摘要：机电一体化设备结构、功能复杂，故障维修难度较大，但却提出了较高的可靠性控制要求。基于此，本文对机电一体化设备的故障维修特点展开了分析，提出了故障维修应对策略，然后分析了影响设备可靠性的因素和设备可靠性提高策略，为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：机电一体化设备;故障维修;可靠性分析

0  引言

在航空航天领域，机电一体化设备凭借功能集成度高、工作精准度高等特点得到了广泛应用。但不同于普通设备，机电一体化设备并非纯机械或电子设备，故障原因较为复杂，给设备故障检修带来了一定困难，容易造成设备无法维持稳定运转。因此，还应加强设备故障维修特点和可靠性性分析，以便使设备得到科学管理。

1  机电一体化设备的故障维修特点分析

1.1 设备故障维修特点

机电一体化设备由机械和电子两部分构成，同时具备两类设备的故障特点，使得设备维修具有较大难度。设备的一部分结构发生故障，将会给其他部分运转带来影响，造成维修人员难以进行故障原因查找。而同时发生电子和机械故障，将造成设备故障后果叠加，直接导致设备停机。

相较于电子部分，机械部分的故障率较高，导致设备需要得到定期维修。因为设备的机械组成部分不停运转，内部包含多种零部件，使用频率较高，长期运行将造成零部件容易案发生磨损。而单纯的表面磨损不会影响设备运行，但将造成各零部件无法高效配合，最终导致设备故障发生。

设备电子组成部分结构复杂，是造成机电一体化设备发生隐蔽性故障的重要原因。设备内部各种电气产品经过一段时间运行后，可能出现突发性故障，导致设备无法正常运转。而在报警系统未能得到完善的情况下，人员难以找到故障点，给设备后期维修带来了较大困难。

1.2 故障维修应对策略

结合机电一体化设备故障维修特点，想要高效完成设备维修，还要明确设备各部分工作原理，如机械部分应掌握执行原理，电子部分应掌握控制原理，明确各自结构功能框架，为把握故障实质提供支撑。在此基础上，需要加强故障特征分析与判断，确定故障类型，以便对故障原因进行科学分析。在判断故障部位后，需要对故障给设备运行带来的影响展开评价，以便使故障科学诊断。

设备机械故障发生频率较高，因此在维修时通常先对机械部分进行检查，直接通过肉眼确定设备是否存在断裂、变形等故障，避免大规模检测造成维修时间过长。如果设备存在磨损，通过观察机械零部件可以尽快完成故障排查，保证设备得到及时维修。实际检测期间，还应先完成外部执行部件排查，然后检查内部控制部件，最后对驱动部件进行检查，直至找到故障原因。此外，需要先完成主要零部件检查，然后确认枝干部分零部件是否存在问题，期间应注意零部件接口是否存在异常。通常的情况下，只有在主要部件发生故障时设备才会停止运行，因此根据设备故障发生情况可以尽快查找故障原因，并通过接触故障使设备恢复正常运行。

考虑到设备容易发生隐蔽性故障，维修过程中还要采用环境因素检测、故障树分析等多种诊断法。如采用环境因素检测法，可以根据设备运行环境温湿度、空气压力等透过表面现象对引发故障的因素进行挖掘，为查找故障根源提供支撑。采用故障树分析法，需要对各部件故障和各种事件因果关系进行描述，理清故障查找思路。在实践工作中，也可以加强设备信号频率监测，利用小波变换方法完成故障信息提取，为设备故障诊断提供支撑。

2  机电一体化设备的可靠性分析研究

2.1 影响可靠性的因素

加强设备可靠性分析和设计，能够使设备运行的可靠性得到有效提高。就目前来看，机电一体化设备的运行将受到多重因素影响，未能加强对各个因素的把控将给设备稳定运行带来威胁。

首先，设备结构、功能复杂，未能准确实现机械部分设计将造成设备在运动或承力的过程中发生问题。而设备电子元器件较多，运行过程中容易产生电磁能量。未能科学完成设备设计，将造成设备运行过程中发生电磁干扰，出现控制错误，导致设备工作准确性下降。

其次，机电一体化设备中包含大量的基础元器件，导致设备可靠性受到了元器件工作可靠性影响。从数学概率角度来看，设备失效概率为单位元器件失效概率之和。因此一旦设备元器件质量不佳，就将导致设备故障率升高，最终造成设备无法保证可靠运行。

最后，设备功能需要依靠各种元器件连接实现，而不同元器件结构不同，连接方式存在一定差异，使得设备内部连接结构复杂。未能规范的连接和组装，容易导致设备后期因振动出现接触不良等问题，继而造成设备无法正常运行。

2.2 提高可靠性的对策

2.2.1 加强可靠性分析

为提高机电一体化设备的可靠性，还应加强设备可靠性分析，为设备的准确设计提供依据。在执行机构设计方面，还应对运动范围、配合关系、运行特征等因素进行综合考量，提出合理的设计框架。对设备机械运动部分展开静力学和动力学仿真分析，以结果为依据实现可靠性设计，能够使系统运行可靠性得到整体性提升。在电子部分设计阶段，应从运行环境、设备功率等各方面加强分析，确保各电子器件之间不存在电磁干扰，能够实现设备准确控制。在设备各功能模块集成的过程中，需要加强健康预测，通过超限检测掌握设备性能衰退规律，根据参数变化完成设备运行状态诊断。结合设备健康状态实施性能优化，能够使设备受异常状态影响得到降低，继而使设备工作的稳定性得到保证。在设备运行过程中，考虑到各种元器件受环境、应力等复杂因素影響，退化程度存在差异，难以实现零部件异常状态的有效监测。因此，在设计阶段还应加强产品可靠性分析，使设计和制造缺陷得到尽可能减少，并通过全面分析设备工作环境、运行状态信息完成设备健康状态的综合评估，继而为设备管理提供强有力的数据支撑。

2.2.2 实施多样化检修

在机电一体化设备日常工作过程中，考虑到各种元器件都可能发生故障，还应通过多样化检修保证设备安全。首先，还应定期开展检修工作，根据设备可靠性分析结果判断设备故障发生几率，确定强制检修时间，能够通过人工干预避免设备发生故障，达到加强故障预防的目标。采取该种维修策略，需要加强设备运行规律分析，并根据维修资源制定科学维修计划，在加强成本控制的同时，保证设备稳定运行。其次，可以采用视情维修策略，根据设备故障机理和性质对设备运行状态进行监测，保证设备故障活动得到及时发现，从而尽早采取措施进行设备维修。通过主动维修，能够避免设备故障发生带来严重后果，达到减少维修范围的目标。最后，需要采取事后改进维修策略，就是在设备发生故障后对设备实施维修的同时，完成设备设计改进，如通过增加容错补偿设置降低设备故障发生率，为设备可靠运行提供保障。采取该种策略，应确保设备故障发生不会带来大范围影响，并且同类故障发生频率较高，因此需要引进先进工艺技术对设备进行改造，以便使设备运行功能可以保持正常。实际在设备改造过程中，还应从利用率、可靠性和安全性等多个方面进行考量，保证维修策略具有一定经济性的同时，能够使设备使用寿命得到延长。

2.2.3 落实常态化保养

经过长期运行，设备容易出现接触不良、各部分配合不佳等问题，给设备运行留下隐患。落实常态化保养工作，能够及时消除各种隐患，使设备运行的可靠性得到增强。结合设备性能和故障特点，还应建立科学的保养计划，通过点检、巡检等措施及时发现设备隐患，从而采取有效保养手段保证设备工作正常。在日常巡检期间，还应通过观察设备功能指示情况确定设备是否存在异常，在确定设备各项指标处于正常范围的基础上，应确认设备零件、防护装置等是否存在变色、变形等情况，设备本体是否存在异味，并根据设备振动音律等确定是否存在声音异常。在确保安全的前提下，人员还应通过手摸方式确定接头是否松动，保证各连接件得到紧固。按照设备说明书，可以做到定期更换油液、清洗设备，及时开展防锈、电源维护等不同工作。针对磨损较大的设备，还应结合设备类型完成相应润滑油的涂抹，及时完成油污的清理，继而使设备维持良好运行状态。

3  结论

机电一体化设备同时带有机械和电子设备的故障特点，导致设备维修具有较大难度，还要明确设备结构组成和工作原理，按照一定顺序完成故障排查，并通过科学分析完成隐蔽性故障查找。而设备可靠性也将受到多种因素干扰，通过多样化检修和常态化保养加强设备健康管理，最终使设备的可靠性得到提高。

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作者簡介：肖高忠（1969-），男，湖南祁阳人，本科，高级工程师，研究方向为航空机载机电类（电动活门，电动机构）产品研发、运用。