工程机械故障诊断系统研究

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工程机械故障诊断系统研究:浅析工程机械故障诊断技术及维护

摘 要：近年来，随着施工规模的逐步增大，现代机械设备也日趋大型化、连续化、机电一体化，其性能与复杂程度不断提高，对设备故障的诊断也更为复杂。远程故障诊断技术就是通过设备故障诊断技术与计算机网络技术相结合，在施工机械设备上建立状态监测点，采集设备状态数据；而在技术力量较强的科研单位建立诊断中心，对设备运行进行分析诊断的一项新技术。它的诊断与维护的实现可使机械设备的故障诊断更加灵活方便，也能实现资源共享。

关键词：工程机械故障诊断技术 维护技术

近年来，随着施工规模的逐步增大，现代机械设备也日趋大型化、连续化、机电一体化，其性能与复杂程度不断提高，对设备故障的诊断也更为复杂。靠传统的填写值班日志、靠参数越限报警等人工或半自动化的方法来维护机械设备既落后，又不客观，虽然可以有类似黑匣子之类的自动数据记录器，但也只能做事后分析。而且这种陈旧的设备维护模式，无论是数据的可靠性或实时性，还是设备的维护质量均无法满足要求，导致施工机械在施工过程中停机多，检修时间长，严重影响到工程的进度和质量。建立远程故障诊断及维护系统是解决问题的很好的方法。

1 工程机械故障诊断及维护技术的行业特点

1.1 目的明确

诊断的目的就是要确定机械运行状况、检查故障部位、分析故障产生的原因和制定经济有效的维修方案。

1.2 交叉性强

诊断及维修涉及摩擦学、材料学、力学、化学等多种学科；需采用焊接、铸造、车、钳、锻、镀等多种工艺手段；要掌握维修理论，机构学及经营管理等多方面知识。

1.3 工作环境恶劣，实践性强一切诊断方法和维修技术都必须以机械的实际状况为基础，处理结果很快得到实践验证。

2 故障诊断技术

设备故障诊断技术包括故障检测与故障诊

断，通常合在一体统称为故障检测和诊断（FDD）。

2.1 故障机理

通常我们说设备工作正常是指它具备应有的功能，没有任何缺陷，或虽有缺陷但仍在容限范围内。异常是缺陷有了进一步发展，使设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。故障则是缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。设备的异常或故障是在设备运行中通过其状态信号（即二次效应）变化反映出的。由于监测与故障是在设备不停机的情况下进行的，因此必然以状态信号为依据。二次效应就是设备在运行中出现的各种物理的、化学的现象，如振动、噪声、温升、油耗、变形、功耗、磨损、气味等，这些都是一种设备运行所固有的。监测与诊断就是要快速、准确地提取设备运行时二次效应所反映的特征。

2.2 故障诊断过程

2.2.1 状态监测主要是测取与设备运行有关的状态信号。状态信号的获取主要是依靠传感器或其它监测手段进行故障信号的检测。检测中主要有以下几个过程：

2.2.1.1 信号测取主要是通过电量的或传感器组成的探测头直接感知被测对象参数的变化；

2.2.1.2 中间变换主要完成由探测头取得的信号的变换和传输

2.2.1.3 数据采集就是把中间变换的连续信号进行离散化过程。数据是诊断的基础，能否采集到足够长的客观反映设备运行状态的信息，是诊断成败的关键。

2.2.2 特征提取就是从状态信号中提取与设备故障有关的特征信息。

2.2.3 故障诊断故障诊断就是根据所提取的特征判别状态有无异常，并根据此信息和其它补充测试的辅助信息寻找故障源。

2.2.4 决策根据设备故障特征状态，预测故障发展趋势，并根据故障性质和趋势，做出决策，干预其工作过程（包括控制、调整、维修等）。

2.3 诊断原理设备诊断是利用被诊断的对象（设备）提供的一切有用信息，经过分析处理以获得最能识别设备状态的特征参数，以便做出正确的诊断结论。机械设备运行时产生多种信息，当其功能逐渐劣化时，就出现相应的异常信息，如机器的状态变化而产生的异常振动、噪声、温度等机械信号；机械劣化过程产生的磨损微粒、油液及气体成分变化的化学信号等。利用检测仪器对最敏感的故障特征信号进行状态监测，做出正确的分析和诊断，及时预测机器设备可能发生的故障。传感器安装在诊断对象（设备）上，以传递温度、压力、振动、变形等信号，这些信号进一步转化为电信号，输入到信号处理装置，在信号处理装置中将输入的诊断信号与预先储存在系统内的标准信号进行比较，标准信号是根据事先积累的大量数据资料和实际经验分析归纳而制定出来的判定标准，是设备各种参数的允许值。通过比较做出判断，确定故障的部位和原因，预测可能发生的故障。

3 工程机械故障诊断及维护系统

由于工程机械故障的多样性、突发性、成因复杂性和进行故障诊断所需要的知识对领域专家实践经验和诊断策略的依赖性；人工神经网络能通过自身的学习机能建立故障征兆和故障模式之间的复杂映射关系，可以进行多因素预测。

3.1 系统简介

系统通过一个基于神经计算算法的“看门狗”智能单元对机械运行状态进行在线分析和推理，对机器的工况及相关信息做出相应评价；还可以通过电话线与远程单元相连，以便在异地获取机器工况及其性能信息，并以此做出评价。知识密集型智能工具“看门狗”可以随时对机器工况进行跟踪，获取和组织机器及其周围环境的数据。“看门狗”芯片作为机器的“黑匣子”，可以储存主要部件的状态“轨迹”。一旦发生失效，操作者可以读取“黑匣子”，获得最近几分钟的工况信息，迅速确定故障，并给予及时修复。当机械设备出现新的故障时，通过自学不断调整权值、阀值，以提高故障的正确检查率，减低漏报率和误报率。这些基于知识的信息同样可以为其他站点的用户所共享。

3.2 系统优点

远程故障诊断及维护系统的一个突出优点在于进行协作诊断和维护，及时排除故障。

3.2.1 故障工况数据收集通过远程诊断系统，可以积累更多的机器/过程的故障工况，由此，从各远程站点获取的故障工况中可以开发更好的诊断算法。

3.2.2 故障诊断不同地点的专家可以访问服务器中存放的有效信息，因此，分散在各站点的知识可以集成起来完成更复杂的协作诊断。

3.2.3 远程服务系统提供了多种类型的信息例如在线的过程/机器传感数据，故障/性能下降的历史数据等。进行性能评价时，必须对这些信息加以整体考虑。

4 结语

远程故障诊断技术目前还处于发展初期，还有很多问题尚待解决，这包括故障诊断技术本身要解决的问题及网络技术的问题。但是，无论是从经济观点出发，还是从整个施工来考虑，借助Internet，准确、及时、有效地实现工程机械远程故障诊断的方法都值得关注和研究。

工程机械故障诊断系统研究:探讨工程机械故障诊断和应急处理方法

摘要：随着现代大生产的发展和科学技术的进步，现代机械设备的结构越来越复杂，故障诊断技术的显得尤为重要，其意义在于能有效地遏制故障损失和降低设备维修费用。掌握有效的故障诊断方法和处理技巧，缩短维修时间，利于提高机械设备的完好率和使用率。本文介绍工程机械故障的概念、产生原因和分类方法等，分析了故障诊断的基本工作方法和技巧，可供同行参考。

关键词：工程机械；故障诊断；方法

1. 前言

工程机械在我国的公路桥梁、铁路、城镇设施、江河治理及军事工程等现代化建设中发挥着巨大的作用，机械设备在施工现场使用的频率极高。由于现代工程施工具有工期紧、任务重的特点，因而许多工程机械进人工地后，存在长时间连续作业的情况。繁重的作业任务和超负荷运转，导致机械设备容易出现故障，因故障而停工的现象也就屡见不鲜，其结果必将严重影响工程进度，给企业造成工期和经济损失。

现代工程建设中，大量的人力劳动已为各类机械所取代，工程机械已成为工程建设的重要力量。然而，多数工程机械必须在野外恶劣的环境中工作，有的更要经常受到冲击载荷的作用，因而出现各种故障也是在所难免。液压与液力传动、电液控制和电子控制等先进技术的应用提高了工程机械的技术水平和工作能力，但也同时带来了相应的故障，而且这些故障比传统的机械性故障具有更强的隐蔽性。因此，如何合理、快速、准确地诊断和排除各类故障已成为施工企业设备管理和维修人员必须认真研究的课题。本文旨在向同行读者提供一套通用的思路和工作方法。

2. 故障概述

2.1 故障及其产生的原因

工程机械故障是指工程机械或其某些部份丧失或降低了其规定功能，或者运行参数超出规定的许可范围的事件或现象。具体可表现为动作、温度、声音、外观和气味以及其它理化指标的异常。

引发故障的根本原因可分为内因和外因两个大类：内因主要有机件的磨损、腐蚀、气蚀、氧化、老化、变形、松弛、疲劳和设计制造缺陷等方面的因素；而外因主要包括恶劣的工作环境、不正确的操作、不按规定进行维护保养、不按规定提供合格燃料和各种工作介质，以及事故性损坏等方面的因素。

2.2 故障分类

熟悉故障分类有利于掌握故障特征，明晰故障分析思路，减少诊断时的盲目性。与故障诊断关系密切的分类方法主要有如下几种：

(1)根据是否可以直接观察到故障部位可分为直观性故障和隐蔽性故障；

(2)根据发展进程不同可分为渐进性故障和突发性故障；

(3)根据影响范围不同可分为局部性故障和整体性故障；

(4)根据影响程度不同可分为功能性故障和参数性故障。

3. 故障诊断方法

3.1 故障诊断的概念和思想方法

故障诊断是从故障现象出发，分析和查找故障原因的过程。在实际工作中，故障诊断有常规诊断和深层诊断两种明显不同的形式。常规诊断以实体为目标，以找出故障部位，通过修理、更换有故障的零部件消除故障为目的，其诊断结果易于验证。深层诊断以影响因素为目标，以找出引起系统发生故障或零部件损坏的根本原因，从而采取相应的预防措施为目的，具有较强的理论性，其诊断结论的确定性较差，验证也比较困难。一般性故障只须进行常规诊断，而重大故障或反复出现的故障应进行深层次诊断。

一定的故障现象必然与一定的故障原因相联系，分析现象与原因之间的内在联系是故障诊断的中心工作。在复杂的故障中，现象和原因之间往往显得错综复杂，这就要求诊断人员必须具备良好分析推理能力。因此，逆向分析、逻辑推理、逐步迫近是故障诊断最基本和最实用的思想武器。

当然，同样的故障现象可能产生于不同的故障原因，相同的故障原因也可能产生不同的结果，例如，空气滤清器堵塞，可导致发动机动力下降、温度升高和油耗增加等故障现象，而上述故障现象也可能出自供油系统、冷却系统、润滑系统工作不良或配气机构零部件磨损过大等原因。因此，诊断人员还须学会用辩证的方法去分析和解决问题，善于在复杂的系统中抓住主要矛盾，识别出主要因素。

3.2 故障诊断的分析工具

借助故障分析工具利于诊断人员把握全局，有条不紊。仅靠“跟着感觉走”，则容易误入歧途。常用的分析工具有因果图、故障树和流程图等。对同时有多种现象和多种可能因素的复杂故障，有经验的诊断人员可根据每个故障现象和每个故障因素之间的亲密程度进行赋值，建立数学模型进行概率分析。

3.3 诊断方法

3.3.1 准备阶段

在准备阶段，最重要的工作是掌握原理，弄清现象。熟练掌握诊断对象的构造特征和工作原理是进行具体诊断和分析的前提，否则只能是瞎摸。进行深层诊断时，诊断人员还必须掌握相关知识，具备综合分析能力。而弄清现象是进行诊断的依据。对机手或其它人员反映的情况要进行仔细的核实，而最好的方法就是诊断人员亲自操作试机。

在熟悉原理，抓准现象后应进行必要的推理分析，抓住重点，缩小查找范围。同时，要善于利用因果分析图等分析工具进行辅助推理分析，做到掌握全局，避免遗漏。

3.3.2 查找阶段

(1)坚持“由表及里、先简后繁”原则，少走弯路

在查找故障的过程中，必须坚持从简到繁的基本原则。具体要求就是要做到由表及里，先易后难，先低压后高压，先控制后主流。即把容易查找或能够准确判断的因素先期进行排查，避免出现“小题大做”的情况。在使用测量和试验手段上也要优先选择简单易行的方法。如液压故障诊断时，优先进行压力测量，最后才考虑使用流量试验。对发动机负荷变化引起的明显的转速变化和排气颜色变化也完全能够通过操作人员的耳目直接感知。

(2)注意抓住重点，集中突破

要注意识别系统的串、并联关系，善于分区域、分段落进行检查。对能够准确判断或排除故障范围的检查项目，可安排重点检查，这样有利于尽快缩小查找范围，做到集中力量，有的放矢。诊断过程中要不断把已确定或排除的因素和最新的故障现象进行进一步的分析判断，以便更好地选择下一步行动。

(3)重视测量和比较所规定的条件，避免出现误判

在查找故障的过程，进行必要的测量和试验往往很有必要。但在实际工作中，测量和试验的条件(如发动机水温、油温、转速、液压油粘度、温度、操作状态和环境温度等)往往容易被忽视，这样就有可能对测试结果产生重大影响，有时甚至会导致相反的结论。另外，测量和试验过程中除要观察和记录特定操作状态下的参数和状况外，还特别要注意观察不同操作动作及其转换过程中被监测参数的变化趋势。

3.3.3 “听诊器”原理的应用

在现场施工出现故障，因为客观情况，往往不具备利用设备诊断的条件，需要维修人员凭借丰富的经验或借助于简单工具、仪器，应用“听诊器”原理来进行检测。“听诊器”是凭人的感官及其长期积累起来的感性经验对设备状态进行定性判断。即对任何一台设备进行诊断，诊断人员到现场，通过问、看、嗅、听、摸等方法了解设备的情况，通过感官获取有关的信息，作出初步的评估。但感官判断的最大缺陷是缺少“量”的评估，纯粹凭感性经验分析问题，主观因素左右评判结果，可靠性差。

3.3.4几种简易的判断方法

(1)部份停止法：即人为使设备的某一部份停止参与工作，观察变化，来进行对比试验的方法。如多缸发动机用“断缸法”来判断某缸工作的好坏，或异响来自那一缸。

(2)交叉对比法：对调相同性质的管路，或调换某两个相同或同类零部件，或用正常的零部件替换有怀疑的零部件进行对比，从而判断被试零部件是否存在问题。

(3)短接隔离法：即把有怀疑的元件的输入端和输出端直接连通起来进行对比试验。这种方法适用于流程性系统，如怀疑滤芯堵塞时可以取掉滤芯进行试验。

(4)截止隔离法：即用截止装置在不同的流动节点处进行分段隔离，或代替执行元件进行制动，来进行对比试验。这种方法适用于流程性系统，如怀疑液压马达内漏造成工作压力不足时，可以用截止板堵塞马达来油管模拟“零内漏”来进行对比试验。

(5)强制状态法：对某些自动调节元件，用人为的方法取消其自动功能，强制其处于某种特定的状态，以减少可变因素来进行对比试验的方法。

(6)试探调整法：在怀疑某个零部件调整不当时，可以进行试探性调整，但调整无效时应恢复原来状态。

(7)同类机型对比法：当无法确定特性数值或状况是否属于正常时，用正常的同类机型相应的数值或状况进行对比。

3.3.5智能电子监测系统

这种诊断方法主要是通过安装在工程机械各部位的传感器，自动监测机械运行的工作状况，循环测量设定的参数，当机械工况出现异常情况时，监测系统根据预先设定的数据(报警值)分三级发出光或声光报警。它的工作原理是通过安装在各部位的传感器把机械各部位(油路、气路等部位)的工作参数――锰度、压力等物理量，转换成电量、电压或电流，经过前置放大器转换成电压量，输到主机相应的输入口，主机采用单片计算机作微处理器，应用计算机技术对输入信号进行实时数据处理，并输出相应的信号，实施显示和报警，提醒操作人员有可能会发生机械故障，需及时处理，防止事故的发生。

4. 几种应急维修技巧

4.1 设备修理时，经常会遇到螺栓经过多次拆装，六角头出现磨损，扳手挂不住螺栓头的现象，此时，如果操作空间允许，可以拿一把锤子，用力在螺栓头上敲击几下，使螺栓六角头呈现被墩粗现象，再使用梅花扳手套在六角头上，慢慢拧下。这种方法如果仍不能奏效，可考虑找一把小管钳，慢慢拧下螺丝。在安装时，该螺栓必须考虑更换。

4.2 在设备修理工作中，常会遇到原本属于过盈配合的部位，比如轴承内圈和轴之间或轴承外圈与孔之间，由于出现磨损而松旷，又不能对轴或孔进行加工，此时可以采取的办法是，在配合部位的轴(或孔)上，用尖头錾子凿出一些凹坑，整个接触面布满，然后进行装配，能够取得不错的效果。

4.3 使用滚珠轴承的连杆轴承常易损坏，损坏后轴承外圈仍镶在连杆孔内很难取下，而硬打硬敲又易使连杆损坏。这时，可将连杆夹于台钳上，选用重型套筒扳手中的套头，一侧使用比轴承外圈稍小的套头顶住轴承外圈，另一侧用比连杆轴承孔尺寸稍大的套头顶住连杆孔侧面，然后逐渐加力夹紧台钳，这样轴承外圈就会慢慢被压出来。没有台钳时，也可采用这两种套头顶好后，放在坚实的地面上用锤子轻轻敲击取下外圈。

4.4 装载机、挖掘机等设备各销轴处销套因长时间使用或缺乏润滑而损坏，更换时如不注重方法，常使销套安装不到位，造成端部损坏而无法使用，造成不必要的损失和时间浪费。对此，可将销套套在对应的销轴上，将销座孔中涂抹适量润滑脂，再将销轴穿人销套座孔对中定位，而后用手锤锤打销轴端头，使销轴头部将销套压入销套座孔内。此法不损坏销套、不产生歪斜，简单可靠。

4.5 变速箱、差速器、各种泵等箱体的接合表面常用密封垫片密封，并在垫片上涂一层耐油密封胶以增加密封效果，但如果一时没有密封胶，也可使用油漆代替;油漆的粘性较大并干后变硬，使密封可靠，效果较好。如轮式装载机后桥差速器故障，修理后安装时由于没有密封胶而在后桥盖密封垫上涂上一层油漆，经使用证实效果很好。

4.6 清洗发动机油底壳、机体内表面或者变速箱时，假如铁屑和杂质太多难以洗净，可以用适量的面团粘吸，可以较为彻底的清洗。家庭用的洗洁精，可以用来清洗机械零部件，尤其适合清洗橡胶零件，洗后不会发生溶胀和变形现象。用洗衣粉加锯末清洗沾有润滑油的零件，可以取得非常好的效果。

5. 几种能够在工程机械修理中应急代用的日常生活用品

5.1 当汽油机化油器的浮子破损时，可以用热水瓶的软木塞改制临时代替。

5.2 假如机动车的制动液泄漏流失，而身边没有备品，可以用白酒或一定浓度的肥皂水临时代替。

5.3 假如发现蓄电池电解液液面过低，为防止极板硫化，可以购买市场的纯净水、蒸馏倒入蓄电池内，注意在购买后一定要看一下包装上的说明，如添加有其他辅料则不可使用，切记千万不可使用矿泉水。

5.4 假如拆卸磁电机时不慎丢失高压触点炭棒，造成磁电机不能产生高压电，可以用干电池的炭芯磨短一段代用。汽车分电器盖中心电极碳棒损坏或丢失，可以用5号干电池中的碳棒稍磨后代用。

5.5 可以用洗净的丝瓜络或海绵代替空气压缩机或小功率柴油机空气滤清器的铁丝滤芯。

5.6 如果橡胶油封的自紧弹簧过松，可以用加添橡皮筋的方法予以弥补。

6. 结束语

科学合理的故障诊断方法和处理措施，能快捷、准确地判断机械设备故障部位和处理故障，有效地缩短待修时间和维修周期，提高利用率，为加快工程施工进度、降低工程成本、提高企业经济效益起着重要的作用。

工程机械故障诊断系统研究:关于工程机械故障诊断与处理的实例探讨

摘要：机械设备现场出现故障分析、判断，逐一检查找出故障点，及时排除故障。

关键词：故障、现象、诊断、排除故障

现代施工建设都是工期紧张，要求施工现场挖掘机、装载机等机械设备使用循环连续性很强，但使用过程中经常出现故障，如果不及时处理就会影响现场正常使用，甚至出现停工现象。现就现场出现的几例故障诊断与处理探讨如下：

一、 日立zx230挖掘机：

1、故障现象：经常产生高温，甚至发动机开锅，继而出现全车动作缓慢现象。

2、分析：经过检查仪表显示数据看出：先导油压冷车时是2.2MPa，热车时是1.2MPa，而标准压力为3.5MPa。显然先导油压损失较大，控制压力达不到要求，导致全车动作缓慢。

首先判断是信息阀（铝制）阀体内泄，压力降低无法工作。水温过高判断把水箱换掉，把风扇护圈装好。

处理过程：把液压系统的信息阀更换为新阀，测试先导压力可以达到3.5MPa左右，挖掘、回转动作速度快，不缓慢了，但行走又出现没有的现象，还是产生高温。

检测行走操作手柄下的先导阀压力，发现不行走时就没有压力，或者压力上来很慢，感觉是压力油没有过来？然后把行走先导阀拆下来检查，发现行走先导阀阀杆磨损，肉眼观察阀体孔磨损好像有点椭圆。清洗后安装又试机，还是出现行走没有，40多分钟开锅。

检查液压系统主压力是41MPa，有点高。把液压主溢流阀拆下检查，发现阀体里面有好多铁沫油泥，很脏，清洗，把系统压力调整为35MPa。

继续检查，让修理工把液压泵排量又调下来一些。把液压油温度调出来继续试机。发现液压油温度也是一直上升1小时左右就到90度以上，把机子停2-3分钟，液压油温度就下来，水温也同时降下来，这样试了几次后，下午一直干了2个多小时。

没有行走时，把液压锁杆来回动几下，行走就又可以行走，且速度也可以。又怀疑是否是液压锁杆阀有问题。

拆下液压锁检查，没有什么问题，它的的作用是把液压操作先导油路断开和打开，使液压操作锁主无法操作和打开油路液压动作，没有问题。那还是行走先导阀块出现问题，磨损后或者阀杆发卡，不能打开油路，动几下液压锁杆，使先导压力油冲几下把行走操作阀打开，行走就又正常，判断还是行走先导阀有问题。行走先导阀阀体是铝制的，遇到铁沫就磨损很快，和信息阀一样出现问题。

把液压油温度控制下来，就没有再发生开锅现象，看来是液压油温度太高引起的水温过高。只有想办法解决液压系统的温度才能彻底解决高温问题，清洗水箱，加大散热面积，把引擎盖打开等。

让司机继续再试挖掘机，主要把液压油温度观察好，高了就停下动作2分钟左右，再把行走试一下。

经过2天的试验，挖掘机可以工作，要把液压油温度降下来，就要彻底把液压系统检查一遍，检查每个部件，很可能是液压系统里局部产生了溢流或者内泄，摩擦产生高温。

二、 柳工225挖掘机

1、 故障现象：在工作三四十分钟后突然熄火，启动后再工作一会后还是突然熄火。

2、故障分析：发动机突然熄火可能的原因有：柴油油路不畅；空滤芯堵塞；高压油泵突然断油。

3、故障检查：首先检查燃油箱是否有油，检查有油；检查燃油滤芯，换新滤芯。经过试车还出现此故障。第二：仔细观察发动机在熄火瞬间高压油泵的动作。经现场查看，发动机转速、功率正常，突然熄火时，发动机转速不下降，就直接熄火，应该不是负荷太大引起的，大负荷时不憋车，但是发动机突然熄火，判断是油路突然断油造成。

检查熄火继电器，线路没有断掉、破损情况，经过拔掉、重新插后，再试机子，在发动机温度达到80度多以上时，历时40-60分钟左右，没有出现突然熄火故障。问题基本排除，要在工作中继续试机。

原因就是高压油泵上的熄火开关电磁阀线路接触不好，造成断开后就把油路断掉，发动机自动熄火。

三、WA320装载机故障

1、故障现象：突然出现档位失灵，只有前进挡，无论挂前进挡还是后退档都是只能前进。

2、现象分析：首先检查先导电路，然后检查先导电磁阀是否正常，最后检查档位换向阀。

3、故障排查：首先电工排查电路继电器都是好的，把其它正常动作的继电器换到前进挡上还是那个问题；再检查到换向阀的电磁阀互换后同样问题，没有变化，判断电路、电磁阀等应该没有问题，应该是档位杆卡死在前进挡上。判断是换向阀出现故障，要求维修人员把换向阀拆卸下来清洗，发现阀芯内部不干净，清洗干净后安装试机，前进、后天档位都有了，故障排除。

结束语：从以上机械设备故障处理过程来看，现场工程机械出现故障都不是单一的，也不是书本中罗列的故障，往往是机械设备各个部件、各个系统相关的连锁反应，首先要仔细观察故障现象，才能准确分析故障现象发生在哪些相关的系统、部件、部位上，再根据分析以及工作原理从简单到复杂逐一检查，最后找出故障点，排除故障。

作者简介：吉小库，男，1969年10月出生，1995年毕业于西安公路交通大学筑机系工程机械与起重运输专业，工作单位是中铁一局五公司，一直从事铁路、公路施工机械现场管理。

工程机械故障诊断系统研究:工程机械故障诊断研究

摘要：

主要分析了工程机械曲柄连杆机构的故障以及产生故障的原因，诊断曲柄连杆机构的故障，最后着重探讨了应对曲柄连杆机构故障的一些排除方法。为解决发动机故障提供参考意见。

关键词：

曲柄连杆机构；工程机械；故障诊断；排除方法

1工程机械曲柄连杆机构故障现象及原因

1．1活塞敲缸现象及原因分析

（1）现象。当发动机在工作时，气缸壁与活塞碰撞，从而发生出声响，则称之为活塞敲缸，主要现象表现为：当发动机在运转时，发出“当、当、当”节奏声音；随着发动机温度升高，异常的响声会逐渐减少或者消失；发动机排出蓝白色的烟色。

（2）分析原因。首先第一点，是因为气缸壁与活塞之间的间隙原因。当发动机在工作时，活塞顶部会有气体压力存在，在作功和压缩过程当中，排气和进气两个行程要小于气体对活塞的作用力，在作功过程当中，转过共线位置时候的连杆会呈现出倾斜状态，从而活塞会出现侧压力，这时候活塞一侧就会被压在气缸壁的左边。压缩过程中，活塞顶部有压缩气体压力存在，转过共线位置一直到越过止点时，压缩气体会将活塞压在气缸的另一侧。因此，引起气缸壁与活塞之间的间隙原因主要在于气体压力作用导致的，将活塞压在气缸壁上，当活塞运动时就会发生响声，会导致气缸壁与活塞的磨损。连杆扭转的原因，连杆承受着惯性力、气体压力、旋转离心力等，主要是做摆动较高速的长杆，由于连杆受力原因多变，容易导致连杆出现扭曲现象，如果发动机在不正常的燃烧情况之下，会造成连杆弯曲，之后连杆两端的轴线就会出现不平衡状态，连杆回转也不会在同一平面内，连杆活塞与活塞销摆动时候，会与气缸壁发生碰撞而发出异响。

1．2活塞销响

（1）现象。活塞销响的现象主要发出“咯儿”响声，而且声音比较尖锐，当怠速较高时候，这种声响较为清晰。

（2）原因分析。活塞销主要承受着冲击负荷，压紧活塞销，从而在运转时产生磨损。久而久之，由于修理不当导致增大配合间隙，当间隙增大到一定程度，活塞运动时，其方向、加速度大小也由于活塞位置而发生相应的改变，活塞销与活塞的压紧也会产生相应的变化，从而发出撞击的响声，如果没有润滑油的时候，活塞销的异响就会更加的清晰明显。

1．3连杆轴承

（1）现象，连杆轴承会因为轴径与连杆轴承之间的碰撞，而发出声响，当发动机工作时，会发出“当”节奏金属敲击声音，单缸断火之后会消失或者减少响声，随着负荷量逐渐的增大而响声也会逐渐的增大，转速提升会伴随着机油压力下降现象。

（2）原因分析。发动机工作时，由于连杆轴承与轴径配合间隙过大，导致连杆轴承发出异响，主要原因是因为磨损、连杆螺栓松动、修理发动机时，配合间隙不当导致间隙过大，致使连杆轴承发出响声。

1．4整体式曲轴主轴承响

（1）现象，发动机加速较为突然，敲击声会发出“刚”声响，严重时还会发生机体振动现象，随着负荷增大响声也随之而增强，较近的两个缸位断火时，声响会消失或者是减弱，并会伴随着机油压力下降现象。

（2）原因分析。在正常工作当中，曲轴主轴颈与轴承发生磨损，导致过大配合间隙，磨损缓慢且平稳，大部分都发生在损耗期间。由于发动机润滑系统故障、发动机温度升高、润滑油质量较差等原因，致使润滑油不良，便会在磨损进程中导致增大配合间隙。此外，曲轴主轴承盖螺栓松动也会导致增大间隙。

1．5曲轴轴向窜动声响

（1）现象，比较于曲轴主轴承声响，曲轴轴向窜动声响与曲轴主轴承声响有些类似。

（2）原因分析。轴承轴向间隙必须要有，但是有了间隙之后，由于受到轴向的影响，会导致曲轴前后窜动。为了限制窜动，一般会采用止推垫安装在曲轴上，当发动机工作时，曲轴止推垫必然会产生磨损，如果止推垫磨损必将会增大轴向间隙，会因为前后窜动而发出声响。

2工程机械曲柄连杆机构故障诊断与排除

2．1活塞敲缸故障诊断与排除

诊断活塞敲缸故障，要根据现象对活塞敲缸情况就进行确定，拆下喷油器，向气缸注入机油，撬动飞轮，估计机油流入活塞周围间隙后启动发动机。如果活塞敲缸响声消失，则说明是活塞敲缸故障。如果在早期就发生活塞敲缸故障时，主要原因是因为活塞销、活塞销衬套、连杆轴承过紧，从而导致活塞产生拉伤，这时应当进行单缸断火实验，如果断火之后异响消失，则表明有活塞敲缸，应当深入检查，采用针对性的措施来排除故障。如果在使用阶段发生故障，大部分的主要原因在于连杆变形原因，进行单缸断火实验，断火之后如果异响没有消失，说明是由于连杆变形引起的活塞敲缸，应当进一步深入检查和校正。如果在损耗期间发生活塞敲缸，随着温度变化而不断变化响声，排气管有蓝白色的烟，大部分是因为气缸壁与活塞磨损造成过大配合间隙，应当立即检修发动机。

2．2活塞销响故障诊断与排除

活塞销响故障发生，一般都是在损耗阶段，如果具有较高怠速，或者是油门抖动时，产生的异响是非常明显的。发动机温度逐渐升高，活塞销响的异响也随之而不断增大，单缸断火时的异响有变化。如果出现以上现象，则可以诊断为活塞销响。拆卸之后应当对其进行检查，对其进行更换，使得活塞销配合间隙符合要求。

2．3连杆轴承故障诊断与排除

如果在正常使用阶段、早期故障期间发生连杆轴承响声。大部分是因为连杆螺栓松动原因，堵塞了润滑油路、连杆轴承装配不恰当等原因。单缸断火实验之后，对缸位进行确定，如果单缸断火之后响声消失或者逐渐减小，则表明这个缸位有故障，否则表明故障在其他缸位当中，应当继续检查。如果在损耗期间发生连杆轴承异响，并且伴随着机油压力下降现象，表明每个缸位连杆轴承有过大的间隙，应当及时修理发动机。

2．4整体式曲轴主轴承响诊断与排除

如果发生在正常使用阶段，或者是早期阶段，曲轴主轴承响大部分是因为个别轴承盖松动，或者是润滑油路被堵塞，使得轴承磨损从而导致出现过大的间隙。这时候采用相邻的两个缸位进行断火实验，对缸位进行确定，如果断火实验时候响声消失或是逐渐减小，则表明这两个缸位轴承有响声，如果在损耗期间发生整体式曲轴主轴承响，伴随着机油压力下降现象，则说明轴承之间的间隙过大，应当对发动机进行全方位维修。

2．5曲轴轴向窜动声响诊断与排除

一般在使用很久之后，才会发出曲轴轴向窜动声响，怠速时候就能听到很清晰的“刚”金属响声。如果踩下离合器踏板就会减少异响，或者异响消失。这表示曲轴轴向窜动响。如果发动机在停转状态时，可以撬动飞轮，安装百分表测量，如果曲轴轴向窜动测量超过一定范围或者是数值，则说明曲轴轴向窜动出现异响，应当立即更换曲轴止推垫。

3总结

综上，采用图文结合的方式，介绍了发动机异响故障诊断方法以及排除方法。以实际情况，主要从工作原理、结构以及检测故障三方面进行了详细的论述。针对以上异响诊断，必须充分掌握异响的规律以及诊断方法，只有对这两方面进行熟悉了解，异响故障以及排除就容易得多。

作者:刘华平 单位:山西路桥建设集团有限公司阳泉分公司