機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)及可靠性分析

摘要：機(jī)電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能復(fù)雜，故障維修難度較大，但卻提出了較高的可靠性控制要求?；诖耍疚膶?duì)機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)展開了分析，提出了故障維修應(yīng)對(duì)策略，然后分析了影響設(shè)備可靠性的因素和設(shè)備可靠性提高策略，為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化設(shè)備;故障維修;可靠性分析

0 ?引言

在航空航天領(lǐng)域，機(jī)電一體化設(shè)備憑借功能集成度高、工作精準(zhǔn)度高等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。但不同于普通設(shè)備，機(jī)電一體化設(shè)備并非純機(jī)械或電子設(shè)備，故障原因較為復(fù)雜，給設(shè)備故障檢修帶來(lái)了一定困難，容易造成設(shè)備無(wú)法維持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，還應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備故障維修特點(diǎn)和可靠性性分析，以便使設(shè)備得到科學(xué)管理。

1 ?機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)分析

1.1 設(shè)備故障維修特點(diǎn)

機(jī)電一體化設(shè)備由機(jī)械和電子兩部分構(gòu)成，同時(shí)具備兩類設(shè)備的故障特點(diǎn)，使得設(shè)備維修具有較大難度。設(shè)備的一部分結(jié)構(gòu)發(fā)生故障，將會(huì)給其他部分運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)影響，造成維修人員難以進(jìn)行故障原因查找。而同時(shí)發(fā)生電子和機(jī)械故障，將造成設(shè)備故障后果疊加，直接導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。

相較于電子部分，機(jī)械部分的故障率較高，導(dǎo)致設(shè)備需要得到定期維修。因?yàn)樵O(shè)備的機(jī)械組成部分不停運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)部包含多種零部件，使用頻率較高，長(zhǎng)期運(yùn)行將造成零部件容易案發(fā)生磨損。而單純的表面磨損不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行，但將造成各零部件無(wú)法高效配合，最終導(dǎo)致設(shè)備故障發(fā)生。

設(shè)備電子組成部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是造成機(jī)電一體化設(shè)備發(fā)生隱蔽性故障的重要原因。設(shè)備內(nèi)部各種電氣產(chǎn)品經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，可能出現(xiàn)突發(fā)性故障，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而在報(bào)警系統(tǒng)未能得到完善的情況下，人員難以找到故障點(diǎn)，給設(shè)備后期維修帶來(lái)了較大困難。

1.2 故障維修應(yīng)對(duì)策略

結(jié)合機(jī)電一體化設(shè)備故障維修特點(diǎn)，想要高效完成設(shè)備維修，還要明確設(shè)備各部分工作原理，如機(jī)械部分應(yīng)掌握?qǐng)?zhí)行原理，電子部分應(yīng)掌握控制原理，明確各自結(jié)構(gòu)功能框架，為把握故障實(shí)質(zhì)提供支撐。在此基礎(chǔ)上，需要加強(qiáng)故障特征分析與判斷，確定故障類型，以便對(duì)故障原因進(jìn)行科學(xué)分析。在判斷故障部位后，需要對(duì)故障給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)的影響展開評(píng)價(jià)，以便使故障科學(xué)診斷。

設(shè)備機(jī)械故障發(fā)生頻率較高，因此在維修時(shí)通常先對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行檢查，直接通過肉眼確定設(shè)備是否存在斷裂、變形等故障，避免大規(guī)模檢測(cè)造成維修時(shí)間過長(zhǎng)。如果設(shè)備存在磨損，通過觀察機(jī)械零部件可以盡快完成故障排查，保證設(shè)備得到及時(shí)維修。實(shí)際檢測(cè)期間，還應(yīng)先完成外部執(zhí)行部件排查，然后檢查內(nèi)部控制部件，最后對(duì)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行檢查，直至找到故障原因。此外，需要先完成主要零部件檢查，然后確認(rèn)枝干部分零部件是否存在問題，期間應(yīng)注意零部件接口是否存在異常。通常的情況下，只有在主要部件發(fā)生故障時(shí)設(shè)備才會(huì)停止運(yùn)行，因此根據(jù)設(shè)備故障發(fā)生情況可以盡快查找故障原因，并通過接觸故障使設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

考慮到設(shè)備容易發(fā)生隱蔽性故障，維修過程中還要采用環(huán)境因素檢測(cè)、故障樹分析等多種診斷法。如采用環(huán)境因素檢測(cè)法，可以根據(jù)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫濕度、空氣壓力等透過表面現(xiàn)象對(duì)引發(fā)故障的因素進(jìn)行挖掘，為查找故障根源提供支撐。采用故障樹分析法，需要對(duì)各部件故障和各種事件因果關(guān)系進(jìn)行描述，理清故障查找思路。在實(shí)踐工作中，也可以加強(qiáng)設(shè)備信號(hào)頻率監(jiān)測(cè)，利用小波變換方法完成故障信息提取，為設(shè)備故障診斷提供支撐。

2 ?機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性分析研究

2.1 影響可靠性的因素

加強(qiáng)設(shè)備可靠性分析和設(shè)計(jì)，能夠使設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到有效提高。就目前來(lái)看，機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行將受到多重因素影響，未能加強(qiáng)對(duì)各個(gè)因素的把控將給設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)威脅。

首先，設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能復(fù)雜，未能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)械部分設(shè)計(jì)將造成設(shè)備在運(yùn)動(dòng)或承力的過程中發(fā)生問題。而設(shè)備電子元器件較多，運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生電磁能量。未能科學(xué)完成設(shè)備設(shè)計(jì)，將造成設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生電磁干擾，出現(xiàn)控制錯(cuò)誤，導(dǎo)致設(shè)備工作準(zhǔn)確性下降。

其次，機(jī)電一體化設(shè)備中包含大量的基礎(chǔ)元器件，導(dǎo)致設(shè)備可靠性受到了元器件工作可靠性影響。從數(shù)學(xué)概率角度來(lái)看，設(shè)備失效概率為單位元器件失效概率之和。因此一旦設(shè)備元器件質(zhì)量不佳，就將導(dǎo)致設(shè)備故障率升高，最終造成設(shè)備無(wú)法保證可靠運(yùn)行。

最后，設(shè)備功能需要依靠各種元器件連接實(shí)現(xiàn)，而不同元器件結(jié)構(gòu)不同，連接方式存在一定差異，使得設(shè)備內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜。未能規(guī)范的連接和組裝，容易導(dǎo)致設(shè)備后期因振動(dòng)出現(xiàn)接觸不良等問題，繼而造成設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。

2.2 提高可靠性的對(duì)策

2.2.1 加強(qiáng)可靠性分析

為提高機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性，還應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備可靠性分析，為設(shè)備的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，還應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍、配合關(guān)系、運(yùn)行特征等因素進(jìn)行綜合考量，提出合理的設(shè)計(jì)框架。對(duì)設(shè)備機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分展開靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析，以結(jié)果為依據(jù)實(shí)現(xiàn)可靠性設(shè)計(jì)，能夠使系統(tǒng)運(yùn)行可靠性得到整體性提升。在電子部分設(shè)計(jì)階段，應(yīng)從運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備功率等各方面加強(qiáng)分析，確保各電子器件之間不存在電磁干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備準(zhǔn)確控制。在設(shè)備各功能模塊集成的過程中，需要加強(qiáng)健康預(yù)測(cè)，通過超限檢測(cè)掌握設(shè)備性能衰退規(guī)律，根據(jù)參數(shù)變化完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)診斷。結(jié)合設(shè)備健康狀態(tài)實(shí)施性能優(yōu)化，能夠使設(shè)備受異常狀態(tài)影響得到降低，繼而使設(shè)備工作的穩(wěn)定性得到保證。在設(shè)備運(yùn)行過程中，考慮到各種元器件受環(huán)境、應(yīng)力等復(fù)雜因素影響，退化程度存在差異，難以實(shí)現(xiàn)零部件異常狀態(tài)的有效監(jiān)測(cè)。因此，在設(shè)計(jì)階段還應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性分析，使設(shè)計(jì)和制造缺陷得到盡可能減少，并通過全面分析設(shè)備工作環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)信息完成設(shè)備健康狀態(tài)的綜合評(píng)估，繼而為設(shè)備管理提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

2.2.2 實(shí)施多樣化檢修

在機(jī)電一體化設(shè)備日常工作過程中，考慮到各種元器件都可能發(fā)生故障，還應(yīng)通過多樣化檢修保證設(shè)備安全。首先，還應(yīng)定期開展檢修工作，根據(jù)設(shè)備可靠性分析結(jié)果判斷設(shè)備故障發(fā)生幾率，確定強(qiáng)制檢修時(shí)間，能夠通過人工干預(yù)避免設(shè)備發(fā)生故障，達(dá)到加強(qiáng)故障預(yù)防的目標(biāo)。采取該種維修策略，需要加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行規(guī)律分析，并根據(jù)維修資源制定科學(xué)維修計(jì)劃，在加強(qiáng)成本控制的同時(shí)，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。其次，可以采用視情維修策略，根據(jù)設(shè)備故障機(jī)理和性質(zhì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證設(shè)備故障活動(dòng)得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而盡早采取措施進(jìn)行設(shè)備維修。通過主動(dòng)維修，能夠避免設(shè)備故障發(fā)生帶來(lái)嚴(yán)重后果，達(dá)到減少維修范圍的目標(biāo)。最后，需要采取事后改進(jìn)維修策略，就是在設(shè)備發(fā)生故障后對(duì)設(shè)備實(shí)施維修的同時(shí)，完成設(shè)備設(shè)計(jì)改進(jìn)，如通過增加容錯(cuò)補(bǔ)償設(shè)置降低設(shè)備故障發(fā)生率，為設(shè)備可靠運(yùn)行提供保障。采取該種策略，應(yīng)確保設(shè)備故障發(fā)生不會(huì)帶來(lái)大范圍影響，并且同類故障發(fā)生頻率較高，因此需要引進(jìn)先進(jìn)工藝技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，以便使設(shè)備運(yùn)行功能可以保持正常。實(shí)際在設(shè)備改造過程中，還應(yīng)從利用率、可靠性和安全性等多個(gè)方面進(jìn)行考量，保證維修策略具有一定經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，能夠使設(shè)備使用壽命得到延長(zhǎng)。

2.2.3 落實(shí)常態(tài)化保養(yǎng)

經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行，設(shè)備容易出現(xiàn)接觸不良、各部分配合不佳等問題，給設(shè)備運(yùn)行留下隱患。落實(shí)常態(tài)化保養(yǎng)工作，能夠及時(shí)消除各種隱患，使設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到增強(qiáng)。結(jié)合設(shè)備性能和故障特點(diǎn)，還應(yīng)建立科學(xué)的保養(yǎng)計(jì)劃，通過點(diǎn)檢、巡檢等措施及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，從而采取有效保養(yǎng)手段保證設(shè)備工作正常。在日常巡檢期間，還應(yīng)通過觀察設(shè)備功能指示情況確定設(shè)備是否存在異常，在確定設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)處于正常范圍的基礎(chǔ)上，應(yīng)確認(rèn)設(shè)備零件、防護(hù)裝置等是否存在變色、變形等情況，設(shè)備本體是否存在異味，并根據(jù)設(shè)備振動(dòng)音律等確定是否存在聲音異常。在確保安全的前提下，人員還應(yīng)通過手摸方式確定接頭是否松動(dòng)，保證各連接件得到緊固。按照設(shè)備說(shuō)明書，可以做到定期更換油液、清洗設(shè)備，及時(shí)開展防銹、電源維護(hù)等不同工作。針對(duì)磨損較大的設(shè)備，還應(yīng)結(jié)合設(shè)備類型完成相應(yīng)潤(rùn)滑油的涂抹，及時(shí)完成油污的清理，繼而使設(shè)備維持良好運(yùn)行狀態(tài)。

3 ?結(jié)論

機(jī)電一體化設(shè)備同時(shí)帶有機(jī)械和電子設(shè)備的故障特點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備維修具有較大難度，還要明確設(shè)備結(jié)構(gòu)組成和工作原理，按照一定順序完成故障排查，并通過科學(xué)分析完成隱蔽性故障查找。而設(shè)備可靠性也將受到多種因素干擾，通過多樣化檢修和常態(tài)化保養(yǎng)加強(qiáng)設(shè)備健康管理，最終使設(shè)備的可靠性得到提高。

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作者簡(jiǎn)介：肖高忠（1969-），男，湖南祁陽(yáng)人，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楹娇諜C(jī)載機(jī)電類（電動(dòng)活門，電動(dòng)機(jī)構(gòu)）產(chǎn)品研發(fā)、運(yùn)用。