挖掘机的故障诊断方法

6.3.1　挖掘机的故障诊断方法

（1）故障诊断的条件和内容。

从客体方面看，从事挖掘机故障诊断与维修，必须具备4个基本要素，即背景知识、工具、方法手段和零配件。背景知识主要包括相关的基础理论和专业技术知识，该机型的原理、构造、安装方法、使用与维修方法等方面的知识；工具是指检测、分析、推理方法及相应的实践经验；零配件是指与原机械型号规格相同或可以近似替换而不影响主机性能的零件、部件成品。

主体——人的活动把它们串联了起来：从具体现象入手，采集、提取故障特征信息，提出故障假说再在科学的理论指导下运用各种专业技术知识和逻辑推理、数学运算等方法手段，对各种故障假说进行排除或确认，即所谓“大胆假设，小心求证”，使整个过程成为具有创造性思维特征的有机整体。挖掘机故障诊断与维修的主要内容包括：

①确定机械的状态及故障现象和性质。

②判断故障部位和程度，寻查故障元件。

③分析故障原因并排除故障。

④恢复机械的功能并试用。

⑤提出预防故障的方法。

（2）获取故障信息的方法。

获取故障信息是进行挖掘机故障诊断与排除的第一步，是人们根据直觉、知识和经验发现问题，运用仪器设施检查并进行初步判断的过程。通常可概括为两种方法，即直观检查法和精密诊断法。

①直观检查法。该方法指凭借个人的感觉和经验或利用简单仪表，通过看、听、摸、闻、阅、问等直觉方法对故障进行初步定性判断，如从外观、振动、异响、温升、气味、磨损等现象获得有价值的信息，初步判断故障产生的原因或部位。它是一种最简单也是用得最普遍的传统诊断方法。

②精密诊断法。该方法指在直观检查法的基础上，利用精密的测量仪器，采取科学方法对重点部位或项目进行静态、动态测试和定量分析，发现一些疑难的隐藏较深的故障信息，达到准确地判定故障部位和程度的目的。例如振动信号分析法，油液光谱、铁谱分析法等，必要时还可对某一特定系统或元件进行专项模拟试验或实际试验。

这种方法所用的仪器较精密，成本较高，对获取的信号进行分析时需要较高的理论水平和技术素养，同时仍然离不开实践经验的指导，目前尚处于研究、提高的完善之中。

③两种方法的认识论问题。直观检查法与精密诊断法都是获取故障信息的有效方法，但它们在认识问题的层次上是有差别的，所依据的主、客观条件的理论思维程度也相距甚远。

a.从客观方面看，挖掘机种类繁多，结构各异，技术复杂性不同；故障程度（潜伏期、发展期、损坏期）和排除故障的难易程度不同；所拥有的仪器、工具、维修条件不同。在诊断与维修的过程中必须充分考虑上述因素。

b.从主观方面看，维修人员的技术素质有高有低，实践经验有强有弱，对不同机构的故障或对同一机械的不同故障，其敏感性不一样，在诊断与排除中所需要的信息也不一样。

因为主、客观因素直接影响获取的故障信息的可靠性、充分性和清晰度，所以需要通过不同的理论思维方式，才能得出正确的诊断结论。

上述两种方法互相联系，互为补充，在最终确认故障的性质、部位、原因这一总体目标上是一致的。

（3）故障分析方法。

故障分析是一个观察、假设、推理、验证、修正假设、再验证……直到准确判定故障的过程，其旨在用各种哲学方法、逻辑方法和数学方法，对获取的故障信息进行科学论证或演绎推理，以便透过事物的表面现象，揭示其本质。

①分析、归纳和逻辑推理法。根据故障信息，首先分析导致某一故障现象（结果）的各种故障假说（原因），然后从可能的故障假说中进行比较、验证，排除虚假成分，探求真正的原因。

对于因果关系比较复杂的情况，可以借助因果关联图、鱼刺图、故障树等，使思路清晰、明了。

归纳法指从个别事实推出一般结论的方法，通常情况下我们只能采用不完全归纳法。例如某台液压挖掘机，其动臂机构不动作，铲斗机构不动作，回转机构也不动作，我们可以通过归纳法得出结论：同时控制这3个机构动作的主油泵或先导油泵有故障。当然这个结论还需要有其他证据进一步证实。

②证明与反驳法。各种故障假说都是试探性的，具有主观猜测的成分。要达到论证的目的，论据必须真实、充分，而我们获取的个别信息只能对它提供弱支持，寻找否定证据即反驳证据将对故障诊断更为有利。

在上述例子中，某型液压挖掘机动臂机构不动作，其可能的故障假说之一是液压泵损坏，即主油泵损坏→动臂机构不动作。但反过来其逆命题不成立，必须寻找其他否定证据，比如说，主油泵损坏→回转机构也不能动作，而现在观察到回转机构工作正常，就可以反证出主油泵没有损坏，即主油泵损坏的故障假说不成立。

③替换法。替换法指在挖掘机故障诊断与维修实践中，用同一型号规格的零部件替换怀疑已发生故障的零部件，并对新、旧零部件的工作状况进行对比分析，从而达到确定故障部位的目的，也称为原型置换法。在不具备原型置换条件时，可对某一局部系统或部件施加相似的模拟信号或载荷（如对液控变量的液压泵施加规定的先导变量压力），再对工况进行比较判断。采用这种方法时应注意用来替换的新、旧零部件或模拟信号的合适性，不能盲目替换而使故障扩大或产生新的故障。

④演绎法。演绎法是指从一般原理推出特殊情况的思维方法，其主要形式是由大前提、小前提和结论构成的“三段论式”。它是一种必然性推理，形式为:所有A都具有性质C（大前提），B是A中的一个（小前提），则B一定具有性质C（结论）。

例如，液压柱塞泵在额定载荷下工作时，其容积效率不低于80%（大前提），某型液压挖掘机使用的是柱塞油泵（小前提），所以在额定载荷下工作时，其容积效率不应低于80%（结论）。如果我们经过检测验证。该柱塞油泵的容积效率低于80%，则可判断该柱塞油泵可能有故障（但可能不是使该液压挖掘机工作异常的唯一故障原因，因为演绎得出的结论中或许有一些新的东西超出了“大前提的范围”）。

（4）故障处理原则。

挖掘机故障诊断与维修是一项艰苦、复杂的工作。在故障处理过程中，对各种故障假说进行确认、择优时，应注意以下原则。

①简单性原则。查找故障时应从简单和易处理的故障入手，从简到繁逐一分析确认。现代挖掘机大多数是机—电—液一体化产品，技术含量高，我们在处理故障时，一般先检查电气系统，再检查液压系统，最后检查机械传动系统。检查液压系统时，应按辅助油路、控制油路、主油路和关键元件的顺序逐步检查。千万不能一遇到故障就马上乱拆乱卸，以免扩大故障或造成新的事故。

②概率性原则。它是指根据各种故障假说成立的可能性大小进行择优的原则。根据该机械使用的时空条件、机型结构及相关的致障因素，结合维修经验，优先考虑最可能的故障假说。对这一原则的掌握情况，直接反映了维修人员的素质和水平。

③效益原则。即优先选择那些能够尽快得以确认的故障假说和确认方法对整台机械或系统损害最小，需要的工具、手段、经费最省的故障假说。

④慎思慢动手原则。要求故障诊断与维修人员勤于思考，充分发挥主观能动性，安全第一，不要随意调整或拆卸不应轻易调整或拆卸的部件，尤其是那些不熟悉、不易确认或调整后不易还原的部件，如液压系统的压力阀、节流阀等。