機電一體化設備的故障維修特點及可靠性分析

張炳帥 盧彬

摘 要：近年來，機電一體化的發展促進了機械設備的革新，對機械的加工制造起到了極大的推動作用。但是，隨著應用的深入，設備的維修問題也逐漸暴露出來，阻礙了機械生產。本文主要對機電一體化設備的故障特點及維修方式進行討論，以增強機電一體化設備的可靠性，促進我國工業的整體發展。

關鍵詞：機電一體化；故障維修；可靠性

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0064-02

Fault Maintenance Characteristics and Reliability Analysis

of Mechatronics Equipment

ZHANG Bingshuai LU Bin

（Quality and Technical Supervision and Inspection Center，Kaifeng Henan 475002）

Abstract： In recent years， the development of mechatronics has promoted the innovation of mechanical equipment， and has played a great role in promoting the machining and manufacturing of machinery. However， with the deepening of the application， equipment maintenance problems are gradually exposed， hindering the production of machinery. This paper mainly discussed the fault characteristics and maintenance methods of mechatronics equipment in order to enhance the reliability of mechatronics equipment and promote the overall development of China's industry.

Keywords： mechatronics；fault maintenance；reliability

1 機電一體化設備的主要故障特點

機電一體化是由計算機技術、信息技術、機械技術、電子技術、控制技術、光學技術等相融合構成的一門獨立的交叉學科。隨著技術的提高，機電一體化涉及的內容也不斷增多，其相關缺點也逐漸暴露出來，而故障維護與可靠性保證便是問題之一。由于機電一體化不是單一學科，因此需要解決的問題也并不是單一學科能解決的，有的是機械故障，有的是電子故障，給設備的維修帶來了一定的難度。

1.1 機械設備故障特點

就機械設備而言，導致其發生故障的原因多種多樣，如疲勞損壞、配合問題、機械磨損問題等，并且發生問題時總是伴隨著相應的連帶反應，對機械設備損傷較大。機電一體化中的機械部分是整個系統中的框架和執行部分，相應的機械故障可能來源于兩方面：其一是本身的設計誤差；其二是后期操作不當引起的誤差[1]。

1.2 電子設備故障特點

電子設備故障同樣包含兩大方面。第一，外部環境干擾產生的故障。通常情況下，電子設備對環境十分敏感，如溫度、粉塵等對電子設備尤其是精密電子設備具有很強的干擾性，長時間處于較差的環境中，很容易造成電子系統崩潰，導致設備運行故障[2]。第二，非正常運行導致的控制系統問題，如人為操作引發的電子故障。

2 機電一體化常見的故障分類

第一，按故障發生時的破壞程度，機電一體化故障可以分為破壞性故障和非破壞性故障。其中，非破壞故障相對而言更為常見，出現故障時對機床和操作人不會造成任何傷害。相反，破壞性故障關于對工件本身或者設備本身造成損害，如超程運行、飛車、部件碰撞等。因此，應極力避免該類型故障。

第二，按系統的或然性，機電一體化故障可以分為系統故障和偶然性故障。系統性故障主要指的是先對一定條件進行滿足，在此基礎上所引發的一系列不確定故障。而偶然性故障是在非確定條件下或者是因為意外發生的故障，該故障發生時往往會誤導人們的檢修方向，造成檢修困難，需要反復進行試驗進行綜合判定才能保證故障的排除[3]。

第三，按照故障是否具備指示和報警，機電一體化故障可以分為診斷指標故障和無指標故障。隨著技術的發展深入，機電一體化設備的自我診斷功能越來越強，在特定的故障發生時會進行故障反饋。

3 機電一體化設備的故障診斷方法

3.1 機電一體化設備的維修思路

首先，需要深入了解機電一體化設備，明確機械部分的執行原理與電子部分的控制原理，并熟悉各個功能模塊框架[4]。其次，根據故障特征判斷故障類型，故障發生時都具有相應的特征，如機器停轉、零件加工損壞、軌道偏離等明顯特征，亦或是累計誤差等隱蔽誤差，因此，依據故障特征判斷故障類型，以了解故障實質，分析故障原因。

3.2 機電一體化設備的維修順序

第一，先機后電，由于機械故障的發生頻率更高，并且更加直觀，因此，在無報警指示的情況下要先進行機械部分的檢修；第二，先外后內，檢修時，需要首先進行執行元件的檢查，對外部設施進行排查，若無故障，再對內部控制元件進行檢查；第三，先干后葉，檢修時先對主要零件進行故障排查，進而對次要零件進行排查。按照正確的檢修順序進行檢修，可以大大提高檢修效率。

4 機電一體化設備的可靠性分析與措施

目前，機電一體化設備普及程度不斷提高，且承擔的加工任務也越來越重，因此，需要保證設備的可靠性，若設備故障頻發，不僅會影響生產，還會造成嚴重的經濟損失。為此，要對設備的可靠性進行研究。

4.1 機電一體化設備的可靠性分析

對機電一體化設備可靠性的提升，不僅是對大方向的把握，更多是對細節的掌控。第一，在進行設備設計時，需要考慮多方面。機械部分是運動的執行機構，因此在設計時，需要考慮運動特征、運動范圍、占地面積、配合關系等。設計框架完成后，要對運動部分及承重部分進行靜力學、動力學仿真研究，確保機械部分能承受力與運動的范圍，保證機械系統的可靠性[5]。第二，對電子部分進行設計時，要保證電路連接準確，避免接口松動、電壓不合理等狀況的發生，避免因電流電壓問題損壞電子元器件。在選用電子元器件時，要把握運行功率、設備環境等，避免主控元件損壞。第三，要將機械部分與電子部分有機結合起來，做好反饋工作，以期為今后的故障處理奠定基礎。

4.2 提高機電一體化設備可靠性的措施

首先，保證設備設計的準確性。其次，運行過程中，要保證運行的準確性，即保證正常的操作流程。在實際操作時，工人要避免操作失誤，同時也要設置相關的補償，提高容錯度。最后，完善設備故障診斷功能，提高自我檢查能力，從而提高維修效率。

5 結語

在應用機電一體化設備的過程中，要準確把握設備的維修問題。設備出現故障后，工作人員要及時解決相關故障問題，以保證正常生產。

參考文獻：

[1]劉萬捷.閥門的常見故障及保養維護分析[J].科學技術創新，2015（32）：69.

[2]何靖宇.淺談裝車液壓設備的常見故障及其維護[J].現代工業經濟和信息化，2012（2）：64-65.

[3]謝書法.機電一體化設備的故障維修特點及可靠性分析[J].電子機械工程，2007（4）：60-64.

[4]周麗麗.機電一體化數控技術在我國機械加工中的應用[J].時代農機，2012（7）：92.

[5]耿天順，詹云.淺議基于Profibus-DP總線控制的機電一體化系統[J].科技風，2012（7）：30.