一、引言

 

　　改革开放以来的几十年中，伴随着我国基础设施的大量建设，工程机械的使用也日益广泛，随之不可避免的就是工程机械故障问题。而由于一般情况下工程机械所处的环境比较复杂，因此有可能看似轻微的环境因素都会一定程度地影响到设备的正常运行，例如：设备运行时温度过高的话，轻则零件受热变形影响正常使用，重则导致机械设备起火等事故发生；设备运行温度过低则可能致使零件磨损，还有可能导致工程机械性能的严重恶化等影响；而诸如废屑灰尘之类的杂质进入设备内部后，不仅会加快机械零件的磨损，还会影响到设备的正常运行。此外，设备中核心零件性能的衰弱将直接影响到设备的运行状态，重则导致生产事故的发生。因此如果能够对工程机械进行有效的故障诊断与故障控制，并且在故障发生以后能够进行有效处理措施的话，这将具有显著的现实意义。下文就故障发生的原因及故障控制的基本理论与方法作简要论述。

 

　　二、工程机械故障发生的原因

 

　　工程机械故障发生的主要原因包括：零件的原生产材料质量较差，比如易磨损等都会导致机械故障的发生；设备本身的质量缺陷，如零件的变形、损坏等；还有维护方面，工作人员操作方法不当，其中包括运行环境条件差、操作程序的执行顺序错误、工作人员的技术水平跟不上等。

 

　　三、工程机械故障控制的基本理论

 

　　一般情况下，设备故障的发生与运行时间有关。因为随着运行时间的增长，设备内部的零件不免会出现磨损及老化的现象，加上外界环境的不良影响，机械设备就可能导致功能衰退等严重问题发生。如果在设备运行期间能及时地诊断识别与更换将要老化的零件，不仅可以有效控制设备故障的发生，同时还节省了一大笔因维修故障而花费的资金。因此应对机械设备关键部位的零件进行性能方面的评估检测，并预测其剩余寿命，这样就为机械故障的控制与处理提供了理论的指导。

 

　　四、工程机械故障诊断发展现状及方法分析

 

　　国外对机械故障的诊断起步较早，不仅理论丰富，而且检测方法也较为成熟。而国内在此方面起步虽晚，但可喜的是进步较快。由于故障原因与表面现象存在较为错综复杂的非线性关系，致使传统上的耳听手摸靠经验诊断难以实施，给经典的故障诊断造成很大的困难，所以人工智能与传递函数结合而出的故障诊断方法随之兴起。目前逐步实现了故障原理和故障诊断技术的基础研究，并对利用振动信号来诊断的方法深入研究，发展到利用小波分析等进行智能诊断。

 

　　小波分析方法来源于工程机械应用中对传递信号的处理，在二十世纪后期逐渐发展起来。小波分析可以利用传输信号的时频局部分析，能够检测出信号的不同点，从而分析故障所处的位置。由于小波分析理论在信号处理方面的成功应用，因此引起了众多科学家的关注。

 

　　基于能量—故障模式下的工程机械故障诊断方法依据的便是小波分析理论，并采用函数，结合工程机械的数学模型，通过分析输出信号的各频率成分中能量的不同变化，在能量变化和各故障一一对应的前提下，就可以得到每一故障的特征向量。另一方面，凭借实验统计所得的特征向量，将两者进行比较，并根据结果分类判断，最终确定故障的发生与否及故障所处的位置。因为传递函数的变化意味着系统有故障发生，频率不同，其相频特性和幅频特性都会有一定程度的不同。而幅频特性变化时，宏观表现为不同频率的输入信号强弱不同。正由于它可以使特定频带内信号的能量减少，反过来导致另外一些频带的信号能量增大，因此与正常情况下的输出信号相比，同一频带内信号的能量差别很大，所以依据输出信号各频率信号能量变化来确定工程机械的故障情况。运用这类方法进行的工程分析，所得结果与实际情况较为符合。

 

　　五、工程机械故障控制的具体实际方法

 

　　（一）确保机械设备在正常载荷内运行。一般来说，零件磨损与设备工作负荷有很大关系，负荷越大，磨损越严重。因此在满足正常运行其他条件的前提下，正常载荷下设备工作的零件磨损程度要小得多，且故障发生率少。试验证明，发动机超负荷运转时，不仅故障发生率显著增多，而且寿命大幅缩减；而正常负荷运转时，故障发生率相比低得多，寿命也相对延长。另外需要注意的是，尽量使负荷均匀变化，保证机械正常运行。

 

　　（二）尽可能减少不利环境因素的影响。首先应降低设备工作温度的影响。每个零件都有最适当的工作温度范围及最合适的运行温度，一般设备零件工作温度超出所需范围将会导致机械性能变化及零件磨损等。因此一般而言：首要保证的是设备零件在预热阶段能够正常运行，随之升高温度，达到所要求的工作温度时随后进行正规操作；不可忽视的是，禁止机械设备长期在高温下运转，这就要求操作人员周期性地检查仪表上显示的温度。其次要减少灰尘、铁屑等杂质之类的干扰。这些杂质进入设备内部将会造成很大的损害，尤其是到达机械接触表面，危害更为严重，比如就锅炉燃料方面，杂质就可能堵塞喷嘴，影响燃烧效率。此外，腐蚀造成的影响不容轻视。例如露天情况下，雨水通过设备零件间的缝隙和零件的外部通道进入机械内部，加速零件磨损，机械故障发生率加大。而且由于腐蚀自身的隐蔽性不易察觉，所以危害甚大。

 

　　六、结语

 

　　本文就工程机械故障产生的原因、故障控制的基本理论和方法以及能量——故障模式下故障诊断的方法作了较为详细的论述。提出的基于能量——故障模式下的工程机械故障诊断方法有较强的可行性，而且不需要被检测机械设备的数学模型，若借助于计算机编制程序，则诊断将会变得更为方便快捷，与传统方法相比无疑是巨大的进步。

 

　　参考文献：

 

　　[1]王运周.工程机械故障的原因分析及预防探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年16期

 

　　[2]费胜巍，李昱，李学俊.工程机械故障控制理论与方法.《工程机械》.2011年5期

 

　　[3]陈静.工程机械故障的控制与处理研究.《机电信息》.2011年36期