机电设备故障诊断与维修

黄 健，黄 胜

（武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050）

0 引言

由于新一代技术的广泛采用，对企业机床维修操作技术人员专业能力等的要求降低了，但对机床维修操作人员而言，对基础知识和业务能力等的掌握程度要求更高、更新。这样也就要求设备维修技术人员不仅要基本懂得机械、液压等机械系统的设备维修基础知识，而且还要熟练掌握机械电气控制器等系统维修知识，并在日常设备维修中不断探索积累维修经验，不断提高自身技能，才能面对各种技术复杂难题的挑战。

1 机床主轴维修

1.1 主轴的失效形式及检查

在机床使用过程中，主轴磨损和损伤的表现有以下3 种情形：

（1）与传动轴承直接配合的部件轴颈及其表面的轴承磨损、烧伤或出现裂纹。

（2）与刀具、夹具配合的锥孔或轴颈表面的磨损或划痕。

（3）主轴弯曲变形。

这些部件的损坏都会影响机床加工精度，应及时修理。

在开展主轴检修安装工作前要先仔细观察加工图纸，主轴的加工精度以及主轴表面的纹理粗糙度，这是需要重点关注的地方。车床电机主轴的压力检测操作方法：在一个横向倾斜的检测平台上，用两个等高的直角v 形铁架支撑车床主轴的两条轴颈，在两条主轴线的末端分别安装一个与主轴孔线相配合的圆形堵头，在这个堵头中心钻孔，用一个Φ6 mm 的大型钢球将车床主轴末端支承在一个挡铁上。调整转动主轴，通过百分比仪表实时监测转动齿轮轴的转径、主轴的圆锥孔、台面和肩面等齿轮相对于转动主轴前后齿轮轴颈的最大径向椭圆跳动，和主轴端面的椭圆跳动产生的最大误差，并自动记录每个误差的最小数值。当这些误差值超过图纸规定值的公差时，主轴就要进行修理。

1.2 主轴的维修方法

根据主轴磨损的程度不同，可采用以下维修方法。

（1）当设计误差不大时候，采用轴颈研磨配件套、研磨板和平板及各种锥孔式的研磨棒作为轴颈研磨的最佳解决方法，让配合好的轴颈研磨表面的几何研磨形状、相对研磨位置和轴颈表面纹理粗糙度都能达到设计要求的研磨条件。

（2）当加工误差较大或材料划痕较深时，可考虑采用新型精磨材料加工器以恢复其工作精度达到要求。对于驱动主轴的圆锥孔，通过手动削磨法甚至可以随时改变削磨精度，让其达到主轴表面精度的最高要求。

（3）结合滚动机颈轴承整体结构的特点，主轴承和轴颈采用一层弹性金属材料覆盖并经精磨后再恢复磨损后的表面，让滚动轴颈的原始安装尺寸和滚动精度恢复至原来的水平。注意，滑动式主轴承箱体结构的滑动主轴承和轴颈箱体表面不一定适合本试验方法。

（4）高速低精度电机主轴弯曲或者变形，很难对其进行正常检修或者恢复，必须重新更换。因此，高速旋转的电机主轴，当通过定期检测发现其有裂纹时，应及时维修更换。

主轴最容易受到磨损的部位一般是主轴轴颈，维修时常采用手工精磨或切削研磨的方法修复，或只磨损较小部位的轴使精度达到要求，而不是调整或重新更换传动轴承。

2 液压系统故障诊断与维修

2.1 液压系统故障特征及故障诊断

（1）接头、端盖处有泄漏。

（2）液压泵损坏，如电机绕组烧坏、缺相、电机速度不稳定，造成压力不稳定。

（3）液压阀阀芯卡死，主要是液压元件或管道进入赃物。

（4）液压元件内部弹簧元件或密封圈等元件老化，造成液压系统工作压力不稳定或油压调不上去。

（5）液压元件选择不当或者液压元件本身质量缺陷造成阀芯动作不灵活，位置精度达不到要求等。

液压系统故障诊断是一个复杂的过程，具体方法如下：

（1）观察执行机构运动速度，监测其异常情况，系统中各液压点的压力值是不是在正常的水平上，有无漏油现象。

（2）检查液压泵和活塞液压系统正常工作时的振动噪声水平是否明显超出正常的噪声水平,液压缸内和活塞内部是否同时存在着不一样的振动声音。

（3）先触摸一下液压泵、油箱和液压阀体外壳等表面部件是否烫手，运动机零部件和管子有无轻微振动，工作台内部有无滑动偏移的异常情况发生。

（4）向设备操作管理人员详细了解有关设备的日常维护运行管理情况，询问有关设备的日常维修、维护次数以及设备液压传动部件是否及时更新等相关问题。

2.2 齿轮泵常见故障及排除方法

齿轮泵是应用最为广泛的液压泵，常见故障和解决方法如下。

2.2.1 齿轮泵密封差，产生漏气

故障原因：①泵体与前、后端盖接触面平面度差，在齿轮高速运转时会吸入空气；②吸油口管道密封不严，密封件损坏等也可能会混入空气；③油池的油面过低，吸油管吸入空气。

故障排除与检修：①在平板上用金刚砂研磨或平面磨床上修磨；②紧固吸油口管道密封螺母，如密封圈损坏需更换；③加油至标线。

2.2.2 噪声大

故障原因：①齿轮的齿形精度不高或接触不良；②齿轮泵进入空气；③齿轮与端盖端面间的轴向间隙过小；④泵内滚针轴承或其他零件损坏；⑤装备质量差，用手转动轴时感到吃力；⑥齿轮泵与电动机连接的联轴器摩擦。

故障排除与检修：①选择齿形精度较高的齿轮或对研修整；②按密封性差修理；③将齿轮拆下放在平面磨床上磨去少许，使齿轮厚度比泵体薄0.02～0.04 mm；④更换损坏零件；⑤重新装配调整，合适后重新铰削定位孔；⑥泵与电动机应采用柔性连接，并调整其相对位置。若是联轴器损坏需更换，安装时要保持同轴度误差在0.1 mm 之内。

2.2.3 压力调节没变化

故障原因：①齿轮啮合间隙增大或轴向间距与径向间隙太大，内泄严重；②泵体有砂眼、缩孔等缺陷；③油管各接头处有泄漏；④油液黏度太大或太小；⑤进油管进油位置太高；⑥由于溢流阀故障使压力油大量流到油箱。

故障排除与检修：①更换啮合齿轮或重新更换泵体，保证轴向间距0.02～0.04 mm，径向间隙0.13～0.16 mm；②更换泵体；③紧固密封螺母或更换密封圈；④按机床说明书选择符合要求的液压油；⑤控制进油管的进油高度不超过500 mm；⑥检修溢流阀或更换。

2.2.4 机械效率低

故障原因：①轴向间隙和径向间隙小，啮合齿轮旋转时与泵体或前、后端盖摩擦；②泵前后盖板与轴的同轴度不好，滚针轴承质量差或损坏；③泵与电动机间联轴器同轴度调整不当。

故障排除与检修：①调整轴向和径向间隙尺寸达到要求范围；②重新安装调整，用手转动灵活；③重新调整联轴器，保证同轴度误差不大于0.1 mm。

2.2.5 压盖在运转时被冲出

故障原因：①压盖堵塞了前后盖板的回油通道，造成回油不畅而使压力增大，将压盖冲出；②泄油通道被堵塞，产生压力，将压盖冲出。

故障排除与检修：将压盖取出重新压进，不要堵回油通道，并且不能出现泄气现象。

3 电气系统故障维修

3.1 电气控制电路故障类型

3.1.1 电源故障

当电源出现故障时，控制系统将发生以下情况：

（1）断开开关后,电器接线端端子或设备外壳仍然带电。

（2）系统的部分功能时好时坏，经常烧毁保险。

（3）一部分电路工作正常,另一部分工作不正常。

3.1.2 线路故障

导线故障通常是由于导线的绝缘层破损而引起的。导线被拆断，接线端松脱。当线路发生故障时，控制线路就会出现导电不通，时断或发热。

3.1.3 元器件故障

（1）损坏的元器件通常是由于工作超时、外力或其自身质量的原因造成。通过外表观察可以看到变形、烧焦和抽烟等现象。

（2）元器件的性能变化是一个软故障，通常由工作情况的改变、环境参数或其他故障连接引起。这种故障无明显的症状，一般比较难找到。

3.2 电气故障的检修

用检测仪器仪表检查确定机械故障称为仪表检查法，较常见的一种仪器仪表是机械多用表。通过自动测量回路电压、电阻、电流等各种参数，根据这些参数的变化，可以准确判断和测出各个电路电压通过的电流情况，从而准确找出电路故障诱发点。

3.2.1 线路查找

断电时用多用表的电阻挡测量线路的导通点，如阻值是零表示线路导通，如阻值很大，表示线路无法通过。故障通常发生在导线的接头，中间导线很少发生，故首先查导线接头看有没有松脱、氧化和烧黑的现象，并用力摇动导线，如有松动应立即接好。检查电器部件看外观是否烧焦、变形等，如发现应及时更换。

3.2.2 电源检查

控制检测线路直到检测正确无误方可开始通电，先仔细检查主控制电路的工作电压，有无线路缺相、电压是否正常等。在自动控制电路的各个电源发生的故障中，熔断器的故障占一定的比例。

3.2.3 易查件的检查

按钮下时，用多用表查常开触头闭（断）、接触器的动作是否灵活、常开触头（常通）接触器是否正常工作、保护部件是否正常等。一般接触器闭合时，接触器的电阻不超过15 Ω 即被认为是导通状态，大于100 kΩ 时判断为断开。

位置开关和其他检测元件要看其动作是否正常灵活，输出信号是否正常。如状态不正常则整个控制系统工作也不会正常。

在检修机床电气故障时，先分析故障现象，依据电气控制工作原理，从易到难，先从主回路再到控制回路，一步一步查找并及时处理、不留隐患，保证机床设备及工作人员安全。

4 结语

维修是一项典型的综合性技术，它的发展与创新更多地依赖于综合性、渗透与交叉学科。无论维护技术如何发展，人在维护过程中都起着决定性的作用，设备维修人员只有跟随时代的发展和进步，才能保证设备完好运行，助力企业健康发展。