机电一体化设备的故障维修特点及可靠性分析

张炳帅 卢彬

摘 要：近年来，机电一体化的发展促进了机械设备的革新，对机械的加工制造起到了极大的推动作用。但是，随着应用的深入，设备的维修问题也逐渐暴露出来，阻碍了机械生产。本文主要对机电一体化设备的故障特点及维修方式进行讨论，以增强机电一体化设备的可靠性，促进我国工业的整体发展。

关键词：机电一体化；故障维修；可靠性

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0064-02

Fault Maintenance Characteristics and Reliability Analysis

of Mechatronics Equipment

ZHANG Bingshuai LU Bin

（Quality and Technical Supervision and Inspection Center，Kaifeng Henan 475002）

Abstract： In recent years， the development of mechatronics has promoted the innovation of mechanical equipment， and has played a great role in promoting the machining and manufacturing of machinery. However， with the deepening of the application， equipment maintenance problems are gradually exposed， hindering the production of machinery. This paper mainly discussed the fault characteristics and maintenance methods of mechatronics equipment in order to enhance the reliability of mechatronics equipment and promote the overall development of China's industry.

Keywords： mechatronics；fault maintenance；reliability

1 機电一体化设备的主要故障特点

机电一体化是由计算机技术、信息技术、机械技术、电子技术、控制技术、光学技术等相融合构成的一门独立的交叉学科。随着技术的提高，机电一体化涉及的内容也不断增多，其相关缺点也逐渐暴露出来，而故障维护与可靠性保证便是问题之一。由于机电一体化不是单一学科，因此需要解决的问题也并不是单一学科能解决的，有的是机械故障，有的是电子故障，给设备的维修带来了一定的难度。

1.1 机械设备故障特点

就机械设备而言，导致其发生故障的原因多种多样，如疲劳损坏、配合问题、机械磨损问题等，并且发生问题时总是伴随着相应的连带反应，对机械设备损伤较大。机电一体化中的机械部分是整个系统中的框架和执行部分，相应的机械故障可能来源于两方面：其一是本身的设计误差；其二是后期操作不当引起的误差[1]。

1.2 电子设备故障特点

电子设备故障同样包含两大方面。第一，外部环境干扰产生的故障。通常情况下，电子设备对环境十分敏感，如温度、粉尘等对电子设备尤其是精密电子设备具有很强的干扰性，长时间处于较差的环境中，很容易造成电子系统崩溃，导致设备运行故障[2]。第二，非正常运行导致的控制系统问题，如人为操作引发的电子故障。

2 机电一体化常见的故障分类

第一，按故障发生时的破坏程度，机电一体化故障可以分为破坏性故障和非破坏性故障。其中，非破坏故障相对而言更为常见，出现故障时对机床和操作人不会造成任何伤害。相反，破坏性故障关于对工件本身或者设备本身造成损害，如超程运行、飞车、部件碰撞等。因此，应极力避免该类型故障。

第二，按系统的或然性，机电一体化故障可以分为系统故障和偶然性故障。系统性故障主要指的是先对一定条件进行满足，在此基础上所引发的一系列不确定故障。而偶然性故障是在非确定条件下或者是因为意外发生的故障，该故障发生时往往会误导人们的检修方向，造成检修困难，需要反复进行试验进行综合判定才能保证故障的排除[3]。

第三，按照故障是否具备指示和报警，机电一体化故障可以分为诊断指标故障和无指标故障。随着技术的发展深入，机电一体化设备的自我诊断功能越来越强，在特定的故障发生时会进行故障反馈。

3 机电一体化设备的故障诊断方法

3.1 机电一体化设备的维修思路

首先，需要深入了解机电一体化设备，明确机械部分的执行原理与电子部分的控制原理，并熟悉各个功能模块框架[4]。其次，根据故障特征判断故障类型，故障发生时都具有相应的特征，如机器停转、零件加工损坏、轨道偏离等明显特征，亦或是累计误差等隐蔽误差，因此，依据故障特征判断故障类型，以了解故障实质，分析故障原因。

3.2 机电一体化设备的维修顺序

第一，先机后电，由于机械故障的发生频率更高，并且更加直观，因此，在无报警指示的情况下要先进行机械部分的检修；第二，先外后内，检修时，需要首先进行执行元件的检查，对外部设施进行排查，若无故障，再对内部控制元件进行检查；第三，先干后叶，检修时先对主要零件进行故障排查，进而对次要零件进行排查。按照正确的检修顺序进行检修，可以大大提高检修效率。

4 机电一体化设备的可靠性分析与措施

目前，机电一体化设备普及程度不断提高，且承担的加工任务也越来越重，因此，需要保证设备的可靠性，若设备故障频发，不仅会影响生产，还会造成严重的经济损失。为此，要对设备的可靠性进行研究。

4.1 机电一体化设备的可靠性分析

对机电一体化设备可靠性的提升，不仅是对大方向的把握，更多是对细节的掌控。第一，在进行设备设计时，需要考虑多方面。机械部分是运动的执行机构，因此在设计时，需要考虑运动特征、运动范围、占地面积、配合关系等。设计框架完成后，要对运动部分及承重部分进行静力学、动力学仿真研究，确保机械部分能承受力与运动的范围，保证机械系统的可靠性[5]。第二，对电子部分进行设计时，要保证电路连接准确，避免接口松动、电压不合理等状况的发生，避免因电流电压问题损坏电子元器件。在选用电子元器件时，要把握运行功率、设备环境等，避免主控元件损坏。第三，要将机械部分与电子部分有机结合起来，做好反馈工作，以期为今后的故障处理奠定基础。

4.2 提高机电一体化设备可靠性的措施

首先，保证设备设计的准确性。其次，运行过程中，要保证运行的准确性，即保证正常的操作流程。在实际操作时，工人要避免操作失误，同时也要设置相关的补偿，提高容错度。最后，完善设备故障诊断功能，提高自我检查能力，从而提高维修效率。

5 结语

在应用机电一体化设备的过程中，要准确把握设备的维修问题。设备出现故障后，工作人员要及时解决相关故障问题，以保证正常生产。

参考文献：

[1]刘万捷.阀门的常见故障及保养维护分析[J].科学技术创新，2015（32）：69.

[2]何靖宇.浅谈装车液压设备的常见故障及其维护[J].现代工业经济和信息化，2012（2）：64-65.

[3]谢书法.机电一体化设备的故障维修特点及可靠性分析[J].电子机械工程，2007（4）：60-64.

[4]周丽丽.机电一体化数控技术在我国机械加工中的应用[J].时代农机，2012（7）：92.

[5]耿天顺，詹云.浅议基于Profibus-DP总线控制的机电一体化系统[J].科技风，2012（7）：30.