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走心机电气设备故障诊断法之9法
2022-03-11

接上一篇走心机电气设备6种故障诊断法之“六诊”

 

       九法

 

       数控走心机电气设备的故障可分为两类,一类是显性故障,即故障部位有明显的外表特征,容易发现。如继电器和接触器线圈过热、冒烟、焦糊味,触头烧熔、接头松动、声音异常、震动大、移动不灵活、转动不灵等。另一类是隐性故障,没有外表特征,不易发现。如熔丝熔断。绝缘导体内部断裂,热继电器整定值调整不当、触头通断不同步等。

 

       因此要解决问题,应在初步感官诊断的基础上,熟悉数控走心机故障设备的电路原理,结合自身技术水平和经验,需要周密思考,确定科学的、行之有效的检验故障病因和部位的方法。常用的电气设备故障诊断方法有九个。

 

 

       1、分析法

 

       根据走心机电气设备的工作原理、控制原理和控制线路,结合初步感官诊断故障现象和特征。弄清故障所属系统,分析故障原因,确定故障范围。分析时,先从主电路入手,再依次分析各个控制回路,然后分析信号电路及其余辅助回路,分析时要善用逻辑推理法。

 

 

       2、短路法

 

       ①、把走心机电气通道的某处短路或某一中间环节用导线跨接。采用短路法时需要注意不要影响电路的工况,如短路交流信号通常利用电容器,而不随便使用导线短接。另外在电气及仪表等设备调试中,经常需要使用短路连接线。短路法是一种很简捷的检修方法。

 

       例如:在以行程开关、限位开关、光电开关等为控制的自动线路中,遇到多个开关安装,不容易检查分辨的情况下,可采用此类方法进行实际操作。例如小车控制系统,利用短路法检查就可快速排除故障。

 

       ②、短路法

 

       注意,在采用短路法查找故障时必须使用“试验按钮”不能使用导线代替。数控走心机短接导线用手拿带电操作不安全,同时短接线所触及的接线端子易被火花烧出疤痕。另外,切记采用短路法查找故障时,只能短接控制电路中压降极小的导线和触点,绝不允许短接控制电路中压降较大的电阻和线圈,否则会发生短路或触电事故。

 

 

       3、开路法

 

       开路法,也叫断路法。即甩开与故障疑点连接的后级负载(机械或电气负载),是其空载或临时接上假负载。对于多级连接的电路,可逐级甩开或有选择地甩开后级。甩开负载后可先检查本级,如电路工作正常,则故障可能处在后级:如电路仍不正常,则故障在开路点之前。此法主要用于检查过载、低压故障,对于电子电路中的工作点漂移、频率特性改变也同样适用。

例如,判断大型设备故障时,为了分清是电器原因或是机械原因时常采用此法。比如锅炉引风机就可以脱开联轴器,分别盘车,同时检查故障原因。

 

 

       4、切割法

 

       把数控走心机电气上相连的有关部分进行切割分区,以逐步缩小可疑范围。如查找某条线路的具体接地点,或者对于查找故障设备的具体故障点,也可采用切割法。查找馈线的接地点,通常在装有分支开关或便于分割饿分支点作进一步分割,或根据运行经验重点检查薄弱环节:查找电气设备内部的故障点,通常是根据电气设备的结构特点,在便于分割处为切割点。

 

 

       5、替代法

 

       替代法,也就是替换法,即对有怀疑的电器元件或零部件用正常完好的电器元件或零部件替换,以确定故障原因和故障部位。对于走心式数控车床电气元件如:插件、嵌入式继电器等用替代法简便易行。电子元件如:晶体管、晶闸管等用一般检查手段很难判断好坏,用替代法同样适用。

 

       采用替代法时,一定要注意用于替代的电器应与原电器规格、型号一致,导线连接正确、牢固,以免发生新的故障。

 

 

       6、菜单法

 

       依据故障现象和特征,将可能引起这种故障的各种原因顺序罗列出来,然后一个个的查找和验证,直到找出真正的故障原因和故障部位。

 

       ※以三相感应电机发热冒烟为例,列举以下原因和现象:

 

       ①、轴承部分发热

 

       ②、定子和转子摩擦

 

       ③、负荷过或电压过低或三相电压相差过大

 

       ④、电源断线

 

       ⑤、绕组断线

 

       ⑥、定子同相线圈局部短路

 

       ⑦、定子相与相间短路

 

       ⑧、转子断线

 

       ⑨、定子绕组接地

 

       ⑩、无故障,不影响运行

 

 

       7、对比法

 

       把故障设备的有关参数或运行工况和正常设备进行比较。某些设备的有关参数往往不能从技术资料中查到,走心机数控车床中有些电器零部件的性能参数在现场也难于判断其好坏,如有多台电气设备时,可采用互相对比的办法,参照正常的进行调整或更换。此法多在“六诊”的“表测”是运用。

例如测量电力变压器的绝缘阻值,可以初步判断变压器的绝缘状态。

 

       对比法

 

       新装和大修后的变压器绝缘阻值应不低于制造厂试验值70%。

 

 

       8、扰动法

 

       对运行中的电气设备人为地加以扰动,观察设备运行工况的变化,捕捉故障发生的现象。电气设备的某些故障并不是永久性的,而是短时区内偶然出现的随机性故障,诊断起来比较困难。为了观察故障发生的瞬间现象,通常采用人为因素对运行中的电气设备加以扰动,例如突然升压或降压,增加或减少负荷,外加干扰信号等。

 

 

       9、再现故障法

 

       接通电源,按下启动按钮,让故障现象再次出现,以找出故障所在。再现故障时,主要观察有关继电器和接触器是否按控制顺序进行工作,若发现某一个电器的工作不对,则说明该电器所在回路或相关回路有故障,在对此回路作进一步检查,便可发现故障原因和故障点。此法实施时,必须确认不会发生事故,或在做好安全措施情况下进行。

 

1. 标题:数控走心机床的温升及温度分布(发布日期:2017/4/20

 1.自然气候影响

 

       我国幅员辽阔,大部分地区处于亚热带地区,一年四季的温度变化较大,一天内温差变化也不一样。由此,人们对室内(如车间)温度的干预的方式和程度也不同,机床周围的温度氛围千差万别。例如,长三角地区季节温度变化范围约45℃左右,昼夜温度变化约5~12℃。数控走心机加工车间一般冬天无供热,夏天无空调,但只要车间通风较好,数控走心机加工车间的温度梯度变化不大。而东北地区,季节温差可达60℃,昼夜变化约8~15℃。每年10月下旬至次年4月初为供暖期,机加工车间的设计有供暖,空气流通不足。车间内外温差可达50℃。因此车间内冬季的温度梯度十分复杂,测量时室外温度1.5℃,时间为上午8:15-8:35,车间内温度变化约3.5℃。高速精密走心机精密机床的加工精度在这样的车间内受环境温度影响将是很大的。

 

 

       2.周围环境的影响

 

       数控走心机床周围环境是指机床近距离范围内各种布局形成的热环境。它们包括以下3个方面。

 

       (1)车间小气候:如车间内温度的分布(垂直方向、水平方向)。当昼夜交替或气候以及通风变化时车间温度均会产生缓慢变化。

 

       (2)车间热源:如太阳照射、供暖设备和大功率照明灯的辐射等,它们离数控机床较近时可直接长时间影响机床整体或部分部件的温升。相邻设备在运行时产生的热量会以幅射或空气流动的方式影响机床温升。

 

       (3)散热:地基有较好的散热作用,尤其是精密数控走心机床的地基切忌靠近地下供热管道,一旦破裂泄漏时,可能成为一个难以找到原因的热源;敞开的车间将是一个很好的“散热器”,有利于车间温度均衡。

 

       (4)恒温:车间采取恒温设施对精密走心机床保持精度和加工精度是很有效果的,但能耗较大。

 

 

       3.机床内部热影响因素

 

       (1)走心式数控机床结构性热源。电动机发热如主轴电动机、进给伺服电动机、冷却润滑泵电动机、电控箱等均可产生热量。这些情况对电动机本身来说是允许的,但对于主轴、滚珠丝杠等元器件则有重大不利影响,应采取措施予以隔离。当输入电能驱动电动机运转时,除了有少部分(约20%左右)转化为电动机热能外,大部分将由运动机构转化为动能,如主轴旋转、工作台运动等;但不可避免的仍有相当部分在运动过程中转化为摩擦发热,例如轴承、导轨、滚珠丝杠和传动箱等机构发热。

 

       (2)工艺过程的切削热。切削过程中刀具或工件的动能一部分消耗于切削功,相当一部分则转化切削的变形能和切屑与刀具间的摩擦热,形成刀具、主轴和工件发热,并由大量切屑热传导给机床的工作台夹具等部件。它们将直接影响刀具和工件间的相对位置。

 

       (3)冷却。冷却是针对走心机温度升高的反向措施,如电动机冷却、主轴部件冷却以及基础结构件冷却等。高端机床往往对电控箱配制冷机,予以强迫冷却。

 

 

       4.机床的结构形态对温升的影响

 

       在数控机床热变形领域讨论纵切式数控机床结构形态,通常指结构形式、质量分布、材料性能和热源分布等问题。结构形态影响机床的温度分布、热量的传导方向、热变形方向及匹配等。

 

       (1)数控走心机床的结构形态。在总体结构方面,机床有立式、卧式、龙门式和悬臂式等,对于热的响应和稳定性均有较大差异。例如齿轮变速的车床主轴箱的温升可高达35℃,使主轴端上抬,热平衡时间需2h左右。而斜床身式精密车铣加工中心,机床有一个稳定的底座。明显提高了整机刚度,主轴采用伺服电动机驱动,去除了齿轮传动部分,其温升一般小于15℃。

 

       (2)热源分布的影响。机床上通常认为热源是指电动机。如主轴电动机、进给电动机和液压系统等,其实是不完全的。电动机的发热只是在承担负荷时,电流消耗在电枢阻抗上的能量,另有相当一部分能量消耗于轴承、丝杠螺母和导轨等机构的摩擦功引起的发热。所以可把电动机称为一次热源,将轴承、螺母、导轨和切屑称之为二次热源。热变形则是所有这些热源综合影响的结果。

 

       一台5轴数控走心机在y向进给运动中温升和变形情况。y向进给时工作台未作运动,所以对x向的热变形影响很小。在立柱上,离y轴的导轨丝杠越远的点,其温升越小。

 

       该机在z轴移动时的情况则更进一步说明了热源分布对热变形的影响。z轴进给离x向更远,故热变形影响更小,立柱上离z轴电动机螺母越近,温升及变形也越大。

 

       (3)质量分布的影响。质量分布对机床热变形的影响有三方面。其一,指质量大小与集中程度,通常指改变热容量和热传递的速度,改变达到热平衡的时间;其二,通过改变质量的布置形式,如各种筋板的布置,提高结构的热刚度,在同样温升的情况下,减小热变形影响或保持相对变形较小;其三,则指通过改变质量布置的形式,如在结构外部布置散热筋板,以降低机床部件的温升。

 

       (4)材料性能的影响:不同的材料有不同的热性能参数(比热、导热率和线膨胀系数),在同样热量的影响下,其温升、变形均有不同。