工程机械故障诊断技术的现状和发展趋势

工程机械故障诊断技术的现状和发展趋势龚雪，张克仁合肥 2 00 ) 3 6 1 (徽建筑工业学院，安徽安

[摘要]介绍了我国工程机械故障诊断技术的研究现状，阐述了工程机械故障诊断的方法，提出了工程机械故障诊断技术的发展趋势及需要进一步研究的问题。 [关键词]工程机械；故障诊断；发展趋势

[中图分类号]T 6 U

[文献标识码]B

[文章编号]10—5X(00 1—030 0 154 2 1)209— 3

Cu r ntr s a c nd t e n f u td a n sso o s r c i n ma h ne y r e e e r h a r nd o a l i g o i f c n t u to c i rGONG e,ZH ANG -e Xu Ker n

工程机械多系露天作业，受风雨、日晒、粉尘

时通过与该机相配的专用检测仪 D x r E,可自动诊断机器的故障。

等影响和侵蚀，工作环境恶劣，故障频繁发生，因故障停机带来的损失十分巨大。随着施工规模的日 益扩大，工程机械趋向大型化、高效化、自动化和连续化，结构也日趋复杂。传统的人工或半自动化故障诊断方法已经落后，严重影响工程的进度和质量，所以开展工程机械特别是对核心部件的故障诊断的研究十分必要。

此外，德国利渤海尔公司开发的液压挖掘机Lto i系统[,美国凯斯公司在 2 B i nc r 2] 1、C系列装

载机上采用的计算机监控系统，瑞典沃尔沃公司用于 L系列装载机上的 Mar软件包，L i ti s e a公司采 c用 G S技术的 D zr 0 0导航系统和 Tr l P o e2 0 i e的 mb

St s nGP i Vio S系统等，都具有故障诊断和报警 e i功能。

1国内外工程机械故障诊断技术的现状 国外对工程机械故障诊断系统进行了大量的研究，已经取得了较为成熟和完善的技术成果，并广泛应用于产品中。如德国 0&K公司开发的 B RD O 电子监测系统，能监测与液压挖掘机作业和维修有关的全部重要参数，利用微处理机检查挖掘机作业数据、快速监测、评估和显示所计算的数据，可识

国内在工程机械的故障诊断方面的研究起步较晚，但发展较快。近年来，很多高等院校、科

研单位在工程机械故障诊断理论与方法的研究方面取得了很大进展。如西安交通大学首创的全息谱理论， 全面集成机器振动的幅、频、相信息，显著提高了故障识别率[;清华大学针对滚动轴承故障振动信 3 号的强噪声背景以及现实中不易获取大量典型故障

别发生故障和超出极限值的趋势，在重大事故前显示报警信息。美国卡特彼勒公司利用 GP、GI S S和 GS技术并将其计划命名为“矿铲土运输技术 M采系统 ( T ),它包括多种多样的技术产品，如 ME s”无线电数据通信、机器监测、诊断、工作与业务管

样本的特点，将柔性形态滤波技术用于滚动轴承的缺陷诊断中，局部存在缺陷的轴承振动信号经过柔

性形态滤波后，既可以有效地提取出信号的边缘轮廓和信号的形状特征，同时又具有稳健性_。 4]在实际应用方面，2纪 9代以来，浙江 0世 O年大学和同济大学等高等院校开始从事工程机械故障诊断方面的研究，并与长江挖掘机厂、广西玉林柴油机厂等企业合作开发完成了工况监测系统，实时[收稿 E期]2 1—0—0 t 00 8 5[通讯地址]龚雪，安徽省合肥市安徽建筑工业学院

理软件和机器控制等装置[。日本日立公司在 z 1]—AX S系列液压挖掘机上安装了电子监测与故障诊 I断系统，可对挖掘机 4 0种以上的作业状态进行实时检测，包括发动机机油压力、冷却水温度、燃油

油位、液压油油位、空滤器堵塞、发动机转速、液压流量和所有电气系统参数，并具备报警功能；同

建筑礼拭 21.2( 00 1上半月刊)

专题论述SURVEYI NG…

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监测液压、发动机、电气系统运行状态参数，并在液晶显示屏上显示，当检测到故障信息时，通过声、光、图像进行报警。2 0 0 5年，柳工完成了国家 8 3项目“载机远程服务系统与智能化挖掘 6装机”,建立了柳工专用网络、挖掘机 G S硬件平台 P

作油液中。这些磨屑能够表达相应的磨损表面的状况，对工作液体取样并分析就可以对元件表面磨损状况进行无损检测。目前油液的光谱分析技术和铁谱分析技术应用比较广泛，光谱分析分析速度快，

诊断方便、准确，用于磨屑粒径小于 1的磨适 Om损状态分析；铁谱分析技术用途广泛，尤其在发动

及专用软件，可以实现远程数据传输、故障诊断、遥控定位、锁机等功能。三一重工研究院自主研发完成了基于 GP RS的远程监控平台，利用全球卫星定位技术 ( P ) G S、无线通讯技术 ( RS、地 GP )

机液压系统、运输机械状态监测和故障诊断方面更具优越性，利用铁谱分析技术与现代传感技术、神经网络结合的技术将有十分美好的前景。2 1 3温度监测诊断技术 ..温度与工程机械的运行状态密切相关。一方面

理信息技术 ( S、数据库技术等信息技术对工 GI)程机械的地理位置、运动信息、工作状态和施工进度等实施数据采集、数据分析、远程监测、故障诊断和技术支持。近年来，许多工程机械企业，如山河智能、一拖、柳工、徐工、厦工、中联、三一、 福田、山推等集团都相继研究开发了工程机械电子监控系统。

温度是表征故障的一个特征参量；另一方面，温度也是引发工程机械故障的一个重要因素。如工程机械的液压系统在使用过程中经常会出现温升现象， 若温度过高将影响零件材质和性能，引起故障。因此，通过测试工程机械设备各部位的不同温度或温度变化，可以识别系统的运行状态的变化。 工程机械由于工作环境恶劣，经常处于暴晒或

2工程机械的故障诊断方法工程机械运行的状态千差万别，出现的故障多种多样，采用的诊断方法也各不相同。近十几年

雨雪的露天作业，环境温度影响监测系统温度，因此需对测量数据进行修正和补偿，减少温度误差，

来，模糊诊断、故障树分析、专家系统、人工神经网络等新的诊断技术不断出现，故障诊断技术逐步向智能化方向发展，但是传统的故障诊断方法在工

提高测试的准确度。在温度测试中除常规使用的热电阻、热电偶等接触式测温仪外，目前在一些特殊场合使用红外非接触式测温，具有探测距离远、检

程实践中仍得到广泛应用。2 1常用的传统故障诊断方法 .

测速度快等优点。 2 14其他无损检测技术 ..无损检测技术是对

机器零部件和结构件 (金属

2 1 1振动监测诊断技术 ..

振动监测诊断技术是通过检测设备的振动参数及其特征来分析设备的状态和故障的方法 _。工程 5]机械在运行过程中要产生振动，振动信号是设备状

和非金属 )进行非破坏性检测，以期发现表面和内部缺陷的一项专门监测诊断技术，是涉及多学科、多内容的综合技术。目前应用最广泛的无损检测方

态信息的载体，它蕴含了丰富的设备异常或故障的信息。振动特征是设备运行状态好坏的重要标志， 对工程机械主要部位的振动特征参量如位移、速

法有光学检测法、渗透检测法，磁粉检测法、涡流检测法、射线检测法、超声波检测法和声发射检测法等_。在工程机械故障诊断中，无损检测技术是 5]探求故障根源和机理，预测隐患的重要手段。2 2现代智能故障诊断方法 .

度、加速度、转速及相位值由传感器进行测定，通过时域波形分析、振动频谱分析、时间序列分析、

倒频谱分析、共振解调技术、全息谱分析等多种方法，得出能够反映故障状态的特征信息谱图，用以确定各种故障的内容和性质。振动监测诊断技术在

22 1故障树诊断方法 ..故障树诊断方法是以研究系统中最不希望发生的故障状态 (果 )出发，按照一定的逻辑关系从结

机 …… 此处隐藏：5319字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……