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1、品工程机械野外修理车结构第二炮兵工程学院冯永保 郭晓松 张 安 李艾华!摘 要： 文章介绍了工程机械野外修理车的总体构成，主要由运载车、检测维修方舱、自备发动机组、检测诊断仪器、维修设备、维修工具等组成。并阐述了工程机械发动机综合检测系统、液压系统的介入式和非介入 式故障检测系统、多功能液压工作站等重点设备的工作原理。关键词：工程机械 修理车 检测 维修随着西部建设的大发展，工程机械的应用领域越来越广，但由于许多工程机械工作于偏远地带， 一旦出现故障，其维修保障较困难，严重影响了施 工进度。因而，针对工程机械野外施工作业时出现 故障后无法进行现场诊断和维修的状况，研制工程 机械野外修理车是非常
2、必要的。我院研制的野外修 理车可实现对工程机械的发动机系统故障进行不 解体快速诊断及现场维修；利用多种方法对工程机 械液压系统故障进行现场检测，并进行维修与试 验；通过行走系统快速拆装机构、多功能液压工作 站等专用、通用设备可有效解决野外条件下工程机 械的检测维修问题。该修理车较好地体现了工程机 械快速诊断、快速修复的思想，对提高工程机械的 维修保障能力，特别是在野外条件下的现场快速抢 修，恢复其工程施工能力，具有重要的意义。% 总体构成工程机械野外修理车主要由运载车、检测维修方舱、随车起重机、自备发电机组、检测诊断仪器、维 修设备、维修工具等组成。维修车外形及系统主要 配置如图 !、图 %
3、所示。!= 驾驶室 %= 随车起重机 4= 方舱 &= 翻板 -= 工具箱0= 车架 6= 发电机组 5= 支腿图 ! 工程机械野外修理车外形图运载车采用越野底盘，为斯太尔发动机、双排座 驾驶室，可运送维修人员；检测维修方舱舱体采用长 度为 &=- ) 的大板式方舱，并与运载车固联。方舱内 设有各类仪器柜、工具柜、钳工台等，同时可携带维 修所需配件；方舱外设计有工具箱、土木工具箱等。 在舱体与驾驶室之间安装随车起重机，该起重机采 用三级折臂式结构，体积小，操作灵活方便，变幅范 围可达 - )，最大起升重量为 4 。考虑到不同条件下的用电需求，修理车具有两种供电方式。当维修现场有电源时，可由外界
4、供电； 在野外无外界电源条件下，可由配备的自发电设备 供电。自发电设备由汽车主发动机带动发电机工作， 发电机选用新式防沙涉水型无刷式同步发电机，采 用舱底“悬吊”式安装方式，方舱内底板仍为水平底主要技术参数!发电机组额定功率（#$）发电机组额定转速（()*+） 维修车最高时速（#)(/） 方舱外形尺寸1)2 舱内部尺寸（)） 翻板尺寸（)） 底箱板离地高（)） 环境温度82%&! -.!0.& -.!% &.! 3-.& 45%!% !%! 565! 0-.! 0.! %-.9&.#:-.随车起重机最大起升重量8#;2舱内设备展开与撤收时间（)*+） 额定人员（人）总 重（）4 .!4.0!-
5、整车外形尺寸（)）3 !-!% -.!4 40.!产品冷天气，该电源可代替蓄电池直接启动车辆，对各种蓄电瓶进行快速充电，同时具有焊接功能。（）气焊设备，主要解决修理工作中钢件的切割 和焊接等问题。（(）便携式履带拆装机，主要对工程机械的重型 履带进行快速拆解、维修与装配。（)）轮胎拆装及补胎设备，主要由气源、气动扳 手、拆装机具及补胎设备等组成，可在野外条件下， 对各种工程机械的大型轮胎进行快速有效的抢修作 业。（*）专、通用工具，是为实施快速抢修而配备的， 它主要包括：发动机分解装配工具、发动机专用维修 工具、量具、成套电工工具、成套钳工工具、通用维修 工具、随车土木工具、钳工台、台虎钳、砂
6、轮机、钻床、 切割机等。（+）野外工作帐篷，用于野外条件恶劣时，遮避 维修部件以及为维修人员提供良好的作业环境。（,）快速堵漏剂及专用夹具，主要用于野外条件 下工程机械的油箱、水箱等的渗漏、泄漏的封堵。（&-）常用备件，包括常用消耗品、标准件和常用 零部件。结构图 ! 修理车组成与配置板，解决了现有发电机安装时在方舱内突起的问 题，并节省了空间。发电机额定功率为 ! $%，可为 各种检测维修设备提供工作电源，满足舱内设备的 用电需求。故障检测设备主要包括工程机械发动机综合 检测仪及液压系统综合检测仪。发动机综合检测仪 实现发动机主要性能的不解体检测并进行状态趋 势分析及故障综合诊断。液压系统综
7、合检测仪主要 由超声波管外测压仪、便携式液压系统故障检测 仪、液压检测表组合等构成，用于液压系统故障的 检测与快速定位。维修设备及各种工具和机具主要是在故障诊 断的基础上，为维修工作提供必要的设备及手段。 它主要包括：（&）多功能液压工作站。主要解决施工现场软 管爆裂需临时压制接头的问题，过盈配合件的现场 快速拆装修理以及液压系统及元件修理后的试验 检测。（!）油质快速分析仪及过滤装置和皮囊，主要 解决油液的污染检测、过滤及临时储油。（）多功能电源。有车载和地面两种工作状态， 可对各种轻、中、重型车辆进行启动，特别是低温寒 发动机不解体综合检测仪发动机故障在工程机械故障中占有很大的 比 例，在
8、野外条件下，采用不解体技术对发动机进行快 速检测是非常必要的。通过检测发动机的启动性能、 供油性能、充电性能、动力性能等关键指标，可以判 断出发动机的综合性能，以便及时维护和保养。发动机不解体检测系统的硬件部分主要包括传 感器组、信号调理系统、数据采集系统、嵌入式计算 机单元、电源单元、显示输出单元以及键盘输入等， 如图 所示。传感器组中的 ( 个传感器用于采集发 动机高压油路供油压力的脉动信号，启动电压、电流 信号及充电电压、电流信号，缸体振动信号等十余项 原始信号；信号调理系统对传感器组拾取的原始信 号进行程控放大、滤波及整形等变换，以适应数据采 集系统和测试的输入要求；数据采集系统主要由
9、高 速高精度 ./0 板组成，实现对调理后的模拟信号进 行模数转换，数字信号供分析诊断处理；嵌入式计算 机由 123&- 计算机组成，为系统的核心，实现系统 输入输出控制、信号分析和故障诊断等智能处理；电 源单元为系统的模拟电路、数字系统等提供多种标工程机械 !#（$） &- 产品结构图 % 发动机不解体综合检测硬件结构框图准电力供应；显示输出单元为高亮度 !# 显示屏，适合野外使用；键盘输入为人机输入接口。软件系统包括状态检测子系统、数据管理子系 统、诊断分析子系统三大部分。状态检测子系统主 要由数据采集模块、调理电路程序控制模块、参数 提取及状态分析模块组成。数据管理子系统主要由 数据存储
10、、检索、统计分析、文件处理等模块组成， 作用是从状态检测子系统接受检测数据并记录诊 断分析子系统的分析结果，对记录数据进行检索和 文件管理，以及浏览和硬拷贝输出。诊断分析子系 统主要由数据融合、综合分析模块、趋势分析、振动 分析、故障诊断等模块组成，不仅可对状态检测子 系统的单组原始数据进行深入分析，还可实现多组 原始数据信息的融合（时间和空间两个层面），进行 综合分析，并利用频谱分析、时频分析、小波分析等 现代信号处理技术，以及神经网络、基因算法等智 能诊断技术，完成发动机故障的分析诊断。测试点进行参数测试，快速确定故障部位。对于较为复杂的故障，可将便携式液压测试仪串入或并入被 检测的液压系
11、统，通过测试仪上的溢流阀给系统加 载，并检测系统的各种参数，从而分析故障类型，判 断故障位置。便携式液压系统故障检测仪主要由阀块、各类 传感器、信号处理电路和 !# 显示电路等组成，如 图 $ 所示。阀块上集成有溢流阀、安全阀、开关及传 感器等；阀块外有各阀操作手柄，能够实现双向检 测，检测的流量范围为 &!() !*+,-，压力范围 )!.( /01。信号处理电路将采集的传感器信号放大、滤波、模数转换后送 !# 显示。同时，仪器留有与计 算机的通讯接口。非介入式检测超声波管外测压仪是一种多功能不解体检测仪 器，它主要用于查找液压系统的故障，判断系统状 况。该仪器是利用超声波在介质中的传播速度
12、或时 间与压力变化的关系来测定上述项目的。如图 2所 示，对液压管路和液压缸进行检测时，将超声波换能 器紧贴于被测管外表面，超声波检测器向金属管发 射超声波，经耦合进入管壁，穿透管壁后折射到油液 中 继 续 传 播 ，当 达 到 另 一 侧 管 壁 时 ，一 部 分 折射进入管壁并穿透管壁，另一部分从管壁内侧反 射，并穿过管壁被换能器接收。当系统中充满油液或 压力、温度变化时，油液的声阻抗发生变化，从而使 在油液中传播的声速发生变化。由于声程是一定的， 而声速变化将导致传播时间变化，因此只要检测声 波在油液中传播的时间变化量便可完成上述项目的 判定与测量。!$ 液压系统故障检测与定位液压系统是
13、工程机械的重要组成部分。由于液 压传动过程的不可见性，液压系统的故障较难判 断。目前常用的故障检测方法有非介入式和介入 式。非介入式检测方便、快捷，但目前对小管径硬管 和软管的检测还不成熟；介入式检测相对来说较为 繁杂，但更加可靠。非介入式检测采用超声波管外 测压方法，介入式检测采用压力表组合和便携式压 力测试仪。本机在对工程机械液压系统的故障检测 中采取两种方法相结合的方式。!# 介入式检测液压系统的简单故障可通过液压检测表组合 检测判断，通过油管和专用接头直接接入系统预留2 主要专用维修设备工程机械 & !#（$）产品结构图 ! 便携式液压系统故障检测仪#$ 小型多功能液压工作站在工程机械
14、的现场维修过程中，经常遇到过盈 配合件的快速拆装，液压系统中高压软管的爆裂， 液压系统和元件修理后的检测试验等问题，这些问 题常常困扰着现场维修人员。而能够解决这些问题 的现有设备，大都体积庞大、功能单一，且都是固定 式设备，携带运输困难，无法满足现场维修工作的 需要。为此，根据工程机械现场维修的特点和需要， 设计了车载式小型多功能液压工作站，现场解决维 修过程中遇到的难题。液压工作站利用液压控制方式，将压力机构、 扣压装置、试验装置及控制系统集于一体，实现一 机多用。液压工作站主要由泵源、各种控制阀、各类 检测仪表及开关、油箱组件、扣压液压缸、扣压头、 压力机等组成，原理如图 ! 所示。该系
15、统利用一套 泵源装置，最高压力为 # %&，分别为压力、扣压和 试验系统提供压力油，压力机推力可达 () *，软管扣 压压力和试验压力可达 # %&。系统中采用三套控 制装置分别控制压力、扣压机和试验系统，以满足 各自工作的需要。#% 行走系统快速拆装机构工程机械行走系统快速拆装设备主要由便携式履带拆装机和轮胎拆装装置组成，用于野外条件下工程机械履带及大型轮胎快速、便捷、安全的拆 卸、分解和安装，以实现快速修复的目的。便携式履 带拆装机采用 ,- %& 的超高压油源和相应的机 械机构，可实现工程机械履带的快速拆卸、装配。轮 胎拆装装置是为了在野外条件下修复轮胎而设计 的，主要由气动扳手、拆装机
16、具，轮胎装卸小车等组 成。由于某些工程机械轮胎外形尺寸大，重量重，安 装时需多个自由度的运动，设计时巧妙地利用了随 车折臂式起重机的特点，在二级臂上安装专用拆装 机具，该机具可用于分解和组装大型轮胎。它由顶压 机构、拉伸机构、液压机构等组成，拆卸时利用顶压 机构顶住外胎，利用起重机液压缸和拉伸机构向上 提拉轮辋，拉力可达 *，可强行将轮胎同轮辋分解 开，通过该装置，可彻底解决工程机械轮胎修复时拆 卸的难题。! 结论该修理车是在深入分析工程机械故障及维修特 点基础之上，针对目前常用工程机械野外维修的特 点而进行研制的。该修理车研制成功后，经对整车及 各检测、维修设备和系统的使用，表明了该修理车机
17、图 超声波管外测压仪原理图 & 多功能液压工作站原理图工程机械 !#（$） ,# 产品新型高低空作业车结构泸州熊猫机器制造有限公司言一兵 蒋 睿新型高低空作业车是根据市场需求研制的多用途重型工程车，它具有起重作业、高空作业、低空作 业和低空混合作业等功能，用途广泛，特别适用于港口、码头、桥梁、隧道、电力施工等工程。图 ! 为其行驶状态。!起重钩 #工作臂 $底盘 %臂支架 &副底架 活动腿!#回转接头 !$油箱 !%回转机构 !&操纵室 !起升机构(工作斗!(转台)变幅缸 *电气柜 !+ 备 胎 ! 走 台 板图 ! 行驶状态图动性强，工作可靠，能够满足常用工程机械维修的实际需要，可实现工程机
18、械野外条件下的现场维修 及日常的维护修理。* 张春阳，马巍等$工程机械液压故障诊断的新技术与方法$筑路机械与施工机械化，()(（(）, 孙书鸿$工程机械原位检测与维修$工程机械，!%*（-）参考文献! 屈梁生，何正嘉#机械故障诊断学$上海：上海科技出版社，!%&( 冯永保，郭晓松，邸乃谦$小型多功能液压工作站的设计 及实现$液压与气动，()!（!(）通信地址：陕西省西安第二炮兵工程学院 # 分队（$!#%）（收稿日期：#+%,+#,#+）工程机械 !* !#（$）!#$%&(%)# *+(,)#-&. +#/ 01)23-#%456 7896 :! #$%&$# () *)+,(#-!;,-
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