工程机械电气系统振动故障的测试分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇工程机械电气系统振动故障的测试分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】工程机械中电气元器件的性能好坏以及电气系统布局设计关系着整机的操纵性、稳定性和安全性。机械振动带来的电气系统故障也占有较高的比例，通过振动对电气系统的可靠性测试试验可以有效改善优化电气系统设计，淘汰寿命较短的电气元件，提高工程机械的可靠性。

【关键词】电子设备；振动故障；可靠性测试

现代工程机械智能化水平越来越高，电气元器件在工程机械的应用也越来越广泛。工程机械的电气系统包括电气设备和电子系统两部分，其在动态环境中的可靠性受到振动、冲击、离心、跌落等因素影响。工程机械往往工作的环境较为复杂，承受着更多的振动与冲击作用，所以对其电气系统的可靠性提出了更高的要求。

1、动态环境对电子设备性能的影响

工程机械电气系统中电子设备和元器件的设计选型是工程机械设计中的重要环节，而实践中电气系统频繁故障的发生，才会发现所选用电气元器件的不可靠。振动测试平台能够对电气系统的实际工况进行仿真模拟，在实验室中测定电子设备的可靠度，为电气系统的设计选型提供试验数据保障。工程机械的电气系统故障很多是由振动引起的，以全压振动压路机故障统计为例，以与振动有直接关系的电子系统故障概率高达10%。所以，在工程机械的电气系统元器件选型及电气系统的布局设计时，要充分考虑相关工况条件，在重要的电子设备和元器件的选用上必须进行振动可靠性试验，来优化工程机械电气系统的布局设计，选用寿命较高的电子设备和元器件。

工程机械的电子设备中各种元器件较多，元器件承受机械振动的能力不强，在受到机械的振动和冲击作用力下容易造成损坏继而引发故障。机械振动与冲击给电子设备带来的危害主要有两种，其一是电子设备在某一激振频率下引起共振现象，当共振幅度过大时，振动加速度超出电子设备的承受能力时造成设备损坏，或受到的机械冲击力超过设备本身的强度极限引起机械损伤；其二，振动加速度引起的应力虽远低于材料在静载荷下的强度，不至于破坏但由于长时间振动和多次冲击使材料疲劳，从而导致设备破坏。工程机械的电气系统中除了设计、制造和装配过程中的质量问题，在振动中出现的故障主要是设计选型环节没有对设备工作环境条件的严酷度进行充分考虑，对所选用设备承受环境条件界限的能力预估不足或考虑欠周，或者在进行振动和冲击隔离系统设计时措施不当。电子设备长期工作在复杂的工况环境下，随时承受着不规律的振动和冲击，即使振动和冲击并不会引起电子设备的通信断开和闭合，不引起误动作，也会出现并不可靠的性能。包括电子设备的接触点动、静接触面之间不可避免地会产生些许相对运动，接触点不断地受到摩擦作用，造成破损，或在摩擦中引起设备接触点的高温氧化，进而会产生一层不导电的绝缘层。

2、电子设备的测试流程及方法设计

在实验室内进行电子设备及元器件振动测试试验，不仅可以实现对电气系统以及其它部件的故障再现；还可以借助加速试验的方式，让一些可能出现的故障隐患在短时间内暴露出来，从而帮助工程机械的电气系统设计人员提高对电子设备及元器件的性能认识，提高电气系统的可靠性。

2.1振动测试流程

实验室中的振动测试需要在振动平台上进行，根据工程机械的振动响应特性，通常选用电动式振动台作为电气系统的测试平台。平台主要由控制装置、功率放大装置、振动台体、冷却系统、信号反馈系统等组成。实验中，首先采集各工况环境下的电气系统待测部件的路谱数据，路谱数据的采集通常选产品振动最为剧烈的两个点或多个点。因为试验在对参考谱进行处理时，经过加权和叠加以后，无论振动中有几个点在作用，起主要作用的只是当中振动幅度或频率最大的点，如此也是将工况最恶劣的情况包括起来。再次，经过傅里叶变换转化成相应的能量谱数据（频域信号），通过等效加速试验的处理方法，将处理过的数据转化为控制仪可以识别的试验参考谱，直接导入到控制仪里。控制仪根据参考谱生成相应的控制电流信号，经过功率放大器放大后直接作用于振动台，振动台产生动作。反馈系统采集振动台的运动信号后反馈给控制仪，控制仪对控制电流进行修正，使振动台的运动参数与参考谱保持相对一致后，就可以使待测部件始终按照参考谱的要求进行振动测试。

2.2试验方法设计

实验室的测试试验中无法完全模拟实际工况的工作时间，可以将实际测得的数据通过保守因子法，再结合其它工况因素的影响得到一组控制振动台进行运动的数据，作为参考谱。参考谱是振动测试中等效加速试验的一个过程数据，可以在缩短试验时间的情况下来完成电子设备的振动测试实验。

2.2.1振动方式

目前实验室采用的振动测试平台振动方式分X、Y、Z这3个方向来完成的。试验中必须按垂直台尺寸配置相应水平滑台，由水平滑台和振动台体连接，完成水平面内两个方向的振动测试。进行测试前，先将待测试的电子设备或元器件按照其在工程机械中的实际安装方式，安装在振动台的辅助夹具上，再将夹具和待测电子设备安装在振动台上，分别按 X，Y，Z这3个方向进行振动试验，Z方向上的振动测试在振动台的台体上完成，X，Y 两个方向上的振动测试是分别在振动台的水平滑台上完成（台体向水平滑台一侧旋转90°，与水平滑台连接，驱动水平滑台动作），三个方向分别进行12小时的连续振动测试。

2.2.2振动频率与振动幅度测试

为了充分验证振动对工程机械电气设备的影响，需要进行两步试验过程。首先，试验在对振动频率的研究过程中保持振动的幅度不变，分别设置不同的激振频率，分析电气设备在不同频率时的通信状态及电阻变化；第二步，保证振动频率相同（可设置两组或多组），设计不同的振幅，观察电气设备的共振状态及通信状况。由此，就可以得出电气设备在不同固有频率下的状态是否满足工作要求，还可以知道电气系统在振动幅度加大的时候工作状态的变化。为保证电气设备的可靠性，通过试验分析，在工程机械的电气系统设计中采取适当的隔振措施来适应不同的工况环境。

3、结束语

工程机械的作业环境恶劣，工况复杂多变，对电气系统的可靠性有较高的要求。运用振动试验的方式来暴露产品的薄弱环节是工程设计中常采用的方式。随着工程机械设计研究的深入，在电子系统的设计与选型中采用振动测试的频率越来越高。对工程机械电气系统的振动测试试验不仅是了解电资设备及元器件的性能和寿命的重要手段，也是优化电气系统结构和设计的一种重要方法。