【摘 要】伴随着新技术的不断出现，我国传统机械已经无法满足社会发展的需求。而各种新技术、新手段的出现促使机械设备具有自动化与智能化。所以，我国机电一体化设备在与自动化、智能化的元素积极融入后，故障检测也逐渐朝着相应的方向发展。本文以机电一体化设备故障特点进行分析，并针对诊断方法提出解决。
【关键词】机电一体化；故障；特点；对策
随着国民经济的发展，机电一体化产品不断进入生产与生活领域，人们对该类产品的输出工作性能方面提出了严格的要求。不过机电一体化设备不同于一般的电子设备或机械设备,它具有独特的故障特点及对策研究,因此,我们不能沿用传统的故障诊断方法。本文主要对新兴的机电一体化产品设备进行了故障特点分析及对策研究探讨。
1.机电一体化基本概念
机电一体化又称机械电子学英文称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本《机械设计》杂志的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被人们广泛接受和普遍使用。到目前为止，就机电一体化这一概念的内涵国内外学术界还没有一个完全统一的表述。一般认为，机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。这里面包含了三重含义：首先，机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。图1-1形象地表达了机电一体化与机械学、电子学和信息科学之间的相互关系；其次，机电一体化是一个发展中的概念，早期的机电一体化就像其字面所表述的那样，主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。
2.机电一体化设备的故障表象分析
2.1电子设备的故障表象特点
电子设备的故障特点具有隐蔽性、突发性、敏感性(如对温度、湿度等外界工作条件)。
2.2机械设备的故障表象特点
（1）机械设备的运行过程是一个动态的过程，在不同时段的测试数据是不可重现的，用检测数据直接判断运行过程中的故障也是不可靠的。
（2）从系统特性来看，机械系统的故障具有随机性、连续性、离散性、缓变性、突发性、间歇性、模糊性等,其产生的原因有一对多性(一个故障结果可能由多种原因产生)、复合性(多个原因同时作用产生某个故障结果)。
2.3机电一体化设备的故障表象特点
机电一体化系统不仅具有原有机械与电子设备的特点外，且又增加了故障转移性、融合性、表征复杂性、交叉性、集成性等特点。
一般来说,因机械部分是动作的执行者和完成者,从故障表面现象来观察，如果机器出现不动，或没按预定动作执行，我们很简单的认为那是机械部件故障。事实上，机器不动或未按预定动作执行，多半原因是电子(电气)部分出现了问题。原因可能是电子线路发不出动作指令，造成机械部件不动；可能是电子部件检测到机械部件动作不到位，发出了停止信号，造成机械部件在后续工序出现错误。例如，NP1215型复印机因为输纸皮带与驱动轮接触一直接触，容易形成打滑现象,导致输纸带速度低于正常运行的速度，相应传感器在规定时间内未检测到纸张所到达的指定位置，就会发出停止指令，使输纸过程停止，所以出现卡纸现象。从表面来看，是在定影部位发生卡纸现象，可能会导致我们认为是定影上、下辊之间缝隙问题产生卡纸。经多次观察输纸带，发现有时有短暂间隙停顿现象，不注意是看不出来的。排除故障最有效的方法是将输送带翻转过来，使毛边和驱动轮相接触，增加它们之间的摩擦力，重新开机后将会正常运转。导致该故障的问题可总结为：机械磨损引起传送带速度发生异常，相应传感器检测到后发出停止信号，导致卡纸现象发生。就此体现了机电一体化设备故障的转移性。再例如,Star-cr3240型打印机在装纸后系统却提示缺纸，多次反复重新装纸，还是提示缺纸。从此故障的表面来看会认为出现差错的是输纸部件,纸张无法安装到位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但仔细检查，驱动输纸部件的电机转动声响均匀，运转正常,输送皮带等没磨损、打滑现象，任何卡死现象的部位也没发现；所以，认为可能是控制电路部分有问题，初步判断是纸路传感器有问题。经检查发现纸路传感器(光敏元件)表面有少量灰尘覆盖，用酒精棉球擦拭后开机重试,打印机恢复正常运转。此例体现了机电一体化设备的转移性和敏感性(对光敏感)。
3、机电一体化设备的故障诊断方法
由于机电一体化设备所具有的独特特点,使得依靠传统故障诊断方法已经不能适应机电一体化设备的发展要求,而应将机电有机结合,转变思维方法。
首先,要对机电一体化系统有一个深入的分析和了解,对各功能模块框图要熟悉,按照各组成部分的功能、组合形式和工作环境,分析故障可能的形式和影响程度。必要时可作故障树分析,根据故障发生的现象,层层分解,找出与故障形式的逻辑关系及与可靠性有关的各种因素,弄清产生故障的实质和根源。
机电一体化设备的故障诊断法有噪声检测诊断法、拓扑网络分析法、自诊断法(故障代码、故障指示灯、报警声等)、温度检测诊断法、故障树分析法、金相分析检测诊断法、压力检测诊断法、时域模型分析法、振动检测诊断法等。
具体诊断原则应该遵循以下三点：
(1)先机后电法。在解决机电一体化设备的故障时，一定要先检测机械设备的故障，然后在检测电子设备的故障。由于机械设备故障比较容易通过直观感受得出,如机械设备的断裂、变形、打滑、碰撞、卡死等,都是目力所能观察到的，诊断起来比较容易。所以,先从机械部分入手,检查机械部分是否能正常工作, 能否自如接通和断开行程开关,液压、气动装置是否能正常循环,最后再判断电子(电气)部分是否存在问题。一般而言,由于机械的工作特点,它是以执行元件、驱动元件等身份出现的,它们更容易因为磨损、变形等原因发生失效。
(2)先主后次。在机电一体化设备出现故障时，先检测主要部位。要确保机电一体化主题没有问题后，再去检测机电一体化设备的其他部位。主要是因为机电一体化的主要设备产生故障的后果很大，有可能会使得整个设备趋于瘫痪，且也因为主要设备比较难以维修，在维修时耗时太多、工作量太大、技术难度太高等等。
(3)先外后内。在机电一体化设备出现故障的时候，要先由执行部件到控制部件再到驱动部件逐个检查,以找到引发故障的源头所在。
4、提高机电一体化设备可靠性的对策分析
目前，机电一体化设备正向着自动化、智能化方向发展，所以要提高机电一体化设备的可靠性，也要积极借助计算监控操作系统实施，它的可靠性通常可以采用两种方法：第一是采用可靠性高的元器件进行设计，如果系统出现故障的时候要用诊断的方法定位故障所在迅速排除。这种情况，一般都要中断系统的正常工作；第二是采用容错技术法，如果必要时，对主要部位最好采用亢余设计组成一个可靠性较高的系统。
机电一体化设备的可靠性还可以用提高机械工作精度（如控制精度、运算精度、加工精度等）来获得，可采用先进数控装置控制，用精密机械改造传统机械，电路控制用微机与PLC控制。
随着机电一体化设备在发展生产中的应用，提高机电一体化设备的可靠性，加强机电一体化设备的故障诊断与维修已经成为企业生产工作的重要组成部分，所以我们在日常生活中要密切关注机电一体化设备的故障发生，以便于诊断，提高经济效益，实现可持续发展。
5.结语：综上所述，我们必须针对机电一体化设备的特点找出行之有效的故障诊断方法。随着其他各类新技术与机械技术的有机结合，传统机械正朝着网络化、智能化、自动化、柔性化等方向发展。要逐渐形成一个全新机电产品理念，相应的故障诊断维修技术也正朝着专家系统、人工智能方向发展，使机电一体化设备具有自诊断、自修复及自适应功能。
参考文献:
[1]张君安．机电一体化设计[M]．北京：兵器工业出版，1997.
[2]钱立文．从两例故障谈机电一体化维修[J]．设备管理与维修，1997(10)
[3]许秋香．机电一体化设备故障维修特点及可靠性分析 [J].机电信息，2012（6）.
[4]何振俊．机电一体化系统的故障特点分析及可靠性研究 [J].机电一体化，2006(02)
论文作者:黄格思
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/10
标签：机电一体化论文; 故障论文; 设备论文; 机械论文; 部件论文; 卡纸论文; 可靠性论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;