农业机械设备故障诊断与修复方法研究

2022-11-16罗乔

农机使用与维修 2022年1期

罗乔

(吉安职业技术学院，江西吉安 343000)

0 引言

农业机械设备故障诊断与修复可在一定程度上保障机械设备的可持续应用，因此，研究人员应加强对其研究工作，因农业机械设备在使用条件、使用环境、本身特征等方面有着较大的不同，所以要求研究人员能够针对不同机械的具体需求探索更加适宜、科学、便利的修复方法，高效率解决农业机械设备出现的各种问题。

1 农业机械设备故障简述

1.1 农业机械设备故障类型

农业机械设备故障包括突变性故障、渐发性故障两种。突变性故障是因外界偶然因素或者其他不良因素共同作用导致的故障，该种作用超出了农业机械设备的承受限度，不具备任何征兆，有一定的突变性。渐发性故障是机械设备初期参数逐渐劣化造成的故障，当前阶段的农业机械设备故障大多是该种原因造成，并与机械材料疲劳、腐蚀、磨损等过程有着直接关系。

1.2 故障原因

故障原因总体来说分为以下三种：第一，磨损性故障。因农业机械设备使用频率过高，且缺乏必要的维护保养措施造成的故障，这是最为常见的故障原因。第二，错用性故障。因对所用的农业机械设备缺乏足够了解，并未按照其标准流程进行操作与使用，使其出现较为严重的故障问题。第三，薄弱性故障。主要原因是机械设备在设计阶段即存在一定问题，在后续使用过程中该部位易出现故障。

2 农业机械设备故障诊断方式

2.1 主观层面故障诊断

主观故障诊断主要依靠诊断人员的工作经验，以手触、鼻闻、耳听等方式来获取农业机械设备故障信息。

2.1.1 手触

手触指的是对农业机械设备温度高低、机件细纹，以及运行时的频率变化、振动大小等实施接触分析，综合机械运行情况进行故障位置、原因判断。在农业机械设备已经发生机械故障的情况下，禁止采用手触诊断方式。

2.1.2 鼻闻

根据气味特征，比如通过鼻闻来明确有无焦味或者其他异味，依托故障诊断经验来判断故障位置，在采用鼻闻方式时需采取相应保护措施，对身体有害的气味不能依靠鼻闻方式进行故障诊断。

2.1.3 耳听

耳听诊断方式的应用主要是根据农业机械设备响声判定，综合设备响声与荷载、温度、转速等来判断响声位置，并分辨出其属于伴随声或异响声，提高故障诊断准确性。

2.2 客观层面故障诊断

客观故障诊断是在进行故障诊断时依据外部因素进行故障诊断。

2.2.1 专业仪器

检测仪器、测量仪器来实施检测处理，通过量具来测出零件尺寸与对应的形位公差值，对比技术规范下的允许值，判断该零件能否正常使用。

2.2.2 专业知识

利用磁力、电学、光学等方面的知识进行零件内部测量，判断其内部是否有隐蔽缺陷存在，从而提升零件检测效果。

2.2.3 专项诊断

农业机械设备在结构、功能、特征等方面有着较大的不同，破坏程度、破坏方式、故障原因与位置等有着较大的差别，因此故障诊断方式也有着较大的差异性。以汽缸来说，主要是汽缸表进行压力测试，检验其密闭性。

2.2.4 了解农业机械设备结构

了解不同农机械设备的结构，才可以更好地对其加以诊断与修复，首先需要熟悉机械原理，每个零件组合实现的功能，通过书本理论与实践结合，加深对其了解与认知。其次还需胆大、心细，在拆卸时要了解结构形式，注意拆卸顺序，多做记号，便于复原；对每个部件做故障分析，确定损坏才可以拆卸，再分解检查内部零件的情况，未确定前不可盲目乱拆。简而言之，多了解故障现象，多分析相关联的零件，损坏会出现的现象，多推断分析，先易后难、先外后里、先简单再复杂的顺序确定故障点。

3 农业机械设备修复方法

农业机械设备修复方法包含种类较多，应在进行故障分析，明确故障原因之后选择相应的故障修复方法，实现故障问题的有效解决。

3.1 金属扣合

金属扣合是利用金属塑性变形特征实现扣合，多用于铸件断裂与裂缝修复处理，特别是一些难以实施补焊的铸件与钢件，应用该方式有着较好的处理效果。

3.1.1 强固扣合

薄壁设备修复厚壁在8～40 mm之间，需以强固工艺来进行修复，具体流程如下：第一，综合分析与检测波形键具体凸缘结构位置，然后制造钻模，应用钻模在断裂面或者裂纹垂直方向上按照固定规律钻孔；第二，凿出波形槽，并保持键、槽间隔在0.1～0.2 mm间；第三，波形键周围用环氧树脂粘接剂涂抹，然后在波形槽中嵌入波形键，控制好铆击强度，使其由两端至中间过程中逐渐减弱。选择纯铜软质、低碳钢进行控制机制完善，强化铆紧效果。

3.1.2 强密扣合

强密扣合方式是以强固扣合为基础，在两波形键区间折断面或者裂纹结合线位置进行缀缝栓孔加工，将第二次钻削的缀缝栓孔稍微切入已装好的缀缝栓和波形键中，形成密封金属带，避免渗漏。

3.1.3 优级扣合

优级扣合方式多用于高承载的厚壁挂机，在修复过程中，需在折断面或者裂纹垂直面镶嵌钢制加强件，通过缀缝栓进行连接，必要时还需借助波形键进行加强。优级扣合使载荷能够分离到更多的面积，且远离折断处与裂纹处[1]。

3.1.4 热扣合

热扣合指的是加工适宜扣合件，将其加热膨胀然后扣在开裂机件，完成修复，且扣合件会在冷却收缩时进一步锁紧机件。热扣合多用于重型设备机体、齿轮、大型飞轮的折断面与裂纹修复。

3.2 塑性变形法

3.2.1 镦粗法

镦粗法针对的是外径或者内径磨损量高于0.6 mm的位置，通过压力将内径、外径进行减少、增加的修复技术，镦粗法修复方式对于技能水平要求较高，要求修复人员能够控制好各个阶段的压力，使其发挥出最大的价值。

3.2.2 扩胀法与挤压法

筒形构件在进行内径、外径修复时需通过扩胀法与挤压法来进行处理，挤压法是将不需要进行严格控制区域的材料挤压到损伤部位，而扩胀法虽然有着相似的原理，但是不同的是构件在扩胀时会扩增外形尺寸[2]。

3.2.3 压力校直法

通过压力将构件由弯曲高点向弯曲低点进行矫正，从而抵消塑性变形量，进而实现校直目的，在矫正过程中，若是条件允许应选择专业设备进行矫正工作，可预设矫正数值，避免矫正过度，若是条件不足，则需要寻找专业人员进行矫正工作，避免影响农业机械设备的整体性能。

3.2.4 砸击校直法

砸击构件弯曲低点，让该构件表面形成伸展性塑性变形，变化弯曲位置内应力分布情况，让弯曲部位可以伸直。需要注意的是在砸击时，应控制好砸击力度、砸击频率、砸击点、砸击时间，达到最好的砸击效果，并在将要校直时，开始逐步降低砸击力度、砸击频率，直至最后完成砸击校直，避免过度砸击。

3.2.5 火焰校直法

通过气焊乙炔将构件弯曲最高点不断加热，此时构件表面金属会不断膨胀，而加热点周边区域以及弯曲最低点冷金属对加热点金属发生的膨胀会形成抑制作用，从而使加热点位置金属发生压缩塑性变形，再辅以恰当的热处理，使修复位置产生弯曲伸直。

3.3 镶加零件修复

零件在长久使用后会发生磨损，在强度与结构允许时，需添加零件对磨损位置与修复时去除的位置进行补偿，使零件恢复原有结构与精度，这即为镶加零件修复。具体步骤如下：第一，集中检查零部件，综合检查结果选择修复处理具体方式，然后对零部件规格与尺寸进行记录，保障零部件镶加规范性与合理性。第二，判定磨损、修复位置，按照强度参数进行装配，全面分析机械零部件应用需求、环境，保障各个零部件不会制约整体运行，而仅起到补偿磨损的作用。第三，在进行零部件镶加时，需集中约束精度参数，并进行分析监管，保证其满足规范要求，且需从根本上提升处理工序顺畅度、完整性以及应用效果，为零件处理与应用奠定基础[3]。

3.4 组件调整

部分组合配件在长久使用后发生磨损，间隙减少或增加，在该零件可调整时，不需要重新更换零件，应用组件调整的方式即可实现修复，例如，收割机割刀间隙修复、发动机气门间隙修复等。组件调整修复方式的应用前提是对各项组件进行定期检查，统计与分析组件磨损或故障原因，制定对应的组件调整计划，确保组件的正常使用。

3.5 局部修理更换

在进行农机修复时，为保障整体修复工序完整性与合理性，需对相应位置进行分析，提升控制流程的价值，即在某局部位置发生磨损但其他位置完好时可选择局部处理以降低成本损失并提升更换效率。

在实践操作时，需综合考虑农业机械设备的具体状况实施参数校对：第一，机械联结方式。主要是分析零部件的联结要素以及联结结构。第二，焊接方式。零部件在修复时选择的焊接方式对于整个过程同样有着重要影响，主要检查与分析该焊接方式的适宜性，判断其是否满足焊接需求。第三，粘结方式。判定过程主要依托参数是农业机械设备尺寸要素，在进行零件结构尺寸分析后可基本判断局部修理更换要点，并采取适宜的方式进行新零部件的固定以及更换处理，使农业机械设备可正常运行。此外，在进行农业机械设备局部修复过程中，应结合该位置的实际状况选择适宜的机油，确保所用的润滑油可提升机械设备综合运维效果，且需要根据不同控制环节以及不同季节进行机油定期更换。

3.6 预防性维修

预防性维修核心目的在于降低农业机械设备的故障发生率或者是避免农机设备性能持续恶化，这就要求维修人员对农业机械设备的使用情况有一个大致性了解，依托于当前的技术条件，提前制定针对性的维修计划与方案，即从预防层面出发，引入大数据技术与数据库技术，分析该农业机械设备的检查记录，或者系统地分析该设备在质量、生产效能上存在的各种不正常征兆，在农业机械设备出现故障问题之前对其加以预防性的修理与维护。预防性维修可最大程度地降低设备的维修成本投入，并可在了解设备磨损规律的情况下，对其进行周期性、计划性地维护检修，确保其始终处于备用或者使用状态。此外，周期性维修分为小修、中修、大修，可选择每周一小修、每月一中修、每年一大修，解决农业机械设备中潜在的故障问题。

3.7 维修后的保养工作

按照“防重于治、养重于修”的原则，切实执行技术保养规程，对农业机械设备进行系统的清洁、检查、调整、紧固、润滑、添加、堵漏和更换损坏零件等技术维护工作；燃油动力机械要做到四不漏(不漏油、不漏水、不漏气、不漏电)、五净(油、水、气、机器、工具)、一完好(技术状态完好)；配套农具要做到三灵活(操作、转动、升降灵活)、五不(不旷、不钝、不变形、不锈蚀、不缺件)。