機電設備故障診斷與維修

黃 健，黃 勝

（武漢船舶職業技術學院，湖北武漢 430050）

0 引言

由于新一代技術的廣泛采用，對企業機床維修操作技術人員專業能力等的要求降低了，但對機床維修操作人員而言，對基礎知識和業務能力等的掌握程度要求更高、更新。這樣也就要求設備維修技術人員不僅要基本懂得機械、液壓等機械系統的設備維修基礎知識，而且還要熟練掌握機械電氣控制器等系統維修知識，并在日常設備維修中不斷探索積累維修經驗，不斷提高自身技能，才能面對各種技術復雜難題的挑戰。

1 機床主軸維修

1.1 主軸的失效形式及檢查

在機床使用過程中，主軸磨損和損傷的表現有以下3 種情形：

（1）與傳動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影響機床加工精度，應及時修理。

在開展主軸檢修安裝工作前要先仔細觀察加工圖紙，主軸的加工精度以及主軸表面的紋理粗糙度，這是需要重點關注的地方。車床電機主軸的壓力檢測操作方法：在一個橫向傾斜的檢測平臺上，用兩個等高的直角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與主軸孔線相配合的圓形堵頭，在這個堵頭中心鉆孔，用一個Φ6 mm 的大型鋼球將車床主軸末端支承在一個擋鐵上。調整轉動主軸，通過百分比儀表實時監測轉動齒輪軸的轉徑、主軸的圓錐孔、臺面和肩面等齒輪相對于轉動主軸前后齒輪軸頸的最大徑向橢圓跳動，和主軸端面的橢圓跳動產生的最大誤差，并自動記錄每個誤差的最小數值。當這些誤差值超過圖紙規定值的公差時，主軸就要進行修理。

1.2 主軸的維修方法

根據主軸磨損的程度不同，可采用以下維修方法。

（1）當設計誤差不大時候，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、相對研磨位置和軸頸表面紋理粗糙度都能達到設計要求的研磨條件。

（2）當加工誤差較大或材料劃痕較深時，可考慮采用新型精磨材料加工器以恢復其工作精度達到要求。對于驅動主軸的圓錐孔，通過手動削磨法甚至可以隨時改變削磨精度，讓其達到主軸表面精度的最高要求。

（3）結合滾動機頸軸承整體結構的特點，主軸承和軸頸采用一層彈性金屬材料覆蓋并經精磨后再恢復磨損后的表面，讓滾動軸頸的原始安裝尺寸和滾動精度恢復至原來的水平。注意，滑動式主軸承箱體結構的滑動主軸承和軸頸箱體表面不一定適合本試驗方法。

（4）高速低精度電機主軸彎曲或者變形，很難對其進行正常檢修或者恢復，必須重新更換。因此，高速旋轉的電機主軸，當通過定期檢測發現其有裂紋時，應及時維修更換。

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

2 液壓系統故障診斷與維修

2.1 液壓系統故障特征及故障診斷

（1）接頭、端蓋處有泄漏。

（2）液壓泵損壞，如電機繞組燒壞、缺相、電機速度不穩定，造成壓力不穩定。

（3）液壓閥閥芯卡死，主要是液壓元件或管道進入贓物。

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

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

液壓系統故障診斷是一個復雜的過程，具體方法如下：

（1）觀察執行機構運動速度，監測其異常情況，系統中各液壓點的壓力值是不是在正常的水平上，有無漏油現象。

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

（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，運動機零部件和管子有無輕微振動，工作臺內部有無滑動偏移的異常情況發生。

（4）向設備操作管理人員詳細了解有關設備的日常維護運行管理情況，詢問有關設備的日常維修、維護次數以及設備液壓傳動部件是否及時更新等相關問題。

2.2 齒輪泵常見故障及排除方法

齒輪泵是應用最為廣泛的液壓泵，常見故障和解決方法如下。

2.2.1 齒輪泵密封差，產生漏氣

故障原因：①泵體與前、后端蓋接觸面平面度差，在齒輪高速運轉時會吸入空氣；②吸油口管道密封不嚴，密封件損壞等也可能會混入空氣；③油池的油面過低，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齒輪泵進入空氣；③齒輪與端蓋端面間的軸向間隙過小；④泵內滾針軸承或其他零件損壞；⑤裝備質量差，用手轉動軸時感到吃力；⑥齒輪泵與電動機連接的聯軸器摩擦。

故障排除與檢修：①選擇齒形精度較高的齒輪或對研修整；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重新裝配調整，合適后重新鉸削定位孔；⑥泵與電動機應采用柔性連接，并調整其相對位置。若是聯軸器損壞需更換，安裝時要保持同軸度誤差在0.1 mm 之內。

2.2.3 壓力調節沒變化

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，內泄嚴重；②泵體有砂眼、縮孔等缺陷；③油管各接頭處有泄漏；④油液黏度太大或太小；⑤進油管進油位置太高；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按機床說明書選擇符合要求的液壓油；⑤控制進油管的進油高度不超過500 mm；⑥檢修溢流閥或更換。

2.2.4 機械效率低

故障原因：①軸向間隙和徑向間隙小，嚙合齒輪旋轉時與泵體或前、后端蓋摩擦；②泵前后蓋板與軸的同軸度不好，滾針軸承質量差或損壞；③泵與電動機間聯軸器同軸度調整不當。

故障排除與檢修：①調整軸向和徑向間隙尺寸達到要求范圍；②重新安裝調整，用手轉動靈活；③重新調整聯軸器，保證同軸度誤差不大于0.1 mm。

2.2.5 壓蓋在運轉時被沖出

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，產生壓力，將壓蓋沖出。

故障排除與檢修：將壓蓋取出重新壓進，不要堵回油通道，并且不能出現泄氣現象。

3 電氣系統故障維修

3.1 電氣控制電路故障類型

3.1.1 電源故障

當電源出現故障時，控制系統將發生以下情況：

（1）斷開開關后,電器接線端端子或設備外殼仍然帶電。

（2）系統的部分功能時好時壞，經常燒毀保險。

（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

導線故障通常是由于導線的絕緣層破損而引起的。導線被拆斷，接線端松脫。當線路發生故障時，控制線路就會出現導電不通，時斷或發熱。

3.1.3 元器件故障

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

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

3.2 電氣故障的檢修

用檢測儀器儀表檢查確定機械故障稱為儀表檢查法，較常見的一種儀器儀表是機械多用表。通過自動測量回路電壓、電阻、電流等各種參數，根據這些參數的變化，可以準確判斷和測出各個電路電壓通過的電流情況，從而準確找出電路故障誘發點。

3.2.1 線路查找

斷電時用多用表的電阻擋測量線路的導通點，如阻值是零表示線路導通，如阻值很大，表示線路無法通過。故障通常發生在導線的接頭，中間導線很少發生，故首先查導線接頭看有沒有松脫、氧化和燒黑的現象，并用力搖動導線，如有松動應立即接好。檢查電器部件看外觀是否燒焦、變形等，如發現應及時更換。

3.2.2 電源檢查

控制檢測線路直到檢測正確無誤方可開始通電，先仔細檢查主控制電路的工作電壓，有無線路缺相、電壓是否正常等。在自動控制電路的各個電源發生的故障中，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，用多用表查常開觸頭閉（斷）、接觸器的動作是否靈活、常開觸頭（常通）接觸器是否正常工作、保護部件是否正常等。一般接觸器閉合時，接觸器的電阻不超過15 Ω 即被認為是導通狀態，大于100 kΩ 時判斷為斷開。

位置開關和其他檢測元件要看其動作是否正常靈活，輸出信號是否正常。如狀態不正常則整個控制系統工作也不會正常。

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

4 結語

維修是一項典型的綜合性技術，它的發展與創新更多地依賴于綜合性、滲透與交叉學科。無論維護技術如何發展，人在維護過程中都起著決定性的作用，設備維修人員只有跟隨時代的發展和進步，才能保證設備完好運行，助力企業健康發展。