虑更换。
　　4.2 在设备修理工作中，常会遇到原本属于过盈配合的部位，比如轴承内圈和轴之间或轴承外圈与孔之间，由于出现磨损而松旷，又不能对轴或孔进行加工，此时可以采取的办法是，在配合部位的轴(或孔)上，用尖头錾子凿出一些凹坑，整个接触面布满，然后进行装配，能够取得不错的效果。
　　4.3 使用滚珠轴承的连杆轴承常易损坏，损坏后轴承外圈仍镶在连杆孔内很难取下，而硬打硬敲又易使连杆损坏。这时，可将连杆夹于台钳上，选用重型套筒扳手中的套头，一侧使用比轴承外圈稍小的套头顶住轴承外圈，另一侧用比连杆轴承孔尺寸稍大的套头顶住连杆孔侧面，然后逐渐加力夹紧台钳，这样轴承外圈就会慢慢被压出来。没有台钳时，也可采用这两种套头顶好后，放在坚实的地面上用锤子轻轻敲击取下外圈。
　　4.4 装载机、挖掘机等设备各销轴处销套因长时间使用或缺乏润滑而损坏，更换时如不注重方法，常使销套安装不到位，造成端部损坏而无法使用，造成不必要的损失和时间浪费。对此，可将销套套在对应的销轴上，将销座孔中涂抹适量润滑脂，再将销轴穿人销套座孔对中定位，而后用手锤锤打销轴端头，使销轴头部将销套压入销套座孔内。此法不损坏销套、不产生歪斜，简单可靠。
　　4.5 变速箱、差速器、各种泵等箱体的接合表面常用密封垫片密封，并在垫片上涂一层耐油密封胶以增加密封效果，但如果一时没有密封胶，也可使用油漆代替;油漆的粘性较大并干后变硬，使密封可靠，效果较好。如轮式装载机后桥差速器故障，修理后安装时由于没有密封胶而在后桥盖密封垫上涂上一层油漆，经使用证实效果很好。
　　4.6 清洗发动机油底壳、机体内表面或者变速箱时，假如铁屑和杂质太多难以洗净，可以用适量的面团粘吸，可以较为彻底的清洗。家庭用的洗洁精，可以用来清洗机械零部件，尤其适合清洗橡胶零件，洗后不会发生溶胀和变形现象。用洗衣粉加锯末清洗沾有润滑油的零件，可以取得非常好的效果。
　　5. 几种能够在工程机械修理中应急代用的日常生活用品
　　5.1 当汽油机化油器的浮子破损时，可以用热水瓶的软木塞改制临时代替。
　　5.2 假如机动车的制动液泄漏流失，而身边没有备品，可以用白酒或一定浓度的肥皂水临时代替。
　　5.3 假如发现蓄电池电解液液面过低，为防止极板硫化，可以购买市场的纯净水、蒸馏倒入蓄电池内，注意在购买后一定要看一下包装上的说明，如添加有其他辅料则不可使用，切记千万不可使用矿泉水。
　　5.4 假如拆卸磁电机时不慎丢失高压触点炭棒，造成磁电机不能产生高压电，可以用干电池的炭芯磨短一段代用。汽车分电器盖中心电极碳棒损坏或丢失，可以用5号干电池中的碳棒稍磨后代用。
　　5.5 可以用洗净的丝瓜络或海绵代替空气压缩机或小功率柴油机空气滤清器的铁丝滤芯。
　　5.6 如果橡胶油封的自紧弹簧过松，可以用加添橡皮筋的方法予以弥补。
　　6. 结束语
　　科学合理的故障诊断方法和处理措施，能快捷、准确地判断机械设备故障部位和处理故障，有效地缩短待修时间和维修周期，提高利用率，为加快工程施工进度、降低工程成本、提高企业经济效益起着重要的作用。
　　
　　参考文献：
　　[1] 高忠民.工程机械使用与维修[M].金盾出版社，2002.
　　[2] 颜冀庆等.现代工程机械液压与液力系统.故障诊断与维修[M].人民交通出版社，2001.

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