机械故障诊断技术11_其他故障诊断技术
故障诊断技术综述
故障诊断技术综述一引言故障诊断技术是一门紧密结合生产实际的工程科学，是现代化生产发展的产物。
随着现代科学技术在设备上的应用，设备的结构越来越复杂，功能也越来越完善,自动化程度越来越高,由于许多无法避免的因素影响,会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的乃至灾难性的事故.不言而喻，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用,生产实践证明，研究故障诊断技术具有重要的现实意义。
二故障诊断技术的定义故障诊断技术就是在设备运行中或基本不拆卸设备的情况下，掌握设备的运行状况，根据对被诊断对象测试所取得的有用信息进行分析处理，判断被诊断对象的状态是否处于异常状态或故障状态，判断劣化状态发生的部位或零部件，并判定产生故障的原因，以及预测状态劣化的发展趋势等。
其目的是提高设备效率和运行可靠性,防患于未然，避免故障的发生。
三故障诊断技术的构成环节从故障诊断的流程看，通常诊断系统由信号采集、信号处理、状态识别和诊断决策四大部分构成。
其中,信号采集是基础,信号分析和处理是关键，状态识别（包括判断和预报）是核心,决策与管理是最终目标。
前３个环节是基本环节。
1．信号采集信息采集的基本任务是获取有用的信息。
这是故障诊断的基础和前提，监测获取到的有用信息越多，监测数据越真实,越容易判断出故障原因。
在运行过程中，必然会有力、热、振动及能量等各种量的变化，由此会产生各种不同的信息，根据不同的诊断需要,选择能表征设备工作状态的不同信息，如振动、压力及温度等,是十分必要的．这些信号一般是用不同的传感器来拾取的。
只有采集到反映设备实际状态的信号，诊断的后续工作才有意义,因而信号采集是故障诊断技术中不可缺少的重要环节。
(1)常用的设备状态监测技术分类1)振动信号监测技术对设备的振动信号测试和分析，能获得机体、转子或其他零部件的振动幅值、频率和相位3个基本要素,经过对信号的分析、处理与识别,可了解到设备的振动特点、结构强弱、振动来源、故障部位和故障原因,为诊断决策提供依据.故利用振动信号诊断故障的技术较为普遍.2）声信号监测诊断技术声信号监测诊断技术包括:噪声诊断、超声波诊断和声发射诊断技术.其中噪声的分析与诊断通常有两个目的:一是寻找机器发出噪声的主要声源，以便采取相应措施降低噪声;二是利用噪声信号判别故障。
设备故障诊断技术介绍
设备故障诊断技术介绍
设备故障诊断技术是一种应用于工业生产中的重要技术，它可以帮助企业提高生产效率，降低故障率，减少维修成本。
下面我们将介绍几种常见的设备故障诊断技术。
首先是传感器技术，传感器是设备故障诊断的核心部件。
通过安装各种传感器来监测设备运行状态，并将监测到的数据传输给计算机系统进行分析，可以实时监测设备是否出现异常，并及时发出报警。
传感器技术可以有效提高设备的安全性和稳定性。
其次是故障诊断软件技术，利用各种故障诊断软件可以对设备进行实时监测和分析，识别设备的故障类型和原因，并提出相应的解决方案。
这可以帮助企业及时发现设备故障，减少生产中断时间，提高生产效率。
此外，还有振动分析技术，通过安装振动传感器，监测设备的振动情况，可以判断设备是否出现故障。
振动分析技术可以帮助企业实现对设备运行状态的实时监测，大大减少了设备故障的发生。
总之，设备故障诊断技术在工业生产中起着非常重要的作用，它可以帮助企业提高生产效率，降低故障率，减少维修成本，是企业提高竞争力的重要手段之一。
随着科技的不断发展，设备故障诊断技术也会不断完善，为工业生产带来更多的便利和效益。
机械设备故障诊断技术
机械设备故障诊断技术简介授课老师：许金梧机械自动化087班于川40840412随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化，设备在生产中的地位越来越重要，对设备的管理也提出了更高的要求，能否保证一些关键设备的正常运行直接关系到一个行业发展的各个层面。
现代化工业生产一旦因故障停机损失将是十分巨大。
因此，设备诊断这一技术，日益引起人们的重视，并在理论和实践应用方面得到了迅猛发展。
机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。
油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。
故障诊断的实质就是状态的识别，诊断过程主要有三个步骤：第一步是检测设备状态的特征信号，如振动、噪声、温度等；第二步就是从所检测到的特征信号中提取征兆；第三步是故障的模式识别。
机械设备故障诊断技术的发展可以分为以下几个阶段：（1）基于故障事件的故障诊断阶段。
当出现故障后才检查故障原因和发生部位，故障诊断的手段是通过对设备的解体分析并借助以往的经验以及一些简单的仪器。
（2）基于故障预防的故障诊断阶段。
该阶段故障诊断的目的在于为合理的维修周期的制定提供依据，并在定期维修前检查突发性故障，保证在故障出现之前就能排除故障。
这一阶段的诊断手段主要是一些简单的状态检测仪，多设有一定运行参数的报警值，能够对突发故障进行预测。
（3）基于故障预测的故障诊断阶段。
该阶段故障诊断是以信号采集与处理为中心，多层次、多角度地利用各种信息对设备的状态进行评估，针对不同的设备采取不同的措施。
属于正常运行状态的设备，可依据原先的检测计划进行检测；属于故障进行性发展的设备，重点检测；而个别故障较严重发展的设备，应及时停机进行故障诊断。
故障诊断的基本工艺流程它包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。
诊断实施过程是故障诊断的中心工作，它可以细分为4个基本步骤：（1）信号检测。
机械故障诊断技术
第1章 思考题
1-1 故障诊断的基础是建立在___________原理上的。 1-2 机械故障诊断的基本方法可按不同观点来分类的， 目前流行的分类方法有两种：一种按机械故障诊断方法的 难易程度分类，可分为___________和______________法 师 二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为 ________、________、________、___________、 ____________。 1-3 设备运行过程中的浴盆曲线是指什么？ 1-4 机械故障诊断包括哪几个方面的内容？ 1-5 劣化曲线沿纵轴分成的三个区间分别是什么？代表 什么意义？
故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的 。所有设备的作用都是能量转换与传递，设备状 态愈好，转换与传递过程中的附加能量损耗愈小 。例如机械设备，其传递的能量是以力、速度两 个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要通过 温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大， 附加能量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗 的变化，可以了解设备劣化程度。
1.3 故障诊断的基本方法
• 按机械故障诊断方法的难易程度分类：可分为1) 简易诊断法和2)精密诊断法。
• 按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为3) 直接观察法、4)振动噪声测定法、5)无损检测法 、6)磨损物测定法、7)机器性能参数测定法。
1.简易诊断法
简易诊断法指主要采用便携式的简易诊断仪 器，如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温 仪对设备进行人工巡回监测，根据设定的标准或 人的经验分析，了解设备是否处于正常状态。若 发现异常，通过对监测数据分析进一步了解其发 展的趋势。因此，简易诊断法主要解决的是状态 监测和一般的趋势预报问题。
4.振动噪声测定法
机械设备在运动状态下(包括正常和异常状 态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明， 振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故 障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系 。大多数机械设备是定速运转设备，各零部件的 运动规律决定了它的振动频率。由于是定速运转 ，其振动频率即为该零件的特征频率，观测特征 频率的振动幅值变化，可以了解该零部件的运动 状态和劣化程度。（振动法，由于不受背景噪声 干扰的影响，使信号处理比较容易，因此应用更 加普遍。）
机械设备状态监测与故障诊断技术
（大、中、小修 ） 不足维修——新故障和潜在的故障因素
路漫漫其悠远
机械设备状态监测与故障诊断技术
第一章 概 述
2.2重要缺陷—传统的检修方式对于故障的寻找往往需要
对设备的大拆大卸才能实现，检修周期长，且检修后，设备
机械设备状态监测与故 障诊断技术
路漫漫其悠远
2020/11/18
机械设备状态监测与故障诊断技术
第一章 概述
近些年来，设备状态监测与故障诊断逐渐进入工程应用 阶段，技术日趋成熟，应用范围日趋广泛，成为现代设备维 护技术的一个重要组成部分。
一、实施设备状态监测与故障诊断的意义
1.机械设备维护的基本任务：对设备进行合理的技术维护、 及时发现异常和故障、适时采取检修措施以最大限度保证其 正常运行。 2.传统的机械设备维护方法——一定意义上的经验维护法 特点：具有相当的局限性，往往依靠人的眼看、耳听、手摸 等感观手段获取某种信息继而凭借过去的经验来加以判断。
路漫漫其悠远
齿轮座受倾翻力矩作用
机械设备状态监测与故障诊断技术
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
a. 咬入
路漫漫其悠远
c.抛出
齿轮座振动纪录曲线机械设备状态监测与故障诊断技术
机械振动及设备故障诊断方向
小波分析在故障诊断中的应用
小波具有时频“聚焦”特性 高斯小波—最大熵谱分析 小波分析—AR谱 实现微弱故障诊断信号分离和提取，发现早期故障 R1减速机高速轴工作侧轴承保持架不平衡产生的故障频率 计算值3.19HZ 故障：该轴承保持架不平衡
§ 有限元计算：两向受力，一向受压，等效应力最大
机械故障诊断技术_其他故障诊断技术
如何从复杂的机械设备运行数据中提取出有用的故障特征，是故障诊断技术的关键。目前，一些先进的信号处理和特 征提取方法已经在故障诊断中得到了应用，但仍需要进一步完善和优化。
故障诊断准确性
提高故障诊断的准确性是故障诊断技术一直追求的目标。然而，由于机械设备种类繁多、故障模式复杂 多变等因素，实现高准确性的故障诊断仍然具有很大的挑战性。
光学与声学故障诊断技术
红外热像检测
利用红外热像仪检测设备 表面的温度分布，诊断设 备的过热、接触不良等故 障。
激光干涉测量
利用激光干涉仪测量设备 的微小位移和形变，诊断 设备的机械故障。
声发射检测
通过声发射传感器检测设 备内部裂纹扩展、应力波 等声发射信号，诊断设备 的疲劳、裂纹等故障。
04
机械故障诊断案例分析
故障预测与健康管理技术研究
故障预测与健康管理（PHM）技术是一种新兴的故障诊断 技术，它通过对机械设备的实时监测和数据分析，实现对 设备故障的早期预警和健康管理。未来，PHM技术将成为 故障诊断领域的重要研究方向之一。
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多技术融合
将多种故障诊断技术融合起来，形成优势互补，提高故障诊断的全面性和准确性。例如， 将振动分析、油液分析、红外测温等技术相结合，可以对机械设备进行更全面的状态监测 和故障诊断。
故障诊断技术面临的挑战与问题
数据获取与处理
在进行故障诊断时，需要获取大量的机械设备运行数据。然而，由于数据来源多样、数据质量参差不齐等问题，给数 据获取和处理带来了很大的挑战。
压路机振动轮、行走机构和转向系统等部件的故障。
05
其他故障诊断技术应用实例
电气设备故障诊断实例
电机故障诊断
机械故障诊断技术习题参考答案
1参考答案教材设备故障诊断沈庆根、郑水英化学工业出版社2006.3第1版2010.6.28 于电子科技大学1 第1章概论1.1 机械设备故障诊断包括哪几个方面的内容答机械设备故障诊断所包含的内容可分为三部分。
第一部分是利用各种传感器和监测仪表获取设备运行状态的信息即信号采集。
采集到的信号还需要用信号分析系统加以处理去除无用信息提取能反映设备状态的有用信息称为特征信息从这些信息中发现设备各主要部位和零部件的性能是处于良好状态还是故障状态这部分内容称为状态监测它包含了信号采集和信号处理。
第二部分是如果发现设备工作状态不正常或存在故障则需要对能够反映故障状态的特征参数和信息进行识别利用专家的知识和经验像医生诊断疾病那样诊断出设备存在的故障类型、故障部分、故障程度和产生故障的原因这部分内容称为故障诊断。
第三部分称为诊断决策根据诊断结论采取控制、治理和预防措施。
在故障的预防措施中还包括对设备或关键零部件的可靠性分析和剩余寿命估计。
有些机械设备由于结构复杂影响因素众多或者对故障形成的机理了解不够也有从治理措施的有效性来证明诊断结论是否正确。
由此可见设备诊断技术所包含的内容比较广泛诸如设备状态参数力、位移、振动、噪声、裂纹、磨损、腐蚀、温度、压力和流量等的监测状态特征参数变化的辨识机器发生振动和机械损伤时的原因分析故障的控制与防治机械零部件的可靠性分析和剩余寿命估计等都属于设备故障诊断的范畴。
1.2 请简述开展机械设备故障诊断的意义。
答1、可以带来很大的经济效益。
①采用故障诊断技术可以减少突发事故的发生从而避免突发事故造成的损失带来可观的经济效益。
②采用故障诊断技术可以减少维修费用降低维修成本。
2、研究故障诊断技术可以带动和促进其他相关学科的发展。
故障诊断涉及多方面的科学知识诊断工作的深入开展必将推动其他边缘学科的相互交叉、渗透和发展。
2 第2章故障诊断的信号处理方法2.1 信号特征的时域提取方法包括哪些答信号特征的时域提取方法包括平均值、均方根值、有效值、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、偏度指标或歪度指标、偏斜度指标、峭度指标。
《机械设备故障诊断技术》(设备故障诊断)ppt课件
机械设备故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
2. 设备故障诊断的特性
（1）多样性 化工过程装置 静设备：如换热器、传质容器、反应器、变换器、塔设备等 动设备：如旋转机器和往复机器等 设备结构不同，工艺参数各异，制造安装差异 使用环境不同，产生各种故障
如离心式、轴流式压缩机、烟气轮机：
工艺气体粉料（催化剂），转子不平衡、振动、摩擦、磨损故障
定期维修（计划维修）： 设备运行时间为基础，根据设备磨损和故障规律，事先制定计划 确定修理类别、间隔、内容及要求。分大修和项（目）修 适用掌握故障规律的流程工业生产设备、自动化生产线和连续运行设备 缺点：①检修量大耗时耗费；②要求精密机械，过多拆卸人为故障 ③备品备件种类多，检修费用大
技术发展和设备管理现代化，认识到采用一种预防性维修方式 即设备运行时进行状态监测，掌握技术状况 对将形成或已形成故障分析诊断，判定设备劣化程度和部位 故障前制订预知性维修计划，确定设备修理内容和时间 即为基于状态监测为基础的维修，最经济合理方式，又称预知性维修
课程简介
机械设备故障诊断技术
简要介绍机械设备故障诊断技术的工程理论基础 振动测试技术和现代应用技术 重点介绍流体机械典型故障机理与诊断技术 通过流体机械故障诊断实例 介绍机械设备故障诊断技术的
工业现状和技术进展
课程内容涉及新兴科技学科和现代工业技术 通过学习可以熟悉现代机械设备状态监测与故障诊断技术的 基本原理、实施技术和应用现状 了解现代设备故障诊断技术的发展前景 具备机械设备故障诊断技术的基本技能
1.2 设备故障的类型和状态监测技术
2 故障诊断的信号处理方法 2.1 信号处理基础知识； 2.2 旋转机械常用的振动信号处理图形； 2.3 信号的时频分析
机械故障快速诊断技术
映设备状态的二次效应也是多种多样 的，与之相适 应 的诊断手段有振动测试 ， 油样 分析 、 温 度监测 、 冲 击脉冲测量 、 超声波探伤 以及性能参数检测 等多种。 每一种诊断手段都是从不同的角度揭示故障某种特 性， 获取有关设备某一方面 的状态信息 ， 但任何一种 诊断手段 ， 都有它 的特殊作 用 ， 也都有其 局限性 ， 因 此， 在实施 现场诊 断时 ， 需要根据具体情 况 ， 灵 活应 用 各 种诊 断 手 段 ，如 ：诊 断滚 动 轴 承可 以应 用 脉 冲 法、 振动法、 温度监测 、 油液分析等多种手段 ， 以便做 出准确 的判 断 。 振 动 诊 断 是 应 用 最 普 遍 也 是 最 重 要 的 诊 断 手 段， 然而 ， 它对于低速 （ 尤其是超低速 ） 设备 的诊断显 得不敏感 ，类似这样低速设备的诊断还须采用其他 辅助手段 ， 如油液分析方法 ， 较适合于诊 断低转速设 备， 用振动诊断手段却不一定能做出确切的判断。 ３ ． ２ 采 用多种 分 析方 法 充分 提取 故 障特性 （ １ ） 各种信号分析方法的综合运用 对设备状态信号 ， 从多方面分析 ， 充分提取故障 特征 ， 为确诊故 障提供充分准确的信息 ， 这也是综合 诊断的重要 内容。过去 ， 对振动分析 ， 一般 只强调频 率分析 ， 频率分析作为振动分析的经典方法 ， 在故障 诊断 中有着最广泛 的应用 ， 但是 ， 它在故 障诊 断中的 作用仍然是有限的。 有时有可能造成误判。 造成这种 情况的主要 因素有 ：
２ 机械设备故 障诊 断技 术所 包含 的内容
机械设备故障诊断技术根据诊 断的 目的及所选 取 的诊 断 方法 不 同其实 施 过程 也 有 所 不 同 ，但 基 本 过程是相同的， 主要包括 ： 机械设备状态信号特征 的 获取 、 故障特征的提取 、 故障诊断、 维修决策的形成 。 机械设备状态信号是机械设备异 常或故障信息 的载体 ，选用一定的方法和检测系统采集最能反映 诊 断对象状态特征的信号 ，是故障诊断技术实施过 程 中不可缺少的环节。能够真实 、 充分地采集到足够 数量而且客观反映对象状况的状态信号 ，是故障诊 断技术成功与否的关键 ， 当识别故障之后 ， 必须进一 步对设 备的异常或故 障及其危 险程 度做出评价 ， 以 便研究和确定维修的具体形式 ， 即所谓的维修决策。
机械设备故障诊断技术
信号的概率密度函数分析称为幅值域分析
2、故障诊断的动态指标
（1）峰值 x p ：指信号可能出现的最大瞬时值 max x(t) 。 （2）均值 µ x 和绝对平均值 µ x ：均值是指信号幅值的算术平均值
∫ µ x
=
1 T
T
x(t)dt
0
∫ µ x
=1 T
T
x(t) dt
0
假如信号 x(t) 的离散值为 xi (i = 1,2,⋯, N ) ，则可得到均值和绝对平均值的一致
1
1.2 设备故障的信息获取和检测方法
1.2.1 设备故障信息的获取方法
监测对象 特征信信号息测取 征 兆信息提取 状 态状态诊断
故障情况
设整备、干控预制（、维诊修断、）调
决 决策形成策 状态趋势
图 1-1 设备诊断过程框图
1、直接观测法 2、参数测定法 3、磨损残余物的测定 4、设备性能指标的测定 1.2.2 设备故障的检测方法 1、振动和噪声的故障检测 （1）振动法：对机器主要部位的振动值如位移、速度、加速度、转速及相位 值等进行测定，与标准值进行比较，据此可以宏观地对机器的运行状况进行评定，
1
xi2 ] 2
i=1
（4）方差：方差的定义为
∫ σ
2 x
=
1 T
T 0
[
x(t
)
−
µ
x
]2
dt
∑ σ ˆ
2 x
=
1 N
N
(xi
i=1
2
− µˆ x )
（5）偏斜度和峭度：两者的数值可以如下确定
机械设备故障诊断技术及应用
第一章 绪 论
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容 设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局 部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。 机械设备故障诊断技术日益获得重视与发展的原因是，随着科学技术与生产 的发展，机械设备工作强度不断增大，生产效率、自动化程度越来越高，同时设 备更加复杂，各部分的关联愈加密切，往往某处微小故障就爆发链锁反应，导致 整个设备乃至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。例如，1973 年美国三里岛核 电站堆芯损坏事故；1985 年美国航天飞机“挑战者号”的坠毁；1984 年印度博帕 尔市农药厂异氰酸甲酯毒气外泄事故；1986 年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故； 1986 年欧洲莱因河瑞士化学工业污染事故等。重要设备因事故停机造成的损失极 为严重；一个乙烯球罐停产一天，损失产值 500 万元，利润 200 万元；一台大型 化纤设备停产 1 小时，损失产值 80 万元。对大型汽轮发电机组进行振动监视，获 利与投资之比为 17：1。 设备诊断技术日益获得重视与发展的另一个重要原因是能改革维修体制，大 量节省维修费用。 日本有资料指出，采用诊断技术后，每年设备维修费减少 20%~50%，故障停 机减少 75%。 设备诊断技术包括以下 5 方面内容。 1、正确选择与测取设备有关状态的特征信号 2、正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息 3、根据征兆正确地进行设备的状态诊断 4、根据征兆与状态正确地进行设备的状态分析 5、根据状态分析正确地作出决策
机械故障诊断技术
第一章1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上的。
2、机械故障诊断的基本方法可按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为：简易诊断法和精密诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为：直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机械性能参数测定法。
3、设备运行过程中的盆浴曲线是指什么？答：指设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线（曲线的形状类似浴盆的剖面线）。
6、劣化曲线沿横、纵轴分别分成的三个区间分别是什么，代表什么意义？答：横轴包括：a.磨合期（故障率较高），b.正常使用期（故障率最低），c.耗损期（故障率逐步升高）；纵轴包括：a.绿区（故障率最低，表示机器处于良好状态），b.黄区（故障率有抬高的趋势，表示机器处于警戒注意状态），c.红区（故障率已大幅上升的阶段，表示机器处于严重或危险状态，要随时准备停机）。
第二章1、按照振动的动力学特性分类，可将机械振动分为三种类型：自由振动和固有频率、强迫振动和共振、自激振动。
2、固有频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体自身固有的。
3、在非线性机械系统内，由非振荡能量转变为振荡激励所产生的振动称为：自激振动。
4、构成一个确定性振动有三个基本要素，即：振幅S、频率f或和相位。
5、机械故障诊断技术的应用分为：事故前预防和事故后分析。
8、强迫振动有什么特点？答：a.物体在简谐力作用下产生的强迫振动也是简谐振动，其稳定响应频率与激励力频率相等。
b.振幅B的大小除了与激励力大小成正比，与刚度成反比外，还与频率比、阻尼比有关。
C.物体位移达到最大值的时间与激励力达到最大值的时间是不同的，两者之间存在有一个相位差。
9、自激振动有什么特点?答：a.随机性；b.振动系统非线性特征较强时才足以引发自激振动，使振动系统所具有的非周期能量转换为系统振动能量；c.自激振动与转速不成正比例；d.转轴存在异步涡动；f.振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分，而稳态时，波形是规则的周期振动，与一般的强迫振动近似的正弦波有区别。
机械故障诊断技术
3、有的仪器可分为几个频率档可分别读值， 也可同时进行若干个频率档分析。 二、声级计 机械运转是会产生：振动和噪声。 声级计是测量噪声的专用分析仪器。 一般使用电容式传声器，经放大及计权后可读出声压 级的大小。 存在的问题：1、存在背景噪声的干扰；2、虽然能进 行倍频程分析，但由于产生噪声的零件多、传输途径 复杂，很难确定产生故障的零件部位。 三、温度计 温度仪、红外线测温仪、温度传感器、温度监测系统
曲线)
浴盆曲线沿时间轴分为三部分:
Ⅰ 磨合期,表示新机器的跑合阶段,故障率较高;
Ⅱ 正常使用期,表示机器经跑合后处于稳定阶段, 故障率最低;
Ⅲ 耗损期,表示机器由于磨损、疲劳、腐蚀等已 处于老年阶段，故障率逐步上升。
一般现场设备都处于Ⅱ、Ⅲ阶段，可取浴盆曲 线的一半，称为劣化曲线。 劣化曲线沿纵轴可分为三个阶段： 绿区（G） 包括浴盆曲线的正常使用阶段， 故障率最低，它表示机器处于良好状态； 黄区（Y） 包括浴盆曲线Ⅲ区的初始阶段， 故障率已有升高的趋势，表示机器处于注意状态；
第五节、旋转机械转子现场平衡技术
第三节、旋转机械故障的简易诊断法
简易诊断方法 是采用便携式测 振仪采集信号，并由信号的某些参数或 统计量构成诊断指标，由此来判定设备 的运行状态是否正常。 简易诊断方法 主要用于设备 状态监测，作为精密诊断的基础。 特点：简单易行、投资少、见效快； 但功能受限制，只能解决故障诊断的初 步分类（初级阶段）。
设备监测与诊断过程
设备监测与诊断过程如框图所示：
故障模拟 信号检测 特征提取 各种样板模式
典型故障
信号检测
故障信号
特征提取
故障档案库
状态模式 待检模式
设备
机械故障诊断技术
机械故障诊断技术序言：随着科学技术的发展,机械设备越来越复杂,自动化水平越来越高,机械设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大,与其有关的费用越来越高,机器运行中发生的任何故障或失效不仅会造成重大的经济损失,甚至还可能导致人员伤亡。
通过对设备工况进行检测,对故障发展趋势进行早期诊断,找出故障原因,采取措施避免设备的突然损坏,使之安全经济地运转,在现代工业生产中起着重要的作用。
开展机械设备故障检测与诊断技术的研究具有重要的现实意义。
本文简单的介绍了机械故障诊断方面的含义、内容、常用方法和研究现状等，并介绍了一些技术及案例分析。
一、故障诊断的意义、含义、基本内容、常用方法及机械故障诊断的研究现状1-1 故障诊断技术简介1. 故障诊断的意义：保障生产安全、改革设备维修制度、提高生产率。
2. 故障的含义：机械系统偏离功能；功能失效。
3. 故障诊断技术：是了解、掌握设备在使用中的状态，确定其整体或局部是否正常，早期发现故障及其原因，并预报故障发展趋势的技术。
4. 故障诊断基本内容：①设备运行状态的监测--利用监测信息，判断是否正常？发现故障苗头；②设备运行状态的趋势预报--利用运行状态的发展趋势，预知设备的劣化速度，为生产安排、维修计划做准备。
③故障类型、程度、部位和原因的确定--为诊断决策提供依据。
5. 故障诊断方法①按诊断环境分类：离线与在线诊断；②按监测手段分类：振动监测诊断法、噪声监测诊断法、温度监测诊断法、声发射监测诊断法、压力监测诊断法、油液监测诊断法、金相分析诊断法等；③按诊断方法、原理分类：频域诊断法、时域诊断法、统计分析法、信息理论分析法、模式识别法、人工神经网络、专家系统等等；④按诊断对象分类：军械装备，矿山机械、选矿机械、旋转机械等。
1-2 故障诊断技术的发展①第二次世界大战中，认识到这种技术的重要性；②第二次世界大战后，因对应技术未发展而发展不快；③60年代后，电子技术、计算机技术发展、1965年FFT方法和对应的数字信号处理和分析技术的发展为设备诊断技术奠定了技术基础美国：1967年成立美国机械故障预防小组，在航空、航天、军事、核能等尖端部门目前处于领先地位。
智能运维之机械设备故障诊断技术
绪论 设备故障诊断的概念
医生
工程师
机器
人
看病
设备故障诊断的思想来源于医学诊断
什么是设备故障诊断
绪论 设备故障诊断的概念
医学诊断方法
设备故障诊断方法
听、摸、看、闻
振动与噪声监测
温度测量
油液分析
应力应变测量
无损检测技术（裂纹）
望、闻、问、切
听心音、做心电图
量体温
验血验尿
量血压
X射线、 超声检查
问病史
查阅设备档案资料
绪论 设备故障的特点
设备故障的延时性
机械设备在运行中，零部件不断受到冲击、应力、摩擦、磨损和腐蚀等因素作用 故障的形成是一个缺陷不断累积、状态不断劣化、从量变到质变的过程 故障的延时性，使得对早期故障的诊断以及故障预测技术显得尤为重要
绪论 设备故障的特点
设备故障的不确定性
相同工艺类型、相同机械设备，由于操作状态和管理水平不同，其故障发生的频率、故障表现的形式和特征都可能不相同 有些复杂机械系统，故障形成机理尚不清楚 故障征兆和故障原因之间存在不确定性：一种故障征兆可能来自多种故障原因；反之，一种故障原因也会表现出多种故障征兆
1 Why ?
3 How ?
什么是设备故障诊断
为什么要进行设备故障诊断
如何进行设备故障诊断
保障设备安全
给机器看病
如何进行设备故障诊断
三个阶段 状态监测 分析诊断 决策处理
绪论 设备故障诊断的概念
信号采集、数据显示
设 备
传感器
分析处理、状态识别
故障诊断、决策
治 理 防 治
监护运行
停机检修
参考图谱
什么是设备故障诊断
设备的机械故障诊断及排除
机械设备故障诊断及排除机械设备故障是机械设备应有的工作能力或特性的明显降低,甚至根本不能工作的现象.机械设备的技术状况是随着使用时间的延长而逐渐恶化的,因而机械设备的使用寿命总是有限的,由此可知,机械设备发生故障的可能性总是随着使用时间的延长而增大.虽然机械设备故障的发生具有随机性,即无论哪一类故障,人们都难以预料它的确切地发生时间,但是故障的产生是可以预防,发现和排除的.故障的分类对于预防机械设备故障的发生起到指导作用;故障的诊断方法可以及时准确地确定故障的种类和具体位置,并初步判定故障的严重程度,为排除故障提供有价值的参考信息.确保机械设备的正常工作.一、机械设备故障分类:一临时性故障临时性故障又称间断故障,多半是由机械设备的外部原因引起的.如操作失误等造成,当这些外部干扰消除后机械设备即可正常运转.二永久性故障1.按故障发生的时间分类:1早发性故障:这是由于机械设备在设计,制造,装配,调试等方面存在问题引起的.如新购入机床液压系统严重漏油或噪声很大.2突发性故障:这是由于各种不利因素和偶然的外界因素共同作用的结果.故障发生的特点是具有偶然性和突发性,事先无任何征兆,一般与使用情况有关,难以预测,但它容易排除,通常对机械设备寿命影响不大.3渐进性故障:它是因机械设备技术特性参数的劣化包括腐蚀,疲劳,老化等,逐渐发展而成的.其特点是故障发生的概率与使用时间有关,只是在机械设备有效寿命的后期才明显的表现出来.故障一经发生,就标志着寿命的终结.通常它可以进行预测,大部分机械设备的故障属于这一类.4复合型故障:这类故障包括上述故障的特征,其故障发生的时间不定.机械设备工作能力耗损过程的速度与其耗损的性能有关.如摩擦副的磨损过程引起的渐进性故障,而外界的磨粒会引起突发性故障.2.按故障表面形式分类:1功能故障:机械设备应有的工作能力或特性明显降低,甚至根本不能工作,即丧失了它应有的功能.这类故障可通过操作者的直接感受或测定其输出参数而判断.例如:精度丧失,传动效率降低,速度达不到标准值.2潜在故障:故障逐渐发展,但尚未在功能方面表现出来,却又接近萌发的阶段.当这种情况能够鉴别时,即认为是一种故障现象称为潜在故障.3.根据故障产生的原因分:1人为故障:由于在设计,制造,大修,使用,运输,管理等方面存在问题,使机械设备过早地丧失了应有的功能.2自然故障:机械设备在其使用期内,因受到外部或内部各种不同的自然因素影响而引起的故障,如磨损,老化等.4.按故障造成的后果分:1致命故障:这是指危及或导致人身伤亡,引起机械设备报废或造成重大经济损失的故障. 2严重故障:是指严重影响机械设备正常使用,在较短的有效时间内无法排除的故障. 3一般故障:明显影响机械设备正常使用,在较短时间内可以排除的故障. 4轻度故障:轻度影响机械设备正常使用,能在日常保养中用随机工具排除的故障.如:零件松动等.二、影响机械设备故障产生的因素1.设计规划:1在设计规划中,应对机械设备未来的工作条件有准确估计,对可能出现的变异有充分考虑. 2设计方案不完善:设计图样和技术文件的审查不严是产生故障的重要原因.2.材料选择:在设计,制造和维修中,都要根据零件的性质和特点正确选择材料.1材料选用不当,或材质不符合标准规定,或选用了不适当的代用品是产生磨损,腐蚀,过度变形,疲劳破裂,老化等现象的主要原因.2此外在制造和维修过程中,很多材料要经过铸,锻,焊和热处理等热加工工序,在工艺过程中材料的金属显微组织,力学性质等要经常发生变化,其中加热和冷却的影响尤为重要.3.制造质量:在制造工艺的每道工序中都存在误差.1工艺条件和材质的某些性质必然使零件在铸,锻,焊,热处理和切削加工过程中积累了应力集中,局部和金属的显微组织缺陷,微观裂纹等.这些缺陷往往在工序检验时容易被疏忽.2零件制造质量不能满足要求是机械设备产生故障的重要原因.4.装配质量:1首先要有正确的配合要求.2初始间隙过大,有效寿命期就会缩短.3装配中各零部件之间的相互位置精度也很重要,若达不到要求,会引起附加应力,偏磨等后果加速失效.5.合理维修:根据工艺合理,经济合算,生产可能的原则,合理进行维修,保证维修质量.这里最重要,最关键的是合理选择和运用修复工艺,注意修复前准备,修复过程中按规程执行操作,做好修复后的处理工作.6.正确使用:在正常使用条件下,机械设备有其自身的故障规律.使用条件改变故障规律也随之变化. 1工作载荷:机械设备发生损耗故障的主要原因是零件的磨损和疲劳破坏,在规定的使用条件下,零件的磨损在单位时间内是与载荷的大小呈直线关系.零件的疲劳损坏是在一定的交变载荷下发生,并随其增大而加剧,因此,磨损和疲劳都与载荷有关.当载荷超过设计的额定值后,将引起剧烈的破坏,这是不允许的.2工作环境:包括气候,腐蚀介质和其它有害介质影响,以及工作对象的状况等.第一,温度升高,磨损和腐蚀加剧;第二,过高的湿度和空气中的腐蚀介质存在,造成腐蚀和磨损;第三,空气中含尘量过多,工作条件恶劣都会影响机械设备的损坏.3保养和操作:建立合理的维护保养制度,严格执行技术保养和使用操作规程,是保证机械设备工作的可靠和提高使用寿命的重要条件,此外,需要对人员进行培训,提高职业素质和工作水平.三、机械设备故障的诊断一故障诊断技术分类：1.简易诊断:简易诊断也就是初级诊断.为了能对设备的状态迅速有效地做出概括和评价,简易诊断通常有现场工作人员实施.2.精密诊断:精密诊断是根据简易诊断认为有异常的设备,需要进行比较详细的诊断,其目的是判定异常部位,研究异常的种类和程度.精密诊断有专门技术人员实施.3.功能诊断和运行诊断:1功能诊断是对新安装或刚维修后的设备进行运行情况和功能是否正常的诊断.并按检查的结果对设备或机组进行调整.2运行诊断是对正常工作设备故障特征的发生和发展的监测.4.定期诊断和连续监控:1定期诊断是每隔一段时间,对工作的设备进行定期的检测.2连续监控则是采用仪表和计算机信息处理系统对机器运行状态进行监视和控制;连续监控用于因故障而造成生产损失重大,事故影响严重以及故障出现频繁和易发生故障的设备,也用于因安全和劳动保护方面上的原因不能点检的设备.5.直接诊断和间接诊断:1直接诊断是直接确定关键零部件的状态,直接诊断往往受到机器结构和工作条件的限制而难以实现,这时就不得不采用间接诊断.2间接诊断是通过来自故障源的二次效应,如按震动的信号来间接判断设备中关键件的状态变化,用于诊断的二次效应往往综合了多种信息.6.常规诊断与特殊诊断1常规诊断属于机械设备正常运行条件下进行的诊断,一般情况下常规诊断是最常用的.2特殊诊断即对正常运行条件难以取得的诊断信息,通过创造一个非正常运行条件取得的信息进行诊断,成为特殊诊断.二诊断技术的形式1.外观检查:利用人体的感官,听其音,嗅其味,看其动,感其温,从而直接观察到故障信号,并以丰富的经验和维修技术判定故障可能出现的部位和原因.达到预测的目的.这些经验与技术对于小厂和普通机械设备是非常重要的.2.振动:振动是一切作回转或往复运动的机械设备最普通的现象,状态特征凝结在振动信息中.振动的增强无一不是由故障引起的.产生振动的根本原因是机械设备本身及其周围环境介质受到振源的振动.振动来源于两类因素:第一,旋转件或往复件的缺陷,主要包括失衡,即相对于回转轴线的质量分布不均,在运转时产生惯性力,构成振动的原因.往复件的冲击,如以平面连杆机构原理作运动的机械设备,连杆往复运动产生的惯性力,其方向作周期性变化,形成了冲击作用,这在结构上很难避免.转子弯曲变形和零件失落,形成质量分布不均,在回转时产生离心惯性力导致振动.制造质量不高,特别是零件或构件的形状位置精度不高是质量失衡的原因之一.回转体上的零件松动增加了质量分布不均,轴与孔的间隙因磨损加大也增加了失衡.第二,机械设备的结构因素,主要包括齿轮制造误差导致齿轮啮合不正确,轮齿间的作用力在大小,方向上发生周期性变化.随着齿轮在运转中的磨损和点蚀等现象日益严重,这种周期性的振动也日趋恶化.轴上的联轴器和离合器的结构不合理带来失衡和冲击;滑动轴承的油膜涡动和振荡;滚动轴承中滚动体不平衡及径向游隙;基座扭曲;电源激励,压力脉动等都是产生振动的原因.3.噪声:机械振动在媒质中的传播过程是物体的机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果,发生声音的振动系统称为声源,如机械振动系统是机械噪声的声源,机械振动通过媒质传播而得到声音,即为机械噪声.噪声大小既是反映机械技术状况的一个指标,也减少环境污染所要控制的一个重要内容.机械设备噪声源主要有两类:第一,运动的零部件,如电机,液压泵,齿轮,轴承等,其噪声频率与其运动频率或固有频率有关.第二,不动的零件,如箱体,盖板,支架等,其噪声是由于受其它声源或振源的诱发而产生共鸣引起的.4.温度:温度是一种表象,它的升降状态反映机械设备机件的热力过程,异常的温升或温降说明产生了热故障.例如:内燃机燃烧不正常,温度分布不均匀;轴承损坏,发热量增加;冷却系统发生故障,零件表面温度上升等.5.油样:在机械设备的运转过程中,润滑油必不可少.由于在润滑油中带有大量的部件磨损状况的信息,所以通过对润滑油样的分析可间接监测磨损的类型和程度,判断磨损的部位,找出磨损的原因,进而预测寿命,为维修提供依据.润滑油样分析包括采样,检测,诊断,预测,和处理等步骤.6.泄漏:在机械设备运行中,气态,液态和粉尘状的介质从其裂缝,孔眼和空隙中溢出或进入,造成泄漏,使能源浪费,工况恶化,环境污染,损坏加速这是机械设备使用中力图防止的现象.7.主要精度:包括主要几何精度,位置精度,接触精度,配合精度等的检测,这是一些异常故障的主要诊断途径之一.8.内部缺陷:机械设备及其主要零部件的内部缺陷检测,经常是诊断或排除故障的重要方法之一,例如对变形,裂纹,应力变化,材料组织缺陷等故障的检测.四、机械故障的排除一机械维修工艺纪律：1.维修前：安全与现场5S 1机械维修工在检修机械前必须先切断电源,锁好开关箱,应挂有安全锁和“正在修理禁止合闸开动”标志;有几人维修挂几把安全锁,严格按照公司规定进行安全锁定.非检修人员,一律不准起动设备;2严格根据公司规定进行PPE佩戴,对受限空间在维修前做好充分评估和准备;3机械维修工在维修机械的时候应该尽量保证工作环境应干燥整洁,不得堵塞通道;4在机械维修过程中,清洗用油、润滑油脂及废油渣及废油、绵纱不得随地乱丢,必须在指定地点存放;5将设备及设备周围清扫干净,达到无油污、杂物等,禁止在机床周围放置障碍物;6机械维修工在修理机械时要注意扁铲、冲子等尾部不准淬火；出现卷边裂纹时应及时处理；剔铲工件时应防止铁屑飞溅伤人；活动板手不准反向使用；打大锤不准戴手套；大锤甩转方向不准有人;7机械维修工用台钳夹工作,应夹紧夹牢,所夹工件不得超出钳口最大行程三分之二;8机械解体要用支架,架稳垫实,有回转机构的要卡牢,与所拆卸机构相连接其他可能坠落部件要固定;9机械维修工不准在发动着的车辆下面操作;不准在车辆下面工作或检查,不准在车辆前方站立;10检修时,不准将手伸进齿轮箱或用手指找正对孔;11使用气枪时需要确保喷射杂物不会溅入自己及周围人眼中;12对液压系统,气压系统等在维修前,需要将压力充分释放;13严格执行公司相关安全操作规范;2.维修中：设备维修常见事项1轴承安装1轴承安装前需要将工作场地清理干净,所有工具归拢好,润滑油,轴承,轴承加热器,煤油,无纺布,各种检具等都准备好;2轴和座孔的装配表面上如有碰伤、毛刺、锈斑或固体微粒如磨屑、砂粒、泥土等存在, 不仅会使轴承安装困难并使安装位置不正确,而且固体微粒如落入轴承内就会起研磨作用,当轴承旋转时就会磨伤或擦伤的工作表面,所以在之前必须仔细加以检查,如发现有上述缺陷,应加以修正;例如利用油锉除去毛刺、凸起碰痕、锈斑,并用细砂布打光,又如清洗固体微粒、污物等;3应将装配表面用洁净的煤油清洗洁净,并用洁净的无纺布擦干,安装轴承前涂抹一层薄薄的润滑油;4临安装时打开轴承封装,将它浸入干净的煤油中以手轻缓地转动,要保证保持架,滚动体以及滚道表面的封装油彻底被清洗洁净;5清洗洁净后,应将轴承放在工作台上的洁净的布上或纸上晾干,注意防止杂质落入;6注意带密封轴承不可清洗;7轴承需要加热安装时,温度不能超过100度;8若轴承为润滑油润滑,则安装时不要涂抹润滑脂,需要涂抹润滑脂的轴承,涂抹量要感觉转速来判断,高速下一般涂抹轴承空间的1/3即可,低速下涂抹2/3左右;9轴承安装时,轴承密封未安装入前不能使用铜棒;10轴承安装时要认真、仔细,不允许强力冲击,不允许用锤直接敲打;11轴承安装时选用合适、准确的安装工具,尽量使用专用工具,尽量避免使用布类或纤维之类的东西;;12轴承安装时不能戴面手套,并且保证手干净,有条件戴干净的薄膜手套吃排骨用的那种即可;13轴承清理时不能使用压缩空气喷射轴承旋转;14轴承外端盖安装时注意泄露孔朝下,气密封孔对上;15主轴转速较高时,恢复后有条件先在低速旋转10分钟确认状态正常无异响,正常转速旋转2小时测量判断温升,应比室温高20度左右内跟主轴结构,轴承型号等有关,无异常噪音,加工尺寸合格温升在40度以下均可接受;16特殊或高精度轴承安装请参照安装手册;1精度测量:1精度测量前将测量位置周边清理干净,做好5S,所有工具进行归拢;2测量表面使用油石或剖光带处理,并擦干净有条件使用煤油清理,确保无灰垢,毛刺, 高点;3测量时尽量让开测量面有缺陷/打号或不连续部位;4打表时不能戴手套;5用百分表或千分表测量零件时,测量杆必须垂直于被测量表面;杠杆千分表的测量杆轴线与被测工件表面的夹角愈小,误差就愈小;6指针跳针颤抖：如导向槽内不平 ,有油污、杂质或齿轮啮合面之间有污垢、毛刺等出现跳针现象,可细心查找,逐一排除解决;7打表时根据打表表面状态,和使用表的精度调整压表量;3液压系统维修1拆卸液压部件前,应使液压回路卸压;否则,当把与油缸相联接油管接头拧松时,回路中的高压油就会迅速喷出;特别注意蓄能器中的压力释放;拆卸液压油缸活塞杆时应防止损伤活塞杆顶端螺纹、油口螺纹和活塞杆表面、缸套内壁等;为了防止活塞杆等细长件弯曲或变形,放置时应尽量用垫木支承均衡;2液压系统的故障70％以上都是由于油液污染引起,在拆卸液压系统原件时应将各裸露油口密封,防止异物进入元件造成污染;例如,拆卸时应尽量在干净的环境下进行；拆卸后所有零件要用塑料布盖好,不要用棉布或其他工作用布覆盖;拆卸后使用塑料布将结构包裹好,放在不易脏处;维修过程注意不能脚踩到油管结构,装配前使用干净煤油对各零件仔细清洗吹干;3阀的安装螺栓拧紧时应使用专用扳手,扭力矩应符合标准要求,否则扭矩过大容易导致阀块变形,容易导致阀芯卡滞常见M5使用扭曲;4液压原件禁止使用棉类,丝类,化纤类,防止脱落纤维进入到液压系统中;5阀,泵类拆卸组装时使用煤油清理后,应在原件表面干后安装;6液压阀类安装时不能戴手套;7阀,泵类等安装时若需要敲击,禁止使用铁锤,可是有橡胶锤或木锤;8安装液压接头时,接头体安装前用煤油清洗干净,并用洁净压缩空气吹干;尽量不使用生胶带,若必须时,缠生料带时要注意2点：a.顺螺纹方向缠绕；b.生料带不宜超过螺纹端部,否则,超出部分在拧紧过程中会被螺纹切断进入系统;9液压系统恢复时需要将拆卸过程中进入到液压缸和管路中的空气排除,将液压油管接头拧松动,开启液压,使用扳手敲击结构,将气泡放出,注意接头不能拧松太多,否则液压油射出或将接头崩开存在安全隐患;10维修完确认设备恢复正常,液压系统应将压力调节阀的压力调整到最低开启液压后,逐渐提高系统压力,检查油管接头处是否有泄露;11若液压系统维修完放气结束后,设备仍然动作缓慢,则手动捅阀反复多动作几次,不要急于再次拆解;12维修完设备后需要确认液压软管同周边无干涉,接触摩擦,弯曲弧度较大;4丝杠安装常见丝杠结构1)丝杠一侧承受轴承载荷的轴承的轴承室安装尺寸和需要测量保证轴向间隙;2)丝杠安装时先将两侧轴承安装好后,再将丝母螺栓紧固,防止丝杠承受径向力;3)丝杠若为国产件或厂家变更时,安装前测量丝杠长度,跟旧丝杠进行比较;4)丝杠安装时注意螺母润滑油口的位置对上;5)丝杠安装时触摸丝杠时禁止戴线手套,并保证周边环境洁净;6)丝杠安装完可以在丝杆上先撒一层润滑油;7)特殊或高精度丝杠安装请参照安装手册;5三角皮带的安装1)主、从动皮带轮的轴线应保持平行;2)轮槽必须在同一平面内, 不得扭曲;3)三角胶带的张紧度要符合要求;4)多根三角皮带传动时, 各根长度、张紧度应基本一致; 并要安装防护罩;5)安装三角皮带时不许用铁制工具强行撬入, 这样会严重损坏三角皮带的被撬部分, 使三角皮带内层与强力层之间发生剥离或表皮被划破, 造成被撬局部的松弛, 同时还可能撬坏三角皮带轮槽;6)皮带更换时尽量避免将手放在皮带内侧,禁止手指放在皮带内侧接近皮带轮处;7)更换时,在同一个皮带轮上的全部皮带应同时更换, 否则由于新旧不同, 长短不一, 使三角皮带上的载荷分布不均匀, 造成三角皮带的振动, 传动不平稳, 降低了三角皮带传动的工作效率;8)使用中, 三角皮带运行温度不应超过 60度;9)对于各种型号的三角皮带, 不宜涂松香或黏性物质, 也要防止三角皮带污染上机油、黄油、柴油和汽油, 否则会腐蚀三角皮带, 缩短使用寿命;三角皮带的轮槽不许沾上油, 否则会打滑;6螺栓紧固1)内六角螺栓紧固前先确认内六角头内部铁屑杂质清理干净;2)拧内六角时,确认扳手已经完全插入到内六角头中;3)在拧紧方形或圆形布置的成组螺母时,必须对称进行,按一定顺序分次逐步拧紧一般分2～3次拧紧;4)拧紧长方形布置的成组螺母时,应从中间开始,逐渐向两边对称扩展;5)需要使用较大扭曲时禁止使用球头扳手;6)拧紧螺栓时参照扭矩标准进行;级螺栓拧紧标准如下表：级螺栓拧紧标准如下表：7直线导轨安装1)直线导轨在出厂前都会完成防锈处理,故使用前请先把防锈油清洗干净,并加注润滑油;2)垂直安装直线导轨时请特别留意滑块的滑出;3)成对导轨滑块安装时,需要注意两导轨的平行,有条件需要进行打表测量;4)安装前导轨接触面和定位面需要使用油石处理,使用煤油清理,确保无毛刺和高点;5)导轨安装时需要与其定位面侧面靠紧;6)导轨螺栓的紧固尽量使用扭曲扳手,保证所有螺栓的扭曲相同防止导轨变形;7 高精度导轨安装请参照安装手册;3. 维修结束后：1设备内外清洁,把设备周围的切屑、杂物、脏物要清扫干净,清点工具及附件,避免遗漏;2更换下来的部件要及时的维修处理或报废,严格按照PS失效件流程执行;3解除安全锁定,检查维修的各部位是否已恢复,未有遗漏,相关人员是否已在安全区域;4解除电源安全锁定,手动、单步、低倍率操作设备,对于更换更换伺服电机、滚珠丝杆重新进行原点的设定;5开机空运转,注意传动部位运转声音,设备的温度、压力、液位、电气、液压、气压系统是否正常,仪表信号,安全保险是否完好;6可能影响加工质量的,联系生产线进行加工工件验证三坐标、现场检具7填写TPM维修活动记录单和交接班记录;8建立此项维修活动的标准化作业单SOS以及相关的PM.9 对维修部位进行后续跟踪,总结维修经验;四数控车床主轴部件常见故障及排除1.加工精度达不到要求的故障原因及排除方法1机床在装箱,运输,开箱,安装过程中受到碰撞和冲击.排除方法是检查对机床精度有影响的各部位,特别是导轨副,并按出厂精度的要求从新调整和修复.2安装不牢固,安装精度低或有变化.排除方法是重新安装,调平,紧固.2.切削振动大的故障原因及排除方法1主轴箱和床身连接螺钉松动.排除方法是恢复机床精度后紧固连接螺钉.2轴承预紧力不够,游隙过大.排除方法使用适中的预紧力重新调整轴承游隙.3轴承预紧螺母松动,致使主轴窜动.排除方法是紧固螺母,确保主轴精度合格.4轴承拉毛或损坏.排除方法是应更换轴承.5主轴与箱体精度超差,排除方法是修理主轴或箱体,使其配合精度,形位精度达到图样上的要求.3.主轴噪声大的故障原因及排除方法1主轴部件动平衡不好,应重做动平衡.2齿轮啮合间隙不均匀或齿面严重磨损,应调整间隙或更换新齿轮.3轴承损坏或传动轴弯曲.应更换轴承,校直或更换传动轴.4传动带长度不一致或过松,应调整或全部更换新带.5齿轮精度差,应更换合格的齿轮.。
工程机械故障排除方法
工程机械故障排除方法工程机械在使用过程中，由于各种原因可能会出现故障。
及时有效地排除故障，保证机械的正常运行，对于工程项目的顺利进行具有至关重要的作用。
本文将介绍一些常见的工程机械故障以及对应的排除方法，以供参考。
一、液压系统故障排除方法液压系统是工程机械中最常见的系统之一，故障处理的重要性不可忽视。
以下是一些液压系统故障的排除方法：1. 压力不稳定：检查液压泵是否工作正常，检查液压油是否充足，是否有漏油现象。
若液压泵正常，油量充足，无漏油，则需检查主控阀是否存在故障，进行修理或更换。
2. 压力过高或过低：检查油压表是否正常，若异常则需更换。
对于压力过高的情况，需要检查溢流阀是否调整正确，若调整无效则需更换。
对于压力过低的情况，需要检查油泵是否存在问题，需要进行修理或更换。
3. 油温过高：首先检查散热器的工作状态，清理冷却器上的杂物，若无效则需要检查油滤器是否阻塞，若阻塞则需进行清理或更换。
二、电气系统故障排除方法电气系统故障是工程机械中的常见问题之一，以下是一些常见的电气故障排除方法：1. 电路短路：检查电源线路，排查短路处，进行绝缘处理，或更换损坏的电线。
2. 电源故障：检查电源接触是否良好，检查电源开关是否损坏，若有问题则需要进行修理或更换。
3. 电机问题：检查电机接线是否正确，检查电机是否过载，若电机损坏则需更换。
三、润滑系统故障排除方法润滑系统是工程机械正常运转所必需的部分，以下是一些润滑系统故障的排除方法：1. 润滑油不足：检查润滑油量，若不足，则需添加适量的润滑油。
2. 油泵故障：检查油泵是否工作正常，检查油泵连接管路是否正常，若存在问题则需进行修理或更换。
3. 润滑油污染：检查润滑油中是否有杂质，若有杂质则需更换润滑油。
四、机械传动系统故障排除方法机械传动系统是工程机械中的重要组成部分，以下是一些机械传动系统故障的排除方法：1. 皮带故障：检查皮带的松紧程度是否正常，若松紧不当则需调整。
列举几种主要的机械故障诊断技术方法
列举几种主要的机械故障诊断技术
方法
1.状态监测技术：主要是通过监测设备工作状态的变化情况来诊断故障的原因，其中常用的技术有振动分析、声发射检测、温度监测技术以及特性能力检测等。
2.故障诊断技术：主要依靠对设备故障症状的分析和推理，结合专家系统、神经网络等人工智能技术来判断故障原因。
3.模式识别技术：主要通过记录故障前后设备工作状态的变化，然后进行模式识别，根据不同的工作模式来判断故障原因。
4.可靠性诊断技术：主要通过对设备或系统可靠性的分析，以及分析可靠性间接指标，来诊断故障原因。
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这种情况下，疲劳断裂的断口有两种：
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图11-5表面光滑的矩形截面断面图。特征如下 ：
1．裂源出现在最大应力处，从存在原始缺
陷处开始。疲劳断裂的裂源只有一处，一旦
11.1.1 断口分析基础知识
对于具有塑性特征的金属材料，断裂是拉伸应力作用的结果，压缩应 力只能造成压溃，断口边缘处的挤出飞边就是其特征，剪切断裂的主要作 用应力仍然是拉伸正应力，如图11-1所示，所以轴类零件的纯扭转断裂是 沿45°线开裂。
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一．拉伸试棒的断口特征
塑性材料（如结构钢类）制造的拉伸试棒的断口如图11-2，断口处明 显表现出缩颈现象，断面呈杯状。
工序采用滚压或喷丸。
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11.1.3 突发断口的特征
突发断口是指快速断裂所产生的断口，根据材料断裂的特征，分为塑 性断裂和脆性断裂两类。
塑性断裂的特征是断口残留着塑性变形的痕迹，塑性材料的突发性断 裂是由突然超载造成的。因为塑性材料制造的机械零件都有一定的安全裕 度，突然超载多数是操作失误造成过大的动载荷，如在起吊满载或近满载 时，快速提升或下降陡停；在转炉旋转时突然打反转，都能产生的强烈的 惯性动载荷。例如：某钢铁公司冷轧厂天车因起吊动作过猛，引起钢卷上 下抖动，导致吊具发生突然断裂；某钢铁厂炼钢转炉因操作工在转动过位 时，突打反转，造成倾动大齿轮发生断齿；都是操作失误造成设备损坏的 例子。
沿晶断裂是化学腐蚀的微观特征，断口表面相对平滑。许多输送化学 物质的管道腐蚀穿孔的主要原因就是沿晶断裂。
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11.1.2 疲劳断口的特征 疲劳断口是在交变应力的作用下产生的。为了研究观察疲劳断口的特
征，构造了如图11-4形式的试验装置。
交变载荷力
承载梁的截面
图11-4 弯曲疲劳断裂试验装置
为纤维状。
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图11-3（b）是沿晶断裂的示意图，沿晶断裂是化学腐蚀的结果。在 晶界处材料内的杂质全猬集于此，其中有化学性质活跃的硫、磷等，再加 上各类元素原子的键合度差异，存在许多薄弱环节，化学腐蚀最容易沿晶 界扩展。不锈钢就是利用了铬、镍原子与铁原子的高键合度，同时也在表 面生成化学性质牢固的强氧化膜阻挡了化学物质的入侵，合金原子的键合 度是改善钢铁材料机械性质的重要因素。在金属表面生成化学性质牢固的 氧化膜也是阻挡腐蚀的一种有效方式，铝合金的阳极氧化工艺就是走的这 样一种路线。
1．裂源，与图11-5相同，疲劳断裂的 裂源只有一处。 2．贝壳纹，因试验梁的表面存在应力 集中，裂纹扩展速度表面快于芯部。 3．终断区。与图11-5相同，也是残余 材料承载面积上的应力达到强度极限时， 发生瞬间断裂。也可以用以判别零件的
裂源
贝壳纹
安全裕度。
疲劳断裂表面的判读：
1．首先观察裂源，若只有一个裂源， 则表明为疲劳断裂。多个裂源则为突发 性断裂。疲劳断裂有一个发展过程，是 可以事先预防的，突发性断裂发展时间
山脊纹
中的表现，应力集中在多数情况是车
刀的刀痕造成。山脊纹是裂纹扩展残
留的痕迹，它是由无数的45°微裂
纹的组合，由于受到另一断面的约束
和挤压，山脊很低，必须仔细观察才
能察觉。纯扭转断裂的终断区位于圆
心，这是纯扭转疲劳断裂的特征。 提高传动轴抗疲劳的措施有：
终断区
提高表面光洁度，最后工序采用磨削； 图11-7 纯扭转断裂的断口 使轴表面存在残余挤压应力，如最后
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钢铁材料的主体是铁碳合金，在从液态凝固成固体时，首先形成晶 核的是纯铁的铁素体，碳及其他合金原子则被排挤分布到晶界处，因而 晶界是扭曲的，是抵抗变形错动的主要部分。这就是为什么细晶粒钢的 强度大于粗晶粒钢的原因，钢铁材料的热处理就是通过获得不同的晶粒 组织来获得所需的机械性能。因而断裂发生前塑性较高的铁素体晶粒被 拉长，断裂后，这些拉长的痕迹被保留下来，在断口处表现为参差不齐 的形态，通常称为纤维状。
σ剪切应力分析
图11-2 塑性材料的拉伸断口
这是因为在断裂前，拉应力首先超过屈服极限，材料内部的晶粒被拉 伸，同时出现流动。而材料表面的晶粒约束小，容易流动补充，所以伸长 多些，而内部的材料晶粒约束较多，流动补充不易，所以在芯棒中心的晶 粒首先发生断裂，断裂部位从中心向外延展。因而在断面处产生杯状断口。
二．穿晶断裂与沿晶断裂
如图11-3（a）所示，穿晶断
裂的裂纹穿过金属材料的晶体，这
是因为裂纹的延展总是沿着最弱方
向，而材料中由铁素体组成的晶粒
处于强度最弱的位置，存在扭曲错 位的晶界则是裂纹延展的阻力，晶 粒愈大，裂纹扩展愈易。
a) 穿晶断裂
(b) 沿晶断裂
图11-3 断裂形态
穿晶断裂是应力断裂的微观特征，晶粒表现为残余的变形，断口表现
裂源
出现就抑制了其它裂源的产生。裂源产生后，
贝壳纹
因为裂纹扩展缓慢，反复的张开闭合使得表
面因挤压而光滑，工业现场因环境的影响，
裂源处还可能出现锈迹。
2．贝壳纹是裂纹扩展残留的痕迹。因试验
梁的外表面光滑而且残留加工的挤压应力，
因此芯部扩展快，边缘扩展慢。贝壳纹是受 载荷不均匀的影响，裂纹扩展快慢变化所留
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第十一章 其它故障诊断技术
11.1 断口分析技术
断口记录了断裂过程的相关信息，是一个重要的物证。机械零部件的 断裂原因分析，涉及许多技术，他们有：材料元素组成方面的光谱分析技 术；金相组织方面的金相分析技术；材料性能方面的强度硬度分析技术； 零件结构方面的断口分析技术。光谱分析、金相分析、强度硬度分析都需 要依赖精密贵重的仪器仪表，断口分析技术靠的是人眼的观察，它是在工 业现场就能初步分析的技术。
终断区
很短，是不可预防的。 2．观察贝壳纹的走向特征，判定表面 图11-6 存在应力集中的矩形断面图 是否存在应力集中。 3．观察终断区，估计零件的安全裕度。
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图11-7 所示为塑性材料传动轴纯扭转断裂的断口。
因为圆轴的外圆始终是最大应
力区，因而可以有多个裂源在圆周上 产生。圆周处的人字纹是存在应力集 人字纹
终断区
的痕迹，而且随着材料承载面积的减小逐步
加大。
3．终断区，当残余材料承载面积上的应力
达到强度极限时，发生瞬间断裂。因此整个 断面面积与终断区面积之比为零件的安全裕 图11-5 表面光滑矩形断面图
度。如图11-5，安全裕度约为2。终断区的
宏观表象是纤维状。
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图11-6是存在应力集中的矩形截面断面图。特征如下：