机电一体化设备故障维修特点及可靠性分析

日孜完古丽

摘  要：随着科学技术的发展，机电一体化技术和设备得到广泛的应用，对设备的可靠性提出了更高的要求，维修保养方面的问题也日益增多。基于此，本文探讨了机电一体化设备的概述和故障维修诊断方法，分析了机电一体化设备的故障维修特点，研究了强化机电一体化设备的可靠性，以期能够促进机电一体化设备的发展。

关键词：机电一体化  故障维修  维修特点  可靠性

中图分类号：TH39                              文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2021）02（a）-0022-03

Fault Maintenance Characteristics and Reliability Analysis of Mechatronics Equipment

RIZIWAN Guli

（Xinjiang Vocational University， Urumqi， Xinjiang Uygur Antonomous Region， 830013 China）

Abstract： With the development of science and technology， mechatronics technology and equipment are widely used， higher requirements are put forward for the reliability of the equipment， maintenance problems are also increasing. Based on this， this paper discusses the overview of mechatronics equipment and fault diagnosis methods， the fault maintenance characteristics of mechatronics equipment are analyzed， the reliability of mechatronics equipment is studied， in order to promote the development of mechatronics equipment.

Key Words： Mechatronics; Fault maintenance; Maintenance characteristics; Reliability

1  机电一体化设备的概述

所谓机电一体化就是将机械技术和电子技术融合而成的一种更先進的技术，当今的机电一体化技术不仅仅只局限于电子技术，还有更深层次的像光学、计算机技术等构成的一门交叉学科。技术飞速发展的同时，人们对机电一体化的可靠性也更加的严格要求，同时也使得很多的问题开始暴露出来，譬如日常的保养、故障时的诊断与维修等等。由于机电一体化学科的特殊性，机械电子的交叉故障的出现给设备故障的诊断与维修增加了不小的难度。

2  机电一体化设备的故障维修诊断方法

针对机电一体化设备出现故障时的特点，传统的故障分析方法已经不能满足诊断的需求，需要合理的改变思维，将之前对电子、机械设备故障的诊断方式结合起来。首先，对机电一体化设备的深入了解是极为关键的，了解系统的组成、熟悉各部分设备工作的原理、零件的组合形式。其次，故障发生时，会伴有一些明显的迹象，要能够根据这些迹象准确的判断故障类型。因为机械故障比电子故障特征表现出来的更加直观，所以在机电一体化设备的检修思路中，在电子设备指示灯没给出明确的信号时，要本着先机后电的原则，先对机械设备部分进行检修。检查机械设备能否正常运转，零部件有无卡死、打滑、断裂等情形，确定无误后再对电子设备部门存在的问题进行判断。最后，由于外部部件或者设备出现故障时的特征更加的明显，所以在排查故障或者检修时，按照先外后内的检修顺序，先对外部原件进行检查，确定无问题后，再对内部的驱动和控制原件进行排查。最后，先主后次，进行故障排查时先对主干零部件和接口零件分析，再对次要零部件进行排查，理好诊断思路，不但可以提高检修问题的效率，同时也有效地控制检修成本[1]。

3  机电一体化设备的故障维修特点

3.1 机械设备故障时的特点

机械设备在机电一体设备主体内部连续运作，使得故障的原因不易判断。在对机械设备的故障维修时，维修人员要对故障原因进行有效的分析和诊断，综合考虑各种可能的因素，提高机械设备故障诊断结果的准确性。机械设备发生故障的原因各式各样，而且有许多的问题发生时会引起一系列的连带反应，致使设备难以正常运行，常见的问题如长时间工作零件的磨损、机器间的配合问题等。同时，机械设备的动态运行也要特别注意到数据会跟着设备的运行而时刻变化，因为这个特殊属性的存在，给维修人员在实际故障诊断过程中带来困难，也就决定了维修人员要全面分析故障的情况。另外，机器设备的故障有可能是人工的操作不当，或者在出场时的本身设计建造就有问题，这些也反映出机器设备的故障是没有规律的，而且可能存在连续性故障的特点，要从多个方面全面分析找出故障的原因，采取有针对性的解决方案对机器设备进行维修[2]。

3.2 电子设备故障时的特点

电子设备的故障其实在机电一体化设备的故障里占多数，因为电子设备发号施令，机械设备默默执行，具有控制中枢的作用，这也就说明机器能不能正常运行的关键是电子设备的正常运行。而且在机电一体化设备故障时我们通常会以为是机械设备的问题，但是事实可能是电子设备发出的指令产生了问题，致使机器设备无法正常运行。同时，影响电子设备正常工作的因素也更多，温度、粉尘、电磁环境等。所以由电子设备引发的故障更为隐蔽和突然，个人操作电子设备的不当也是造成故障的主要原因之一，维修人员对电子设备的故障进行分析时，也需考虑多方面的因素。

3.3 机电一体化设备故障时的特点和分类

在机电一体化设备故障时，我们可能首先会感觉很棘手，因为找不出故障源，但其实机电一体化设备故障时的问题实际分析起来比单独寻找机械设备和电子设备的单独故障容易一些。维修人员通过对设备运行时的直接观察，可以直接确定是不是因为机械设备故障引起的，这样电子设备故障的隐蔽性也被大大削弱。此外，当机械设备未能按照预定动作工作时，就可以直接断定时因为电子设备指令发出有误，而电子设备问题出现的主要原因指令是电子线路的无效传达，以至机械设备未正常运行，也有可能是因为电子设备感应故障，未感应到机械设备这个工作终端，指令无法传达。机电一体化设备故障分为以下几个方面[3]：

（1）破坏性和非破坏性的故障。这两种故障的划分是以是否破坏的工件和机床判断的，这两者之间存在着明显的不同，在实际的工作中我们最常见到的非破壞性的故障。一旦在工作中发现设备出现了严重的问题，应该听取专业人士的意见，及时的更换新的设备，不要为了节约成对其进行修理，否则一旦发生重大的安全事故，后续的问题将一发不可收拾。

（2）经常性故障和间歇性故障。这两类的划分是依据设备发生故障的频率来判断的，经常性的故障指的是设备运转时一旦达成某中要求，就会造成设备故障。间歇性故障与之相比，更加具有不确定性，但分析事故原因的时候更加困难，只有经过多次的尝试才能做出全面的分析。（3）诊断指示故障和无指标故障。这两种故障的划分是以发生故障时是否有指示或者报警来划分。在日常的工作中，企业所用的机电一体化设备通常都具备监控报警设施，能够对设备运转的各个环节进行实施监控，如果设备出现问题其自身就会发出预警，并且可以将相关的情况显示出来，以便工作人员及时排除故障。在排除故障的时候，工作人员要运用科学的办法，尽快的判断出故障原因并进行修理。

4  强化机电一体化设备的可靠性研究

随着机电一体化设备的不断普及，机电一体化设备在生产中作用的不断强化，大家对设备的可靠性提出了更高的要求。在实际生产中，对可靠性的分析和设计不仅有效的降低生产成本和产品整体的设计水准而且还弥补了传统设计中的一些不足。

4.1 元器件的失效

元器件作为机电一体化设备里最基本的单元，它的可靠与否将直接决定机电一体化设备运行的稳定性。牵一发而动全身，当元器件在运行过程中直接失效，将会对整个机电一体化设备造成极大的影响。因此对元器件的选择就有了更多的要求，要保证所用元器件的质量和性能都符合国家的标准，同时也满足机电一体化设备实际运行时的具体要求，强化对机电一体化设备元器件的可靠性测试，提高标准、增加测试次数等。在设备工作时，要充分考虑到环境的温度、湿度对元器件工作的影响，使其处于适宜的环境，能够有效地减少元器件失效事故的发生[4]。

4.2 元器件的连接和组装

机电一体化设备的正常运行受到了诸多条件的限制，这其中元器件的连接与组装对其影响最大，可以说元器件的连接与组装直接决定了设备的正常运转，另外在机电一体化设备内各种控制系统相互联系，较为复杂，元器件连接与组装的正确无误，也是提升机电一体化设备整机可靠性的有效途径。在组装之前，需要充分了解不同系统，不同元器件时如何连接的，还要明确机械的执行原理，与电子的控制原理，对元器件进行科学准确的连接和组装，避免因为不正确的连接和组装导致的故障问题。另外，连接和组装时要防止插接件的接触不良，许多的设备故障都由于插接件的接触不良从而导致信号传输失灵，造成系统故障。元器件的定期清洗也能减少元器件对机电一体化设备可靠性的影响，避免元器件污染，致使设备故障。电路的设计也要合理而且连接准确，控制电压在一个合理的范围内，防止电压电流将电子元器件击穿，增强机电一体化设备的可靠性[5]。

4.3 防止电磁干扰

机电一体化设备在正常运行的时候会和电磁能之间产生影响，由于机电一体化设备自身的工作特点，使得它在工作的时候不可避免地受到电磁的影响，而这二者之间的转换会对周边的环境产生影响，机电一体化设备的运行常常伴随着和电磁能之间的转换，在转换过程中不可避免地会影响周围环境。而机电设备在实际的工作期间，环境也会对设备的运行产生影响，随着工作环境的不同转变，设备的正常运转也会遭到不同程度的影响，在这中间设备内部的诸多的构件也会受到电磁的影响。从物理学的角度上来讲，机电一体化设备工作时就是将电能转化为动能，当然在工作的过程中也包含着电磁能量转换，所以机电一体化设备也就容易被电磁干扰，降低了机电一体化设备的可靠性[6]。出现这些情况的原因有：交流供电系统的电压和电流的波动;直流电源的功率储备不够造成的电源负载能力不足;电源和地线的布局混乱或是线径太细;控制信号的引线过于长而且又没有进行屏蔽隔离的措施。

5  实时监控提高机电一体化设备可靠性的对策

从机电一体化设备的发展趋势来看，设备已经能够做到实时的监控，基本上已经实现了智能化。通常可以通过实时监控的办法来提高设备可靠性：首先，在设备设计之初，就要选择安全性更高的元件，同时实行实时监控技术手段，在设备出现问题的时候可以第一时间发现问题，发现问题后要将运转的设备停下来，要运用妥善的方法来判断事故原因并且快速的处理问题。其次，也要利用技术手段，必要的时候对元件进行重新的组合，以此来获得设备的可靠性。

6  结语

综上所述，随着科技的进一步发展，机电一体化的发展已经不仅仅局限于机械制造技术和电子技术领域，逐渐的涉及到信息处理、测试与传感、计算机、接口等技术领域。这也要求我们要根据机电一体化的发展特点，不断地总结归纳机电一体化设备的故障特点，更新对机电一体化设备的诊断方法，结合故障特点去进行维修处理。同时，机电一体化设备可靠性的提升也是工作的重点，提升机电一体化设备的可靠性对于工业产能有着直接促进的作用，能够减少企业因为设备故障导致的损失。还应继续提高技术水准，研发出更好的机电一体化设备，更好的推动机电一体化设备的发展，提升我国整体的工业水平。

参考文献

[1] 肖高忠.机电一体化设备的故障维修特点及可靠性分析[J].内燃机与配件，2020（6）：175-176.

[2] 和颍歌.试析机电一体化设备的故障维修特点与可靠性[J].福建质量管理，2016（5）：67-68.

[3] 孙鉴清.机电一体化设备的故障维修特点及可靠性分析[J].低碳地产，2016（12）：412.

[4] 何宏潜.关于机电一体化技术的现状和发展趋势研究[J].科技资讯，2020（16）：43-44.

[5] 唐忠胜.机电一体化设备的故障维修特点和可靠性分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2020（3）：135-136.

[6] 刘鑫俣.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].科技资讯，2019（9）：58-59.