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农机设备诊断技术研究StudyOnDiagnosisTechnologyOfAgriculturalMechanicalEquipment农机设备诊断技术研究殷梦杰，刘淑霞（河北农业大学机电工程学院河北保定071001）摘要：随着农业机械化水平的提高，农机类型逐渐增多，农业机械的使用者也逐渐增多，农机成为促进我国农业发展的重要部分。农业机械的利用率以及各种各样的机械故障也成为我们关注的重点。该文介绍了农业机械设备在操作使用中常见的机械故障，分析其原因，介绍相应的诊断方法并对一些常用农机进行修复处理，以达到延长农机具的使用寿命，增加农业产量的目的。关键词：农业机械；故障原因；故障诊断；1.农机常见故障（1）偶发性故障它是毫无规律下发生的,不可预测,比如由于意料之外的超负荷或违章操作等。这类故障一经发生，往往具有很大的危害性，因而操作人员要严格按操作规程进行，并养成良好的操作习惯，尽量改善机械设备操作环境，偶发性故障是可以减少和杜绝的。（2）规律性性故障规律性故障是按照机器设备的运行情况，阶段性的发展产生的，比如由于发动机气缸磨损而引起的功率不足，由于密封圈磨损而引起的泄露及由于温度升高造成的轴承卡死等现象，分析判断如下：1.泄露故障此类大多发生在法兰、阀门、压盖和管接头的密封部位，也有少数是由于机体或管材本身的缺陷造成的，发生泄露的原因是密封部位不严密。2.温度局部过高温度过高，反映了轴承等摩擦部位的工作状况失常，或者是冷却润滑和导热性能发生问题，检查时，应根据机器的具体情况和所处条件分析判断，及时更换轴承并疏通油路，与此同时，齿轮箱内的油量过多或齿轮负荷超限及润滑油品质的劣化和清洁度降低，也是造成温升过高的不可忽视的原因。3.零部件松动这类故障多发生于以螺纹连接的部件。产生螺纹连接的松动大多是由于长期振动引起的，尤其是冲击负荷大和温度变化大的情况下更易发生，螺纹连接件的轴线方向与机器振动方向一致时,最容易发生松动，而其轴线方向与机器振动方向垂直时，则松动不易发生。4.旋转机械的振动故障旋转机械的振动故障可按有关标准来横梁。过大的振动将造成机器零部件的损坏，降低机器的工作精度，引起振动的原因很多，有旋转体不平衡、联轴器对中性不好、连接件松动等。振东的大小凭手的感觉可粗略估计其程度找出发生振动的原因并及时排除。5.噪声故障随着环境保护事业的发展，对机器设备工作时的噪声也引起了人们的普遍重视，并提出了一定的要求和标准，机器的噪声是由于流体直接冲击大气，物体相互摩擦或机械振动等原因产生的，如发动机的排气噪声、齿轮传动的啮合噪声以及滚动轴承的噪声，通过多产生噪声的故障原因进行分析，找到源头，从而为降低噪声提供依据。2．农业机械故障形成原因2.1自然磨损农业机械在受到外界及自身各种无法避免的因素的影响时所产生的磨损。例如零部件的磨损、材料化的问题，虽然至今还无法彻底解决也无法避免，但可以通过良好的保养方法对他们进行提前的预防和维护，避免故障的发生。2.1.1曲轴与轴瓦的磨损(1)烧瓦。烧瓦现象一般是由于机油不足或机油变质而使轴与轴瓦之间产生剧烈摩擦，机械温度骤升，机油粘度特性减弱，轴与轴颈间不易形成强力油膜，最终导致烧瓦。造成此现象的原因很多，例如:农业机械不间断地进行高速运转;机油变质或机油严重不足;大修后曲轴轴颈与轴瓦之间的间隙不再符合技术标准;曲轴磨损破坏了曲轴轴颈表面的耐磨层;及冷启动操作不当等。(2)轴瓦合金脱落。当发动机没有按照使用规则正确使用时，轴颈与轴瓦间直接接触的表面发生剧烈摩擦，两接触表面上微观凸起处在交变应力作用下发生疲劳破坏产生裂纹，引起机油不断渗入裂纹所产生的液压作用使疲劳裂纹不断扩展，最终导致轴瓦合金的脱落。(3)轴瓦擦伤。轴瓦与轴颈两接触表面间的机油主要起润滑、冷却的作用。如果机油不足，则会严重削弱两摩表面间的冷却、润滑效果，因此轴瓦擦伤主要发生在轴瓦与轴颈之间的润滑油膜突然破裂的瞬间，此时轴瓦和轴颈之间由于润滑不足产生摩擦而划伤表面，形成沟槽等痕迹。(4)轴瓦剧烈磨损。此现象主要发生在农业机械突然启动或突然加速而又缺油的瞬间，此时两表面间发生直接摩擦而没有任何机油和润滑油对其进行保护作用，因此导致轴瓦的剧烈损。2.1.2活塞与气缸的磨损(1)机油不合技术要求导致气缸磨损。对于某种特定农机设备诊断技术研究StudyOnDiagnosisTechnologyOfAgriculturalMechanicalEquipment的农业机械而言，应该针对相应的季节以及相应的工作环境对其使用相应的符合技术要求的机油，不能只从节约成本的角度出发而使用低级别、低质量的润滑油。(2)气缸与活塞的质量及其装配精度。工作人员在选择装配时也一定要对气缸和活塞环的产品质量和装配精度进行严格的考核，否则也同样会使气缸早期磨损。(3)低温下启动。在东北地区，农业机械设备长期处于低温环境下工作，机油具有极大的粘性，无法通过飞溅使润滑油甩到汽缸表面，因此就无法在气缸及活塞环表面形成润滑油膜，此时就极容易发生拉缸，粘缸的现象，使气缸过早磨损。如果在某种特殊的情况下不得不低温启动，又要防止此种现象的发生，最好在启动时采取预热措施。(4)不洁空气进入气缸。当遇到恶劣环境时，农业机械在田间运行就很容易将大量风沙卷入到机械内部的零部件中，这些杂质极容易损坏气缸及气门组件，由于轴承等的转动作用又会导致这些沙土进入到润滑油中，若杂质进入到润滑系统，则将会加速更多零部件的磨损.。2.1.3振动在机械的长期运转过程中，由于不停地受到振动的作用，使得利用摩擦力固定的紧固件逐渐发生松动现象，例如，螺纹连接的松动，联轴器的振动等。2.1.4疲劳破坏农业机械工作时，其内部的很多零件都是在交变循环的载荷作用下工作的，当交变应力和循环的次数超过零部件的疲劳极限时，零件表面就会产生裂纹或点蚀，然后逐渐扩大，直至零件发生断裂或剥落。例如，齿轮、滚动轴承表面金属因应力集中产生的麻点，轴类零件一直受到对称循环应力导致弯曲或折断。2.1.5材料老化当一台农业机械超过了额定使用期限后，机器的各个零部件都会因为工作时间过长而容易发生故障或降低了其工作效率，同时也会因为各零件之间的磨损越来越剧烈，因而降低了零件之间的配合精度。例如，轴类零件的磨损，油路阀门的堵塞等现象。2.1.6阻塞阻塞一般是由于油底壳过脏或由于机体内运行温度过高使合成冷却机油产生胶质而导致的，因此农业机械应在运行50000km左右时及时对油底壳进行清洗，同时还应时刻检查并提高机械设备的冷却性能。2.1.7塑性变形当机械零件所受到的外载荷作用超过了材料的屈服极限时，就会发生塑性变形。机械的零部件一旦发生了塑性变形，其形状和尺寸将永远不会再恢复原来的状态。2.1.8热损坏指机械零部件被烧焦和烧穿的现象。2.2人为故障2.2.1作业现场条件差最为典型的现象例如，工作环境恶劣，风沙泥土多，施工场地崎岖不平。在这样的环境下工作，灰尘和泥土很容易进入零部件和润滑系统中，加速零部件的磨损，同时更容易堵塞油路，增加了故障发生的频率。2.2.2劣质运行油料的影响长期使用劣质油料，会明显降低农业机械的使用寿命，增大发生故障的概率。使用高质量的燃油，不仅减小发动机的磨损，而且可以避免油路的堵塞。(1)设计制造的影响。对一台农业机械的结构进行设计时，不仅要使其结构合理，还要使零件的强度满足要求，否则机械就会缩短其使用寿命。此外，对零部件的材料和加工工艺也有一定的要求。制造时，如果零件表面质量太低，或零件内部有裂纹，都会使零件提前损坏，进而导致机械发生故障。(2)维护质量的影响。机械使用一段时间，使用者就应对其进行检查维修，油路是否有堵塞现象，润滑系统是否有杂质进入，紧固件是否发生松动，各个零部件之间的配合是否满足精度要求等，这些都需要我们及时发现并解决，以免发生严重故障。(3)操作水平的影响。使用人员的违章操作会直接影响农业机械的使用寿命。3．农业机械故障诊断方法3.1振动诊断农业机械在工作运行过程中，其内部的轴承转动，机械运转时齿轮和叶片的转动等都会引起各种振动。在机械工作时，操作者便可以通过听振动的声音和频率来判断机械是否存在潜在故障，这种方法是目前为止应用最为广泛的农业机械故障的诊断技术，并且该技术不会干扰机械的正常工作，容易掌握和实施，简单易行。3.2噪声监控农机设备在工作中由于各个部位受到不同的外力产生不同程度的振动，因此会产生频率不同的噪声，而机器正常运转时的噪声与发生故障时的噪声有较为明显的区别，操作者可以根据不同部位噪声的不同来分辨机械故障发生的位置。3.3油样分析伴随着农业机械在农忙时节运用频率的增加，农业机械出现故障的几率也不断提高。提取并分析机油和润滑油内杂质的组成成分，检测油液粘稠程度和污染等级等便可分析出机械当前的磨损情况，并查找出机械存在的潜在故障，及时排除隐患。3.4红外测温机械运转时的摩擦使得温度升高，红外测温就是利用红外测温仪对这些变化的温度进行监测，进而检查机械各个部位的温度是否有异常。农机设备诊断技术研究StudyOnDiagnosisTechnologyOfAgriculturalMechanicalEquipment3.5小波理论机械故障的振动信号一般都是复合信号，其中包括多个信号分量，而每一个信号分量又都具有一个单一的频率，这个频率一般都是由机械的频率所决定的。通过对小波理论的分析，证实在一定的情况下小波分解的频率范围是由离散信号的频率决定的。因此小波分析便成为了一种新颖的信号检测分析方法，这种方法可以更有效的实现对非平稳信号的分离。3.6模糊神经网络由于机械结构复杂，故障特征及原因普遍存在模糊性和复杂性，以模糊数学的思想为基础，结合经验，建立机械故障的模糊诊断模型对故障及其特点进行分析，将故障的症状集进行分解，分别进行分析，再综合分析，这样可以为准确找到故障源提供一个正确有利的方向，减小盲目性，提高工作效率和可靠性。3.7时频分析尽管傅里叶变换在信号的分析与处理中发挥着重要的作用，但是这种变换更侧重于整体性的变换，并不能表示出其中的某种分量发生在什么时候以及发生了怎样的变化。然而在农业机械设备发生故障时振动的信号都是不平稳的，此时的傅里叶变换就不再能准确的对故障进行诊断，时频分析便成为了一种有效的工具。因此引入了HHT来提取滚动轴承，齿轮和转子系统各类故障振动信号的特征，而发生故障时振荡信号的时频熵则会降低。3.8专家系统由于农业机械是一个多层次的复杂的系统，其内部结构的很多指标都是模糊的，无法直接量化处理，一惯的建立模型是有困难的，因此需要引入专家系统。所谓专家系统，即一个在知识库中存放着各种故障现象以及引起这些故障的原因和现象之间关系的程序系统，机械一旦发生故障，通过计算机接口输入故障现象，计算机按照知识库中存放的原理进行推理，从而判断出引起故障的原因，提高了对农业机械故障诊断的效率和准确性。4.几种常用农机具的故障与措施4.1拖拉机的常见故障及应对措施1.突发性供油不足。拖拉机运行中出现供油不足，如排除空气、更换柱塞、喷油嘴后仍不见效，那就是喷油器的喷油针顶杆内小钢球偏磨致使喷油不能雾化。此时应换1粒小钢球或用自行车飞轮钢球代替。2.高压油管磨损漏油。拖拉机高压油管两端的凸头与喷油器、出油阀接连处如出现磨损漏油现象，可从废气缸垫上剪下1圆形铜皮，中间扎1小孔，垫在凸坑之间便可解燃眉之急。3.方向盘震抖、前轮摆头。出现方向盘震抖和前轮摇头现象主要是前轮定位不当、主销后倾角过小所致。在没有仪器检测的情况下，应试着在钢板弹簧与前轴支座平面后端加塞楔形铁片使前轴后转，再加大主销后倾角，试运行后即可恢复正常。4.液压油管疲劳折损。液压油管由于油压变化频繁和油温高，致使管壁张弛频繁极易出现疲劳折损酿成事故。为有效延长液压油管的使用寿命，最好用细铁丝烧成弹簧状放入油管内作支撑。5.液压制动机车制动失效。认真检查制动总泵和分泵，看是否已按时更换刹车油和彻底排除制动管路的空气，并查看刹车踏板是否符合科学高度。6.水垢多引起发动机温度过高。发动机冷却泵水垢多会导致发动机温度过高而加速零件磨损，