機電一體化設備故障診斷系統設計與應用

郝強

摘要：近年來，機電一體化技術在汽車行業的應用越來越廣泛，極大的推動了汽車與機電一體化兩者的結合和發展。本文從機電一體化設備故障診斷的技術原理和特點出發，對影響機電一體化設備故障診斷可靠性的因素，以及機電一體化設備故障診斷技術及應用進行了分析。

關鍵詞：機電一體化;故障特點;故障診斷

中圖分類號：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0133-02

0? 引言

雖然我國機電一體化技術已經在當前新的經濟形勢下，獲得了很大的發展和進步，但是在實際的工作中，由于受各方面因素的影響，機電一體化設備仍存在著許多問題和不足，本文從我國機電一體化設備故障診斷技術的原理和特點出發，對其進行分析和論述。

1? 機電一體化設備故障診斷的技術原理以及特點

1.1 機電一體化設備故障診斷的技術原理? 機電一體化設備故障診斷的最重要的一個技術原理就是建立起相應的數學模型，對設備運行狀態的參數進行收集和分析，然后通過數學模型來體現設備的運行狀況。事實上，機電一體化設備故障診斷的有效途徑之一就是建立數學模型，數學模型的建立，能夠檢測設備的運行狀態，及時發現設備運行的異常，減少設備安全隱患，不僅能夠幫助設備正常運轉，而且能夠有效的延長設備的壽命。除此之外，要想檢測機電一體化設備故障，就必須進行數據收集，比較常用的設備信息收集方法就是利用傳感器將數據進行數字化的處理，然后通過傳輸設備將數據集中起來進行分析和管理，這樣就形成了設備測試的集成。最后對收集的數據進行分析，從而了解機電設備的運行狀態和操作情況。在這個基礎上，進行進一步的分析，將數據進行分類化的管理，剔除無效的、無用的信息，然后將這些信息數據和設備的運行標準參數進行對比，找出其中的差異，從而找到設備故障的原因和位置。

1.2 診斷技術特點? 機電一體化設備中運行零件的類型是非常多樣復雜的，編號也有很大差異，尤其是其中技術含量比較高的機電設備，發生故障的幾率是相對較大的，而且一旦發生故障，很難進行診斷和維修。根據相關單位的數據顯示，一體化設備和一般設備相比，發生故障的幾率是一般設備的8倍，這個概率是非常的可怕的，因此，為了更好的解決一體化設備的故障問題，就需要將科學檢測和人工檢測結合起來，從根本上提高設備運行的穩定性。機電一體化設備作為一個整體，其故障特點是非常明顯的，具體來說主要有以下幾方面：一是一體化機電設備組成的零件比較多，磨損相對比較嚴重;二是機電一體化在診斷和檢測上由于連接比較緊密，如果出現故障，只能進行簡單的檢測;三是機電一體化設備雖然有報警系統，但是報警和檢測的功能并不是很完善，不能兼顧整個機電一體化系統;四是隨著科技的進步，自診斷技術越來越先進，相關診斷技術人員也越來越少，在以后的發展中，如果出現故障方面的問題，自診斷系統不能發揮作用，那么就會極大的增加故障診斷的工作難度。

2? 機電一體化汽車故障診斷特征及診斷技術

2.1 故障診斷特征? 我們很難將汽車其定義成一個簡單單一的機械產品，而是集高科技于一身的智能化產品，尤其是隨著電子技術、網絡技術的發展，汽車也越來越有科技感，雖然其主要的功能還是代步，但是還有許多其它的附加功能。現代汽車具有多種獨立的系統，比如說關于汽車速度的電子燃油噴射系統發動機（EFIE）和電子控制自動變速箱系統（AT）以及加速滑動調整系統（ASR），再比如說智能化的自動巡航系統、自我診斷系統、涉及到汽車安全的ABS防抱死制動系統、SRS安全氣囊系統、中控門鎖及防盜系統，還有涉及汽車舒適性的空調系統、座椅調整系統等，除此之外，還有電子懸掛系統（ECS）、動力轉向系統、TCS動力牽引系統等，這些系統都是由汽車的電控單元件進行控制的，簡稱ECU，電控單元不僅具有檢測、診斷功能，還有記錄的功能，能夠有效的幫助汽車維修人員迅速鎖定故障區域。除此之外，還有一些高科技維修設備，為汽車的故障診斷保駕護航。因此，現代汽車在故障的診斷上表現出高科技化、先進化的趨勢。

2.2 汽車發動機機電一體化智能檢測? 發動機是汽車的核心，應用了非常多的機電一體化技術，從分類上看，發動機的電控系統大致可以分為：電控燃油噴射系統、電控點火系統、其它輔助控制系統。在具體的故障檢測上，也是根據上述三大類進行檢測，具體分為以下幾個方面：一是針對火花塞和分缸線的檢查，火花塞作為發動機關鍵性的部件之一，在檢測的過程中，要認真檢查火花塞的間隙和分缸線的電阻值，確保其符合原廠的技術標準，如果發現不符合的情況，要及時的進行調整和更換;二是針對燃油壓力系統的檢測，主要是檢測燃油壓力表及其組件，在發動機啟動的過程中，會進入怠速運行的狀態，正常油表的讀數在270～320kPa之間，如果壓力超出這個范圍，就需要進行燃油壓力調節器及燃油濾清器的更換;三是噴油嘴的檢查，噴油嘴可以說是發動機產生能量的重要源泉之一，在進行發動機故障檢查時，需要怠速運轉發動機，然后分別斷開噴油嘴的插頭，檢查其怠速是否有變化，如果基本相同，則說明噴油嘴工作均正常。當斷開某一個噴油嘴時，發動機怠速及其穩定性均無變化，則需要測量噴油嘴插頭的電阻值是否為10～13，如果不符合標準則更換噴油嘴;四是燃油泵及燃油泵電路檢查。燃油泵的檢查：擰下燃油箱蓋，點火開關在ON位置時，在燃油加注口可以聽到油泵運轉的聲音，在正常工作情況下，當點火開關在ON時，燃油泵應運轉2秒鐘。如果燃油泵不運轉，首先檢查油泵保險是否燒壞。檢查PGM-FI主繼電器與插頭端子之間是否導通等等;最后就是檢查氣缸的壓力、進排氣門的間隙、燃油蒸氣控制電磁閥、EGR閥缸體工作情況、進氣歧管是否漏氣等等。

3? 機電一體化設備進行故障診斷的原則

3.1 先機械，后電子? 機電一體化設備的檢測，需要遵循先機械故障檢測，然后電子設備故障檢測的原則。機電一體化設備發生故障，首先要進行機械故障診斷，第一步是通過直覺和肉眼對機械進行分析和檢測，比如說通過設備的打滑和碰撞來判定設備零件的磨損狀況。如果肉眼分不出故障的原因和位置，那么就通過設備運行狀態繼續判定?？傮w來說，電子故障的診斷難度要遠遠高于機械故障診斷，因此在檢測的過程中，先判定機械設備是否存在故障，如果沒有，再檢測電子設備。

3.2 先主要，后次要? 如果機電一體化設備出現故障，再診斷的過程中，要診斷設備發生的主要部位故障，尤其是能夠影響設備正常運行并且維護比較困難的故障，要先診斷設備的主要部分，診斷完畢后再進行次要部分的診斷。

3.3 先外后內? 先外后內是機電一體化設備進行故障診斷的原則之一，其主要的檢測順序是先進行執行部件的檢測，然后再進行控制部件的檢測，最后再進行驅動部件的檢測，通過這樣的順序檢測故障，找到發生故障的原因并及時進行維修。

4? 影響機電一體化設備故障診斷可靠性的因素

4.1 元件因素? 元件是設備構成的基本單元，它的可靠性將直接決定整體設備的可靠性，通過無數設備運行的數據，再加上概率運算，設備的失效率主要是由各組成構件失效率決定的，失效率高的元件產品，一體化設備的失效率也會變高。因此，在診斷的過程中，要盡量選擇失效率低的元器件，提高故障診斷的準確性。

4.2 元器件的連接? 機電一體化設備的控制系統，是非常復雜的，每一個零件、每一個元器件彼此相交相連，必須要保證元器件連接的準確性，才能保證一體化設備的可靠性和穩定性。如果設備中的一個插件或者是一個元器件出現故障或者接觸不良的狀況，就會導致信息受阻，進而引起設備出現故障。除此之外，機電一體化設備在濕度和溫度較大或者是變化較大、粉塵污染或者是機械振動的情況下，會造成診斷可靠性降低。

4.3 電磁影響? 磁場無處不在，而機電一體化設備運行的首要條件就是電能，在設備運行中，不可避免的會出現電能轉化的現象，這種電磁波的出現，除了會對周邊的環境造成影響之外，還會對設備的制動和負載造成影響，因此在進行設備故障診斷之前，需要排除電磁干擾因素的影響，這樣才能有效的提高故障診斷的可靠性。

5? 機電一體化常見的設備故障診斷技術及應用

機電一體化設備的檢查，首選需要判定故障發生的大致位置，然后將檢測信號發送到機電設備的內部，根據接收的數據和信息，對診斷位置進行比對，從而保證診斷的準確性，并進行深層次的分析，掌握故障發生的原因和位置。而在故障修復發過程中，要保證設備穩定運行，然后通過時序模型和濾波等技術定期進行檢測。如果發生故障，則需要通過模型的識別和數據分析進行故障診斷。

5.1 油液磨屑分析故障診斷技術? 油液磨屑分析故障診斷技術主要應用在機械潤滑系統和液壓系統中，主要是通過油液中磨屑的尺寸來判斷機械設備的磨損狀況，同時還可以根據油液中的成分來判定設備的運行狀況。一般來說，油液中顆粒的形狀與機械磨損的類型息息相關，而且機械磨損的位置也能夠通過油液中微粒的成分進行判定。

5.2 振動故障診斷技術? 振動故障診斷技術主要是檢測振動設備振動參數的設定，讓機電一體化設備運行，通過收集設備運行振動的參數，結合機電設備的信息特點，來進行故障診斷。振動故障診斷技術主要是針對機械設備的故障檢測，會自動檢測機電設備在運行過程中的加速度、運行速度等等運行參數，通過檢測數據，了解機械運行的情況。需要注意的是，在這個過程中，測量點位置的選擇非常重要，只有科學合理的選擇，才能得到最好的測試結果。振動故障檢測技術操作簡單，結果也比較明顯，對機電一體化設備故障診斷準確率有著很大的提升。

5.3 射線掃描與紅外線檢測? 射線掃描診斷技術主要是通過Y射線對設備的運行狀況進行診斷，一般在工藝設備中應用的比較多，是一種比較新型的設備診斷技術;紅外線檢測主要是通過機電一體化設備在運行的過程中，對設備不同部位的溫度進行檢測，如果發現異常，會立即提醒，這種檢測的方式能夠依靠先進的測量儀器進行遠距離的操作，而且準確率非常高。

5.4 劃分故障類型的技術? 劃分故障類型的診斷技術，主要是將機電一體化設備的故障進行劃分，分為非破壞性故障和破壞性故障兩種，需要結合故障損壞的零部件的情況以及對設備順利工作產生的影響進行劃分。在實際檢測過程中，對故障的分類能夠引導維修工作者快速地確定故障發生的范圍及其主要原因，從而能夠及時的進行解決。

5.5 診斷故障的專家系統? 專家系統的幾個基礎組成部分是用戶界面系統、檢測故障數據庫系統、分析故障推理系統等。診斷故障的專家系統是以應用與推廣信息技術為基礎，且基于信息智能的一種新型的機電一體化設備故障診斷系統，應用這種系統能夠大大地提高故障診斷的效率以及準確性，從而減少物力、人力的支出，屬于當今比較先進的一種故障診斷技術。

6? 結束語

總之，機電一體化設備的故障診斷和故障檢測，需要遵循一定的原則和原理，針對各個不同環節的故障問題進行逐一的排查，結合實際情況提出有針對性的解決措施。

參考文獻：

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