诊断技术在工程机械领域的实践研究

曾祥龙

摘  要：随着我国各种工程建设突飞猛进的进展和-科学技术的不断进步，工程机械设备的故障诊断排除检测与维修技术也迅速发展成为一项新技术。如何保证工程机械的安全运行、保障工程施工的顺利进行，降低工程机械使用成本并延长其使用寿命，这就要求工程机械的操作及修理的技术人员能根据各种故障现象迅速准确地判断出故障发生的原因及部位，并且及时排除故障。为了适应这些要求，诊断技术理论研究应时而生。

关键词：诊断技术;工程机械

一、维修策略与状态维修

工程机械的用户或修理者，除了熟悉设备的原理、结构、功能之外，还应了解制造厂家的设计思想，采取同制造厂家一致的维修策略。为了设备维修而采取的可靠性维修（RCM），可用欧盟标准（EN13306）表述。预防维修是按机械运转小时（或公里）或机械技术状态进行的有计划维修，其中预定维修是按每工作250、500、1000、2000、4000h进行的强制性保养作业为主的预防维修，而状态维修是按日常点检、参数监测及性能测试结果安排的预防维修。

二、无接触测试技术

测试箱像一个手提箱，可进行常见故障的检查诊断，适合施工现场维修用。对于土石方机械设备的“作业速度慢”、“出力不足”等常见故障，利用测试箱可以快捷地检测全机，包括发动机转速、曲轴箱窜气流量、液压系统的先导压力、伺服控制油压、溢流压力、工作装置的自然沉降及作业速度等。

（一）红外测温。可用3种方法使用红外测温仪：点测量、温差测量、扫描测量。

定点红外测温，如制动系统。要检查大型自卸车的制动系统动力分配是否适当，需要车辆直线行驶，制动停止后，立刻测量转子或制动鼓温度。如果转子和制动鼓溫度有明显变化，制动钳可能会被黏住或被拖移，从而导致制动力分配不当。

温差测量，利用红外测温仪测量的相对误差极小、重复性好的特点，一般工程机械的冷却水散热器△t在3～6℃时，冷却系统的热平衡正常。如果用红外测温仪测出△t小于3℃，推测故障原因是节温器未打开、水泵运转不良、风扇胶带松弛，水散热器芯子堵塞等散热不良所致如果测出△t大于6℃，原因是发动机过热。利用温差测量还可判断液压油高温等许多故障。

红外扫描测量，用于电气柜元件的触点、线圈的检测，通过查找热点确定故障点。检测空调系统时，红外测温也很有效。

（二）失速测定。利用机载转速表、频闪仪、光电转速表等测定失速转速，可方便地判断机械动力不足的原因在发动机还是在液压系统，或是在传动系统。与无负荷测功不同，发动机失速测定，是利用机械本身的动力传动系统，对发动机加载荷，测试某些特定转矩下发动机转速由最高空转转速下降的程度，评价发动机的性能（输出功率）。在这个特定转矩作用下，发动机由最高空转转速下降而能维持稳定运转的转速，即所谓失速转速。

在液压挖掘机发动机外特性曲线上，失速转速等同额定转速。在推土机发动机外特性曲线上，失速转速通常介于额定转速与最大转速之间。卡特彼勒公司和小松公司生产的挖掘机、推土机、装载机技术手册上都有失速转速的基准值和限度值。以推土机为例，当实测变矩器失速转速高于限度值上限时，推测故障原因是传动系统不良（如动力换挡变矩器摩擦片打滑）、变矩器吸空;当实测变矩器失速转速低于限度值下限时，推测故障原因是发动机输出功率不足、变矩器性能不良（进出口压力或锁止离合器压力不正常、内泄漏过大）、液压泵空载损失大等。

（三）漏气压力测定。利用漏气测定仪检查发动机曲轴箱窜气流量，可以判定气缸——活塞——活塞环组件的磨损状况。小松、卡特彼勒及康明斯发动机都提供有漏气基准值。

三、在线监测与故障诊断一体化技术

随着工程机械广泛应用电子控制与信息处理技术，安装了大量高可靠性传感器，直接监测各部运行状态的特征参数，同时通过机载电脑处理后显示故障类别或故障部位，供维修人员辅助故障诊断。

在小松、神钢、大宇、现代等公司的液压挖掘机上，都设计有自诊断系统。利用嵌入式芯片在线监测进行故障诊断的好处是：①能及时发现机电系统隐患和记录故障形成历程;②可自动区分机电液一体化系统的故障类别，判断故障起因于何种子系统（发动机系统、电子系统、液压系统），迅速进行故障定位（故障部位、部件）;③能减少人为诊断时间，及时进行故障处理。

利用自诊断系统显示故障历程、故障代码。根据故障代码提示的相关电路，进一步诊断传感器、接插件、电磁阀等故障点。自诊断系统提供的是一种辅助诊断方法，而且主要是与电气电子、系统有关的故障。对于液压系统本身（未显示代码）的大量故障可参照维修手册提示的程序，进一步检查与液压泵、阀、液压马达及附件有关的故障。

参考文献：

[1] 徐晓光，喻道远，饶运清，郭伟，李培根.工程机械的智能化趋势与发展对策[J];工程机械;2002年06期

[2] 谢宝义，工程机械状态检测与故障诊断技术[J];计量与测试技术;2002年04期