機械中級工程師論文挖掘機故障診斷方法研究

　　挖掘機是建筑工程和城市建設中不可缺少的一部分，挖掘機作為工程機械主要機械之一，在能源、交通、水利、城市建設的發展中起著重要的作用。本文是一篇機械中級工程師論文范文，主要論述了挖掘機故障診斷方法研究。

　　摘要：挖掘機組成結構復雜，工作環境復雜性和工作強度較大，容易產生故障。采用挖掘機機體金屬振動測試方法進行機械故障監測，實現故障診斷。提出一種基于機體金屬殼體振動關聯譜特征提取的挖掘機故障診斷方法。首先對目前的挖掘機機械故障診斷方法進行分析，介紹了采用金屬殼體振動測試方法進行故障診斷的原理。然后進行故障特征提取和診斷的算法設計。以實際的挖掘機故障工況狀態進行故障診斷的案例應用分析和仿真測試，實驗結果表明，該方法進行故障診斷的準確識別性能較好，穩定可靠。

　　關鍵詞：挖掘機,故障診斷,金屬振動測試

　　挖掘機的性能直接影響到工程的質量、速度和成本。因此，要求使用和維修人員具備一定的技能，一邊挖掘機在工作過程中出現故障時可以及時排查維修，保證工作正常進行。本文從挖掘機的液壓系統、回轉系統、行走系統、電氣系統等方面分析了挖掘機的常見故障判斷及維修方向;進而引申到金屬振動測試的挖掘機故障診斷方法研究。

　　1常見故障及其診斷排除

　　1.1液壓系統

　　液壓油作為液壓系統中傳遞動力的介質，會使內部元器件磨損后產生泄漏，同時也會出現溫度過高，工作力度不夠等故障。由于此系統出現的故障具有突發性和隱蔽性，因此排除故障時會有一定的難度，要求在維修液壓系統時，必須要準確了解其工作原理，正確的分析故障原因。也要知曉不同型號、不同品牌的挖掘機液壓系統的技術資料。

　　1.2回轉系統

　　主要分液壓挖掘機不能回轉、回轉角度偏大及慣性回轉角度偏大等幾種類型。主要通過檢查油路、電路、測量解除制動油壓、拆檢回轉馬達、清洗相關各元件(特別注意節流孔、細小油道)，基本可以找出并消除故障。

　　1.3行走系統

　　分行走跑偏及行走馬達兩個主油管爆裂。挖掘機發生行走跑偏時，在行走馬達技術狀況正常、履帶松緊度調整正確的情況下，可通過以下步驟檢查。檢查行走液壓回路工作壓力。如果組合閥工作正常，可按順序檢查中央回轉接頭。液壓缸爬行。組合閥進油短管是否破裂。動力臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的活塞桿是否只伸出、不收進。液壓泵是否不能實現合流，挖掘機行走是否沒有快速。找出屬于那種原因，針對解決即可。液壓挖掘機行走馬達兩個主油管爆裂的主要原因是，由于變速后雙速閥的閥芯未能及時回位，進油口和回油口不能聯能，引起油液壓力過高。此時應：①適當增大雙速閥彈簧彈力。②研磨雙速閥。③操作要規范。

　　1.4電氣系統故障

　　蓄電池電量不足，此時應對蓄電池進行充電，檢查蓄電池液面高度，保證達到規定高度。檢查蓄電池老化程度，定期更換蓄電池，避免電池老化而導致充電不良，日常工作是要注重電池的保養，不要出現虧電狀態。啟動機、發動機故障維修或更換。線路故障檢查及修復。

　　2基于振動測試的挖掘機故障診斷原理分析

　　隨著機械振動技術的快速發展，采用機械金屬殼體的振動測試方法進行故障診斷具有一定的應用前景，相關的故障診斷方法研究受到人們的重視。挖掘機工作在復雜的建筑工地中，工作環境復雜，工作強度較大，容易產生故障。研究挖掘機的故障診斷方法，提高挖掘機系統工作的穩定性和可靠性。對挖掘機的故障診斷的本質是進行機體金屬殼體的異常振動的檢測和特征提取。傳統方法中，對挖掘機金屬殼體的金屬振動特征提取主要采用的是基于振動測試和回波模擬的振動信號特征提取方法，以及基于現代信號處理的振動信號特征提取方法等[1]，前者更多的是分析挖掘機金屬殼體振動信號的物理特征，實現對挖掘機金屬殼體振動的分析和目標識別[2]。后者主要是采用譜分析法、時頻分析法和小波分析方法，從挖掘機金屬殼體振動信號中提取有用的特征，對目標進行分類識別[3]。事實上，挖掘機金屬殼體的振動信號多來挖掘機的發動機、軸承、機械振動等，因此，采用后者的進行挖掘機金屬殼體振動信號特征提取精度更高。傳統的挖掘機金屬殼體振動關聯特征提取采用的是基于定量遞歸分析的關聯維特征提取方法，當在關聯特征提取中挖掘機金屬殼體振動信號出現奇異吸引子特征時，提取的振動特征產生混迭譜，導致頻譜畸變，影響目標識別性能[4-8]。針對這一問題，本文提出一種基于機體金屬殼體振動關聯譜特征提取的挖掘機故障診斷方法。首先進行了故障診斷原理分析，然后進行金屬振動信號模型構建和信號測試，最后提取關聯維特征實現故障診斷，仿真實驗進行了性能測試，得出了有效性結論[9-12]。挖掘機故障率高，診斷難度較大，挖掘機金屬殼體的振動信號很大程度上能有效反應挖掘機的故障類別，為有效建立挖掘機故障檢測系統，采用金屬殼體振動測試分析方法進行挖掘機的故障特征提取和故障類別的分析和判別，挖掘機故障診斷的根本原理是通過有效的檢測方法進行金屬振動信號模型構建和信號特征提取。挖掘機的金屬殼體結構分析模型。挖掘機故障檢測診斷的第一步是進行金屬振動特征采集和信號測試，通過對金屬振動的測試，進行數據挖掘和信號模型構建，這一步是挖掘機故障診斷和故障類別分析的關鍵，本文通過采集挖掘機故障狀態工況下的金屬殼體的振動信號作為研究對象，對挖掘機的工況狀態信息進行判別和特征分解。工況狀態識別是對挖掘機運行狀態進行判斷，采用自適應神經網絡分析和分類器識別的方法進行故障分類，實現對挖掘機的故障診斷和特征判別。通過對檢測到的挖掘機信號進行特征提取，本文采用關聯維特征提取方法進行挖掘機的故障診斷專家系統軟件構建，以典型故障為訓練樣本，對挖掘機在異常工況下的金屬殼體振動狀態進行測試和特征分類。挖掘機金屬殼體振動信號很大程度上是一組非線性時間序列，采用非線性信號分析方法，進行特征空間降噪處理，最后進行故障診斷。根據上述挖掘機故障診斷原理，進行故障診斷算法設計和仿真測試。

　　3挖掘機金屬振動測試與故障診斷方法實現

　　根據上述算法原理，本文提出一種基于關聯維特征提取的故障診斷方法，假設挖掘機的金屬振動時間序列為一組非平穩時間序列，記為金屬振動的采樣時間間隔，采用關聯譜特征提取方法，進行相空間重構，得到在維相空間中的挖掘機故障狀態的金屬振動信號維矢量為：X(n)={x(n),x(n+τ),?,x(n+(m−1)τ)}對于高階譜空間中的矢量特征點nX，故障信號的金屬振動狀態矢量集合為η(n)X，定義mnR為nX與η(n)X挖掘機故障工況下的振動信號、差壓信號之間的狀態歐式距離，表示為：由于金屬殼體的振動測量系統引起的誤差可以通過調整振動傳感器各通道之間的相位差、前放各路之間的相位差實現，通過上述算法設計，實現了挖掘機的故障優化診斷和系統狀態判別。

　　4仿真實驗與結果分析

　　為了測試本文設計的方法進行挖掘機故障診斷中的應用性能，進行仿真實驗。在故障工況下進行挖掘機的金屬振動測試和特征提取，得到故障工況下的挖掘機金屬振動測試結果如圖1所示，從圖可見，采用本文算法能有效檢測出挖掘機的故障狀態特征，通過技術振動測試，有效分辨出挖掘機的故障類別，性能較好。

　　5結語

　　采用挖掘機機體金屬振動測試方法進行機械故障監測，實現故障診斷，是一種基于機體金屬殼體振動關聯譜特征提取的挖掘機故障診斷方法。本文首先對目前的挖掘機機械故障診斷方法進行分析，介紹了采用金屬殼體振動測試方法進行故障診斷的原理。然后進行故障特征提取和診斷的算法設計。最后以實際的挖掘機故障工況狀態進行案例應用分析和仿真測試，研究表明，該方法可靠穩定，故障診斷的準確性較好。對大量采用挖掘機的建筑行業來說，是個利好的福音，可以縮短故障排查時間，有的放矢，快速維修，提高了機械的利用效率。
　　機械中級工程師論文發表期刊推薦《機械工程師》（月刊）創刊于1969年，由黑龍江省機械科學研究院、黑龍江省機械工程學會主辦。是我國制造業領域歷史悠久、具有廣泛影響力的國內外公開發行的大型綜合性科技期刊，近年來整合了工業媒體與科技期刊的雙重功能，系中國期刊方陣雙效期刊，中國機械制造領域一等獎期刊，中國學術期刊（光盤版）全文收錄期刊，萬方數據全文收錄期刊。雜志主要報道機械加工設備、工藝、工裝、卡具、刀具、模具、通用機械及零部件、工業機器人、檢驗測量、分析試驗、表面工程、制造業信息化、設備維修與改造等方面的新技術、新工藝、新材料、新產品、新設備、實用技術、經驗及相關的知識技能；國內外最新技術動態、市場信息、行業發展趨勢以及制造業優秀企業與工程師的典型案例。以實用技術為主，關注行業發展、捕捉市場需求，為制造業決策者提供有價值的市場信息，為工程師的實踐探索提供參考坐標。