機(jī)電一體化設(shè)備故障維修特點(diǎn)及可靠性分析

宋云峰

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的生活中各種機(jī)電一體化設(shè)備產(chǎn)品越來越常見，同時機(jī)電一體化設(shè)備的故障也逐步的走入人們的視野。這就要求有關(guān)部門加強(qiáng)機(jī)電一體化設(shè)備的維護(hù)并優(yōu)化設(shè)備性能。為此，本文針對機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)，對其可靠性進(jìn)行了簡單分析。

Abstract： With the development of China's economy and the progress of science and technology， various mechatronics equipment products are becoming more and more common in people's lives， and the failure of mechatronics equipment has gradually entered people's field of vision. This requires relevant departments to strengthen the maintenance of mechatronics equipment and optimize equipment performance. For this reason， this paper analyzes the reliability of the mechatronics equipment according to the fault maintenance characteristics.

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;設(shè)備故障;維修特點(diǎn);可靠性

Key words： mechatronics;equipment failure;maintenance characteristics;reliability

中圖分類號：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0170-02

0? 引言

機(jī)電一體化設(shè)備的故障通常具有一定的特征。因此，相關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)對其的故障維修特性總結(jié)和可靠性分析，結(jié)合實(shí)際故障特征，對機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行過程中的面臨的各項問題進(jìn)行處理，進(jìn)而不斷優(yōu)化機(jī)電一體化性能，延長其使用壽命周期。機(jī)電一體化技術(shù)對于我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展具有著非常重大的意義，并且隨著我國機(jī)電一體化系統(tǒng)更加廣泛的應(yīng)用，人們其整體的可靠性要求愈來愈高。因此，對機(jī)電一體化系統(tǒng)故障的特點(diǎn)與可靠性分析時非常有必要的。

1? 機(jī)電一體化設(shè)備的主要故障特點(diǎn)

1.1 機(jī)械設(shè)備故障特點(diǎn)

一般來說，可能有許多因素會導(dǎo)致機(jī)械故障。故障的原因可能只是一方面，也可能有多種原因。因此，需要注意的是在診斷中應(yīng)盡可能小心，細(xì)致、全面、科學(xué)的進(jìn)行診斷。我們都知道機(jī)械旋轉(zhuǎn)不一樣，并且形成的數(shù)據(jù)在不同的時間會有所不同。從本質(zhì)上講，機(jī)械設(shè)備的特殊性非常明顯。在整個操作過程中，不能只簡單地判斷其中的某一點(diǎn)，應(yīng)全面客觀的看待。另外，從系統(tǒng)的角度來看，機(jī)械設(shè)備故障的發(fā)生經(jīng)常具有隨機(jī)性和不明確性的特征，并沒有可遵循的規(guī)則。因此，在診斷過程中，有必要結(jié)合多種情況采取綜合措施。

1.2 電子設(shè)備故障特點(diǎn)

正常情況下，機(jī)電一體化設(shè)備的構(gòu)成主要包括機(jī)械和電子兩部分。在分析機(jī)械故障特征的過程中，有必要考慮和分析電子設(shè)備的某些故障特征。一般來說，電子設(shè)備故障的特征是突發(fā)性和隱蔽性。由于外部環(huán)境帶來的一些影響，機(jī)電一體化設(shè)備的故障還有其他特征。例如，一旦機(jī)器不工作或沒有按照規(guī)定的動作工作，在許多情況下，人們通常會認(rèn)為這是機(jī)械部分的問題，但在整個實(shí)際工作中，通常是由于電氣電子零件故障導(dǎo)致的整體故障。

1.3? 機(jī)電一體化設(shè)備常見故障分類

1.3.1 破壞性故障和非破壞性故障

根據(jù)故障是否損壞了工件和機(jī)床進(jìn)行劃分，可分為兩類，即破壞性故障和非破壞性故障。兩者之間存在一定區(qū)別，相比較而言，非破壞性故障更為常見。在設(shè)備發(fā)生極其嚴(yán)重故障的情況下，應(yīng)采取科學(xué)的更換設(shè)備的措施，不可對其進(jìn)行維修，維持其使用功能，否則一旦發(fā)生安全事故，后果將不堪設(shè)想。

1.3.2 系統(tǒng)故障和偶然性故障

根據(jù)系統(tǒng)概率劃分，可將故障分為兩類，即系統(tǒng)故障和偶然性故障。系統(tǒng)性故障主要是指由于首先滿足某些條件，進(jìn)而導(dǎo)致的一些不確定性故障。而偶然性故障與之相比，隨機(jī)性更強(qiáng)。通常在分析偶然性故障時，一般會面臨更多難題，只有在反復(fù)試驗和故障排除之后才能做出全面的判斷。

1.3.3 診斷指標(biāo)故障和無指標(biāo)故障

根據(jù)故障是否有指示和警報來劃分，可將故障分為兩類，即診斷指標(biāo)故障和無指標(biāo)故障。在正常情況下，先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備通常具有自我診斷程序，能夠很好地監(jiān)視整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，可在故障出現(xiàn)的第一時間及時的發(fā)現(xiàn)并報警，并且還將結(jié)果顯示在屏幕上。必須采用科學(xué)的方法準(zhǔn)確確定設(shè)備故障出現(xiàn)的原因，同時，使用某些方法來消除提示中的故障。此外，非診斷指征通常是由上述不完全診斷引起的。出現(xiàn)此故障的原因是維護(hù)人員不夠熟練，并且沒有相適應(yīng)的技術(shù)水平。

2? 機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷方法

由于機(jī)電一體化設(shè)備具有較強(qiáng)的獨(dú)特性，因此在分析故障的過程中，應(yīng)與時俱進(jìn)，改變傳統(tǒng)思維方式。首先，有必要對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行深入細(xì)致的分析。同時，必須非常熟悉每個功能模板框架，嚴(yán)格遵循功能各部分的組合形式，分析可能出現(xiàn)的故障形式，并仔細(xì)分析和判斷影響程度。如果有必要，應(yīng)對故障發(fā)生時的基本現(xiàn)象進(jìn)行故障分析，研究故障形式之間的邏輯關(guān)系，并分析其可靠性因素，從而真正探究故障的實(shí)質(zhì)和根本原因。一般來說，診斷過程應(yīng)堅持以下原則：

第一點(diǎn)，先機(jī)后電。在正常情況下，機(jī)械結(jié)構(gòu)具有直觀性，因此，您首先可以用肉眼判斷和分析明顯的故障現(xiàn)象。通常情況下，有必要首先從機(jī)械方面入手，仔細(xì)檢查機(jī)械零件的故障。

第二點(diǎn)，先外后內(nèi)。按照從外到內(nèi)的順序，檢查內(nèi)部和外部的所有組件，包括執(zhí)行器、控制組件和驅(qū)動組件等，尤其要著重于查找故障源。

第三點(diǎn)，先干后葉。首先要分析主要組成部分，區(qū)分矛盾優(yōu)先級，然后再分析次要組成部分，尤其是分析關(guān)鍵內(nèi)容，有必要著重分析部件和接口組件，在分析過程中必須區(qū)分優(yōu)先級順序。

3? 機(jī)電一體化設(shè)備可靠性分析以及措施

3.1 機(jī)電一體化設(shè)備可靠性分析

機(jī)電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)容較為復(fù)雜，具有自動化功能，且不同的系統(tǒng)有不同的要求。尤其是部分系統(tǒng)中包含多項元件。因此，對其可靠性的要求是極高的。一般來說，就機(jī)電一體化設(shè)備的主要系統(tǒng)而言，它具有極其復(fù)雜的可靠性。機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性與工作條件、外部環(huán)境和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等方面均存在一定關(guān)聯(lián)，通過科學(xué)合理調(diào)整這些因素，可有效提升其可靠性。此外，還必須及時檢查和維修機(jī)器中的某些薄弱環(huán)節(jié)，將可能存在的安全隱患扼殺在搖籃里，最大幅度的提升設(shè)備的可靠性。

3.1.1 元器件失效對于設(shè)備可靠性的影響

在實(shí)際運(yùn)行期間，諸多因素均會對機(jī)電一體化設(shè)備形成影響，因此，分析設(shè)備的可靠性至關(guān)重要，通過此項操作，以彌補(bǔ)中國傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的缺陷，提高機(jī)電一體化設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率，最終節(jié)省生產(chǎn)成本。在實(shí)際機(jī)電設(shè)備可靠性研究過程中，工作人員需要有效地分析影響機(jī)電設(shè)備可靠性的因素。目前，在我國機(jī)電設(shè)備集成化的應(yīng)用過程中，影響設(shè)備運(yùn)行可靠性的最重要因素是部件故障。組件是構(gòu)成機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)的基本組件。因此，部件的可靠性也在很大程度上影響機(jī)電設(shè)備的整體可靠性。另外，從數(shù)學(xué)專業(yè)概率的角度來看，機(jī)電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中的故障概率等于單位元素的故障概率，這也反映了部件故障對機(jī)電設(shè)備可靠性的影響較大。因此，工作人員需要加強(qiáng)對機(jī)電一體化組件的可靠性測試，如圖1所示，并加強(qiáng)組件的選擇，以確保所選組件的質(zhì)量和性能能夠滿足機(jī)電一體化設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行要求，并符合我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。

3.1.2 元器件連接與組裝對設(shè)備可靠性的影響

機(jī)電一體化設(shè)備的整體可靠性受到多種因素的影響，其中元器件連接與組裝對其的影響巨大，可以說，組件的連接和組裝的合理性和科學(xué)性，很大程度上影響著設(shè)備的可靠性。另外，在正常情況下，組件與系統(tǒng)之間的連接也更加復(fù)雜，因此組裝方法也不相同，并且還極大程度上影響著設(shè)備的可靠性。

機(jī)電一體化設(shè)備中各種控制系統(tǒng)和組件之間的連接是交叉的。當(dāng)員工提高機(jī)電設(shè)備的可靠性時，他們還需要加強(qiáng)對機(jī)電設(shè)備的分析并闡明機(jī)械零件的實(shí)施原理以及電子零件的相應(yīng)控制原理，從而進(jìn)行科學(xué)的零件連接與裝配，避免了機(jī)電一體化設(shè)備由于零件的不科學(xué)連接與裝配而導(dǎo)致的故障，并影響了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。另外，由于在實(shí)際操作中機(jī)電一體化設(shè)備的操作環(huán)境的溫度和濕度較高，因此在操作過程中該設(shè)備經(jīng)常受到油或粉塵的影響，最終會導(dǎo)致部件污染和設(shè)備故障。因此，工作人員還需要加強(qiáng)對部件的定期清潔，并盡力避免部件對機(jī)電設(shè)備可靠性的影響。

3.1.3 電磁干擾對機(jī)電一體化設(shè)備可靠性的影響

機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行常常伴隨著電磁能的轉(zhuǎn)換，電磁能的轉(zhuǎn)換不可避免地會影響周圍環(huán)境。而在機(jī)電設(shè)備實(shí)際工作時，環(huán)境會對其運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，并且隨著工作環(huán)境的變化，設(shè)備的可靠性也會受到不同程度的影響。另外，機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行過程中，其內(nèi)部的諸多元件均會受到電磁環(huán)境的嚴(yán)重影響。

3.2 提高機(jī)電一體化設(shè)備可靠性的對策

從數(shù)控機(jī)床和加工中心的發(fā)展水平來看，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了完全的微機(jī)化，并成為一個實(shí)時控制系統(tǒng)。通常，可以使用兩種方法來提高其可靠性：一種是在設(shè)計中使用可靠性更高的組件。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)使用科學(xué)的診斷方法來定位故障位置，并及時的采取合理措施將發(fā)生的故障問題解決掉。這時，通常有必要停止系統(tǒng)的正常運(yùn)行;另一種是使用容錯技術(shù)，必要時，可以通過對重要部件的冗余設(shè)計來實(shí)現(xiàn)具有高可靠性的系統(tǒng)組合。機(jī)電設(shè)備的可靠性也可以通過其他方法獲得，例如提高機(jī)械操作、控制和處理的精度。傳統(tǒng)機(jī)械可以借助精密機(jī)械加以改進(jìn)，電路控制中使用微型計算機(jī)和PLC，并且可以在先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備的幫助下進(jìn)行控制。

4? 結(jié)語

針對機(jī)電一體化設(shè)備的特點(diǎn)，必須找到一種有效可行的故障分析方法。并且隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來越多的新技術(shù)開始與機(jī)電一體化技術(shù)向融合，傳統(tǒng)機(jī)械正變得越來越智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化和靈活化等。嶄新的機(jī)電產(chǎn)品概念逐漸形成，故障診斷和維護(hù)技術(shù)也相應(yīng)地更加先進(jìn)和智能。機(jī)電一體化設(shè)備作為企事業(yè)單位生產(chǎn)單位的關(guān)鍵設(shè)備，往往擔(dān)任其他普通設(shè)備無法完成的任務(wù)，特別是在科研生產(chǎn)中，其作用不可或缺，且至關(guān)重要。因此，有必要進(jìn)一步提高其可靠性，并且有必要不斷加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)。因此，維護(hù)人員需要注意不斷學(xué)習(xí)，對機(jī)電設(shè)備的維護(hù)技術(shù)要有扎實(shí)的掌握。

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