关于机电一体化设备故障特点及措施的探讨

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【摘 要】本文介绍了机电一体化设备的故障特点及故障诊断技术，并提出其故障诊断方法和可靠性措施，为确保设备正常运行提供参考。

【关键词】机电一体化 故障诊断 可靠性

中图分类号：TH165.3 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―463―01

机电一体化设备在企事业或是工厂中都占据着极其重要的地位，是现代机械加工中必不可少的环节。而且它的价格十分昂贵，一旦出现故障，对相关企事业和工厂的影响不言而喻，也会在生产上造成严重的损失。因此，及时找出这些故障并尽快将其排除对于减少损失是非常重要的，而这就需要我们充分了解这些设备的故障特点、进行精确诊断。

1 机电一体化设备的故障特点

1.1机械设备故障特点

机械设备产生故障的原因很多，可以是一个原因导致的故障，或是多个原因导致的故障，因此在诊断时一定要小心谨慎。由于机械的不停运转，不同时期它所记录的数据也会不同，具有特别性，在运转过程中出现故障时，诊断它不能单凭某一点来判断。从系统特性的角度看，这些故障产生时并没有什么规律，而是随机产生的，有着不可预知、不连续、很模糊等特性。在诊断时也不可忽视这些方面，需要结合多种情况进行分析。

1.2电子设备故障特点

由于机电一体化设备是由机械和电子两部分组成，在分析机械方面故障特点同时，也要考虑到电子设备方面故障的特点。电子设备故障具有突发性、隐蔽性的特点，但同时它还受到外界环境的影响。机电一体化设备的故障特点除了兼具机械设备和电子设备的故障特点外，其还具有其他特点。这些故障更加复杂，同时融合了其他故障，不仅是几种故障相加，而是几种故障相互影响。比如当机器出现不运转或不按指定的动作运转时，大多数会认为是机械部分出现问题，但是，这种情况多数是由于电子上的电气部分出现故障而引起的。

2机电一体化设备的故障诊断技术

故障诊断技术实质上就是一种检测技术，即检查系统的运行状态并判断异常情况，根据诊断为系统故障的恢复提供依据。对设备进行故障诊断主要有三个目的：①为了确保设备的正常可靠运行；②为了发挥设备的最大效益；③为了能够及时诊断出已发生或将要发生的故障，从而减少维修时间，提高维修质量。

故障诊断主要有四个任务：①故障检测，即对使用中的设备或系统定期的发送检测信号，通过分析接收到的响应数据判断设备或系统是否发生故障。②故障类型判断，即在检出故障后，分析故障原因判断出系统故障的类型。③故障定位，即在前两个任务的基础上，细化故障种类，判断出故障发生的具体部位和原因。④故障恢复，即根据第三个任务，采取不同的措施，对系统故障进行恢复。故障诊断一般是通过检测设备的信号来判断设备的运行情况。

由图1可以看出，在对设备的故障进行诊断时，需要先对诊断对象的原始特征信号进行测试，以获得诊断信号；然后从这些诊断信号中提取征兆，即从信号中分离出能够表示特征故障种类和位置的信号；随后再根据模式识别理论处理征兆，进行状态识别。如果是无故障状态，则可以采用滤波、时序模型等方法进行深入分析，预测将要发生的故障；如果状态是某一种故障，则可以采用模式识别、信号分析等方法研究故障的类型、位置及其产生原因，然后在此基础上制定策略，以达到诊断目的，确保设备的正常运行。

故障诊断主要有两种测试方式：①故障测试，发生在故障出现之前，这时诊断对象处于运行状态，基于预测并及时发现故障的目的而对诊断对象进行的在线测试就称为故障测试；②诊断测试，发生在故障出现之后，这时诊断对象处于非运行状态，基于确定故障种类和位置而对诊断对象进行的试验性测试就称为诊断测试。

3 机电一体化设备的故障诊断方法

鉴于机电一体化设备所具有特点的特殊性，在诊断其故障时要有机结合机械设备和电子设备的特点详细分析，当然也要适时改变传统的思维方式。诊断机电一体化设备故障时不要急于拆卸机器，在对设备情况充分了解的前提下，根据各个部分所具有的功 能和它们之间的合作组合以及环境因素，对故障可能存在的部位进行分析，同时评估其对机器的影响程度。一般我们可采用多种方法对故障进行诊断分析，其中最常用的方法有：故障树分析法、自诊断法、环境因素检测诊断法等等。故障树分析法即利用逻辑的方法，形象生动地分析工作，可以直观、清楚看到各个部件之间的关系，分析时能够思路清晰、逻辑性强，同时符号、逻辑门符号和转移符号的利用也能够简单明了的描述系统中各种事件之间的因果关系，找出问题。自诊断法即利用机器本身安装的故障代码或是故障指示灯、报警系统等直接找出机器的故障所在，这一方法最基础、最简单，只有当它不能检测出故障时，我们才会采用其他方法检测。环境因素检测法即结合当时的外部环境因素，例如温度、空气湿度、外界压力等等进行检测。利用这些诊断方法，我们可以突破 故障发生的表面现象，深入其中蕴含的逻辑关系和布关因素，真正找出故障发生的实质和根源。

4 机电一体化设备的可靠性措施

机器的可靠性设计是近年来人们普遍运用的现代化设计方法，这

一设计方法的运用一方面解决了传统方法所不能解决的问题，另一方面也显示了高端的设计水准。它包含了概率论和数理统计论两个部分，同时又创造出独具一格的设计方式，并且其很多观点和方法已经成为人们评价一种产品安全性、质量好坏等的重要依据。

4.1机电一体化设备的可靠性

机电一体化设备具有很高的自动化功，它的结构较复杂，在不同的系

统中所具备的要求不同，有的系统可能集中了大量各种规格的电子或电力器件，所以，对于其系统的可靠性方面的要求相对较高。一般机电一体化设备主系统的可靠性取决于由弱电电子器件组成的控制部分的性能。而机电一体化设备由于其复杂性，其可靠性与设备使用环境、工作条件、运转状况以及日常维护等都有着密切的关系。有些机器的使用环境还有一定的硬性规定，因此，要想保证机器的可靠性，不仅需要综合分析当时的情况，合理使用机器，切不可超负荷使用，还需要监控周围的环境情况。与此同时也要对机器的薄弱环节及时检修，易损件要定期更换，在有条件的情况下尽量提高其配置。

4.2提高机电一体化设备可靠性的措施

关于提高机电一体化设备可靠性的措施，我们一般采取以下几种方法来实现：首先在设计时，应选用性能好的元器件进行安装。当设备出现故障时，一般情况下会中断机器的运转，可利用上述介绍的几种诊断方法找出故障发生的部位并及时将其排除。其次，采用现在较多运用的容错技术，对机器的主要部位进行相关的亢余处理，使其能够组成一个更加可靠的系统，从而提高机器的可靠性。最后，通过提高机器的工作精度来提高其可靠性，并运用先进的装置进行控制，避免出现错误和故障，从源头上提高设备的可靠性。

5 结语

科学技术的不断发展，机械设备将往自动化、智能化方向全面发展。机电一体化设备也越来越多地应用于日常生产与生活中，因此对于它故障特点、维修及可靠性措施要有更深一层的认识和提高，密切关注故障的排除与预防，及时避免事故的发生，更好地提高系统的可靠性和安全性。

参考文献：

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