機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修

黃 健，黃 勝

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430050）

0 引言

由于新一代技術(shù)的廣泛采用，對(duì)企業(yè)機(jī)床維修操作技術(shù)人員專業(yè)能力等的要求降低了，但對(duì)機(jī)床維修操作人員而言，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和業(yè)務(wù)能力等的掌握程度要求更高、更新。這樣也就要求設(shè)備維修技術(shù)人員不僅要基本懂得機(jī)械、液壓等機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備維修基礎(chǔ)知識(shí)，而且還要熟練掌握機(jī)械電氣控制器等系統(tǒng)維修知識(shí)，并在日常設(shè)備維修中不斷探索積累維修經(jīng)驗(yàn)，不斷提高自身技能，才能面對(duì)各種技術(shù)復(fù)雜難題的挑戰(zhàn)。

1 機(jī)床主軸維修

1.1 主軸的失效形式及檢查

在機(jī)床使用過(guò)程中，主軸磨損和損傷的表現(xiàn)有以下3 種情形：

（1）與傳動(dòng)軸承直接配合的部件軸頸及其表面的軸承磨損、燒傷或出現(xiàn)裂紋。

（2）與刀具、夾具配合的錐孔或軸頸表面的磨損或劃痕。

（3）主軸彎曲變形。

這些部件的損壞都會(huì)影響機(jī)床加工精度，應(yīng)及時(shí)修理。

在開(kāi)展主軸檢修安裝工作前要先仔細(xì)觀察加工圖紙，主軸的加工精度以及主軸表面的紋理粗糙度，這是需要重點(diǎn)關(guān)注的地方。車床電機(jī)主軸的壓力檢測(cè)操作方法：在一個(gè)橫向傾斜的檢測(cè)平臺(tái)上，用兩個(gè)等高的直角v 形鐵架支撐車床主軸的兩條軸頸，在兩條主軸線的末端分別安裝一個(gè)與主軸孔線相配合的圓形堵頭，在這個(gè)堵頭中心鉆孔，用一個(gè)Φ6 mm 的大型鋼球?qū)④嚧仓鬏S末端支承在一個(gè)擋鐵上。調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，通過(guò)百分比儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪軸的轉(zhuǎn)徑、主軸的圓錐孔、臺(tái)面和肩面等齒輪相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)主軸前后齒輪軸頸的最大徑向橢圓跳動(dòng)，和主軸端面的橢圓跳動(dòng)產(chǎn)生的最大誤差，并自動(dòng)記錄每個(gè)誤差的最小數(shù)值。當(dāng)這些誤差值超過(guò)圖紙規(guī)定值的公差時(shí)，主軸就要進(jìn)行修理。

1.2 主軸的維修方法

根據(jù)主軸磨損的程度不同，可采用以下維修方法。

（1）當(dāng)設(shè)計(jì)誤差不大時(shí)候，采用軸頸研磨配件套、研磨板和平板及各種錐孔式的研磨棒作為軸頸研磨的最佳解決方法，讓配合好的軸頸研磨表面的幾何研磨形狀、相對(duì)研磨位置和軸頸表面紋理粗糙度都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的研磨條件。

（2）當(dāng)加工誤差較大或材料劃痕較深時(shí)，可考慮采用新型精磨材料加工器以恢復(fù)其工作精度達(dá)到要求。對(duì)于驅(qū)動(dòng)主軸的圓錐孔，通過(guò)手動(dòng)削磨法甚至可以隨時(shí)改變削磨精度，讓其達(dá)到主軸表面精度的最高要求。

（3）結(jié)合滾動(dòng)機(jī)頸軸承整體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，主軸承和軸頸采用一層彈性金屬材料覆蓋并經(jīng)精磨后再恢復(fù)磨損后的表面，讓滾動(dòng)軸頸的原始安裝尺寸和滾動(dòng)精度恢復(fù)至原來(lái)的水平。注意，滑動(dòng)式主軸承箱體結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)主軸承和軸頸箱體表面不一定適合本試驗(yàn)方法。

（4）高速低精度電機(jī)主軸彎曲或者變形，很難對(duì)其進(jìn)行正常檢修或者恢復(fù)，必須重新更換。因此，高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)主軸，當(dāng)通過(guò)定期檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其有裂紋時(shí)，應(yīng)及時(shí)維修更換。

主軸最容易受到磨損的部位一般是主軸軸頸，維修時(shí)常采用手工精磨或切削研磨的方法修復(fù)，或只磨損較小部位的軸使精度達(dá)到要求，而不是調(diào)整或重新更換傳動(dòng)軸承。

2 液壓系統(tǒng)故障診斷與維修

2.1 液壓系統(tǒng)故障特征及故障診斷

（1）接頭、端蓋處有泄漏。

（2）液壓泵損壞，如電機(jī)繞組燒壞、缺相、電機(jī)速度不穩(wěn)定，造成壓力不穩(wěn)定。

（3）液壓閥閥芯卡死，主要是液壓元件或管道進(jìn)入贓物。

（4）液壓元件內(nèi)部彈簧元件或密封圈等元件老化，造成液壓系統(tǒng)工作壓力不穩(wěn)定或油壓調(diào)不上去。

（5）液壓元件選擇不當(dāng)或者液壓元件本身質(zhì)量缺陷造成閥芯動(dòng)作不靈活，位置精度達(dá)不到要求等。

液壓系統(tǒng)故障診斷是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，具體方法如下：

（1）觀察執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度，監(jiān)測(cè)其異常情況，系統(tǒng)中各液壓點(diǎn)的壓力值是不是在正常的水平上，有無(wú)漏油現(xiàn)象。

（2）檢查液壓泵和活塞液壓系統(tǒng)正常工作時(shí)的振動(dòng)噪聲水平是否明顯超出正常的噪聲水平,液壓缸內(nèi)和活塞內(nèi)部是否同時(shí)存在著不一樣的振動(dòng)聲音。

（3）先觸摸一下液壓泵、油箱和液壓閥體外殼等表面部件是否燙手，運(yùn)動(dòng)機(jī)零部件和管子有無(wú)輕微振動(dòng)，工作臺(tái)內(nèi)部有無(wú)滑動(dòng)偏移的異常情況發(fā)生。

（4）向設(shè)備操作管理人員詳細(xì)了解有關(guān)設(shè)備的日常維護(hù)運(yùn)行管理情況，詢問(wèn)有關(guān)設(shè)備的日常維修、維護(hù)次數(shù)以及設(shè)備液壓傳動(dòng)部件是否及時(shí)更新等相關(guān)問(wèn)題。

2.2 齒輪泵常見(jiàn)故障及排除方法

齒輪泵是應(yīng)用最為廣泛的液壓泵，常見(jiàn)故障和解決方法如下。

2.2.1 齒輪泵密封差，產(chǎn)生漏氣

故障原因：①泵體與前、后端蓋接觸面平面度差，在齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)吸入空氣；②吸油口管道密封不嚴(yán)，密封件損壞等也可能會(huì)混入空氣；③油池的油面過(guò)低，吸油管吸入空氣。

故障排除與檢修：①在平板上用金剛砂研磨或平面磨床上修磨；②緊固吸油口管道密封螺母，如密封圈損壞需更換；③加油至標(biāo)線。

2.2.2 噪聲大

故障原因：①齒輪的齒形精度不高或接觸不良；②齒輪泵進(jìn)入空氣；③齒輪與端蓋端面間的軸向間隙過(guò)?。虎鼙脙?nèi)滾針軸承或其他零件損壞；⑤裝備質(zhì)量差，用手轉(zhuǎn)動(dòng)軸時(shí)感到吃力；⑥齒輪泵與電動(dòng)機(jī)連接的聯(lián)軸器摩擦。

故障排除與檢修：①選擇齒形精度較高的齒輪或?qū)ρ行拚?；②按密封性差修理；③將齒輪拆下放在平面磨床上磨去少許，使齒輪厚度比泵體薄0.02～0.04 mm；④更換損壞零件；⑤重新裝配調(diào)整，合適后重新鉸削定位孔；⑥泵與電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用柔性連接，并調(diào)整其相對(duì)位置。若是聯(lián)軸器損壞需更換，安裝時(shí)要保持同軸度誤差在0.1 mm 之內(nèi)。

2.2.3 壓力調(diào)節(jié)沒(méi)變化

故障原因：①齒輪嚙合間隙增大或軸向間距與徑向間隙太大，內(nèi)泄嚴(yán)重；②泵體有砂眼、縮孔等缺陷；③油管各接頭處有泄漏；④油液黏度太大或太??；⑤進(jìn)油管進(jìn)油位置太高；⑥由于溢流閥故障使壓力油大量流到油箱。

故障排除與檢修：①更換嚙合齒輪或重新更換泵體，保證軸向間距0.02～0.04 mm，徑向間隙0.13～0.16 mm；②更換泵體；③緊固密封螺母或更換密封圈；④按機(jī)床說(shuō)明書選擇符合要求的液壓油；⑤控制進(jìn)油管的進(jìn)油高度不超過(guò)500 mm；⑥檢修溢流閥或更換。

2.2.4 機(jī)械效率低

故障原因：①軸向間隙和徑向間隙小，嚙合齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)與泵體或前、后端蓋摩擦；②泵前后蓋板與軸的同軸度不好，滾針軸承質(zhì)量差或損壞；③泵與電動(dòng)機(jī)間聯(lián)軸器同軸度調(diào)整不當(dāng)。

故障排除與檢修：①調(diào)整軸向和徑向間隙尺寸達(dá)到要求范圍；②重新安裝調(diào)整，用手轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；③重新調(diào)整聯(lián)軸器，保證同軸度誤差不大于0.1 mm。

2.2.5 壓蓋在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被沖出

故障原因：①壓蓋堵塞了前后蓋板的回油通道，造成回油不暢而使壓力增大，將壓蓋沖出；②泄油通道被堵塞，產(chǎn)生壓力，將壓蓋沖出。

故障排除與檢修：將壓蓋取出重新壓進(jìn)，不要堵回油通道，并且不能出現(xiàn)泄氣現(xiàn)象。

3 電氣系統(tǒng)故障維修

3.1 電氣控制電路故障類型

3.1.1 電源故障

當(dāng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)將發(fā)生以下情況：

（1）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后,電器接線端端子或設(shè)備外殼仍然帶電。

（2）系統(tǒng)的部分功能時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)常燒毀保險(xiǎn)。

（3）一部分電路工作正常,另一部分工作不正常。

3.1.2 線路故障

導(dǎo)線故障通常是由于導(dǎo)線的絕緣層破損而引起的。導(dǎo)線被拆斷，接線端松脫。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，控制線路就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)電不通，時(shí)斷或發(fā)熱。

3.1.3 元器件故障

（1）損壞的元器件通常是由于工作超時(shí)、外力或其自身質(zhì)量的原因造成。通過(guò)外表觀察可以看到變形、燒焦和抽煙等現(xiàn)象。

（2）元器件的性能變化是一個(gè)軟故障，通常由工作情況的改變、環(huán)境參數(shù)或其他故障連接引起。這種故障無(wú)明顯的癥狀，一般比較難找到。

3.2 電氣故障的檢修

用檢測(cè)儀器儀表檢查確定機(jī)械故障稱為儀表檢查法，較常見(jiàn)的一種儀器儀表是機(jī)械多用表。通過(guò)自動(dòng)測(cè)量回路電壓、電阻、電流等各種參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)的變化，可以準(zhǔn)確判斷和測(cè)出各個(gè)電路電壓通過(guò)的電流情況，從而準(zhǔn)確找出電路故障誘發(fā)點(diǎn)。

3.2.1 線路查找

斷電時(shí)用多用表的電阻擋測(cè)量線路的導(dǎo)通點(diǎn)，如阻值是零表示線路導(dǎo)通，如阻值很大，表示線路無(wú)法通過(guò)。故障通常發(fā)生在導(dǎo)線的接頭，中間導(dǎo)線很少發(fā)生，故首先查導(dǎo)線接頭看有沒(méi)有松脫、氧化和燒黑的現(xiàn)象，并用力搖動(dòng)導(dǎo)線，如有松動(dòng)應(yīng)立即接好。檢查電器部件看外觀是否燒焦、變形等，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)更換。

3.2.2 電源檢查

控制檢測(cè)線路直到檢測(cè)正確無(wú)誤方可開(kāi)始通電，先仔細(xì)檢查主控制電路的工作電壓，有無(wú)線路缺相、電壓是否正常等。在自動(dòng)控制電路的各個(gè)電源發(fā)生的故障中，熔斷器的故障占一定的比例。

3.2.3 易查件的檢查

按鈕下時(shí)，用多用表查常開(kāi)觸頭閉（斷）、接觸器的動(dòng)作是否靈活、常開(kāi)觸頭（常通）接觸器是否正常工作、保護(hù)部件是否正常等。一般接觸器閉合時(shí)，接觸器的電阻不超過(guò)15 Ω 即被認(rèn)為是導(dǎo)通狀態(tài)，大于100 kΩ 時(shí)判斷為斷開(kāi)。

位置開(kāi)關(guān)和其他檢測(cè)元件要看其動(dòng)作是否正常靈活，輸出信號(hào)是否正常。如狀態(tài)不正常則整個(gè)控制系統(tǒng)工作也不會(huì)正常。

在檢修機(jī)床電氣故障時(shí)，先分析故障現(xiàn)象，依據(jù)電氣控制工作原理，從易到難，先從主回路再到控制回路，一步一步查找并及時(shí)處理、不留隱患，保證機(jī)床設(shè)備及工作人員安全。

4 結(jié)語(yǔ)

維修是一項(xiàng)典型的綜合性技術(shù)，它的發(fā)展與創(chuàng)新更多地依賴于綜合性、滲透與交叉學(xué)科。無(wú)論維護(hù)技術(shù)如何發(fā)展，人在維護(hù)過(guò)程中都起著決定性的作用，設(shè)備維修人員只有跟隨時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，才能保證設(shè)備完好運(yùn)行，助力企業(yè)健康發(fā)展。