机械故障诊断学机械故障诊断基本原理
《机械设备故障诊断技术》(设备故障诊断)
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
3.7 高速旋转机械不稳定自激振动故障的分析方法
4 往复式压缩机的故障分析和管道振动 4.1 往复式压缩机的故障类型与故障原因； 4.2 示功图及阀片运动规律的测量与故障分析
4.3 压缩机的气流压力脉动与管道振动
5 齿轮故障诊断 5.1 齿轮常见故障；
5.2 齿轮故障振动的诊断；
5.3 齿轮故障噪声的诊断
机械设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
1. 设备故障诊断的含义 应用现代测试技术、诊断理论方法 识别诊断设备故障机理、原因、部位和程度 根据诊断结论，确定设备维修方案和防范措施
设备故障：设备丧失工作效能程度，设备丧失规定性能状态
诊 断：用测试分析技术和故障识别方法
确定故障性质、程度、类别和部位，研究故障机理的学科
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
3 旋转机械故障诊断 3.1 转子不平衡故障诊断；3.2 转子不对中故障诊断；3.3 滑动轴承故障诊断
3.4 转子摩擦故障诊断； 3.5 浮动环密封故障诊断；3.6 叶片式机器中流体激振故障诊断
机械设备故障诊断技术
基于 matlab 的机械故障诊断技术案例教程
基于 matlab 的机械故障诊断技术案例教程机械故障诊断技术是通过分析机械设备的运行状态、振动、声波等数据，以识别和定位故障的技术手段。
在此案例教程中，我们将详细介绍基于MATLAB的机械故障诊断技术。
一、故障诊断技术的基本原理故障诊断技术是通过对机械设备的振动、声音等信号进行分析来判断设备运行是否正常。
在机械故障诊断过程中，需要收集设备的振动和声音数据，并进行合理的处理和分析。
二、使用 MATLAB 进行机械故障诊断的案例在此案例中，我们将以离心泵为例，介绍基于 MATLAB 的机械故障诊断技术的应用。
1. 数据采集：从离心泵中采集振动和声音数据，并将其存储为数值形式的文件。
2. 数据预处理：使用MATLAB 对采集到的数据进行预处理，包括去噪、滤波、降采样等操作，以便后续的信号分析和故障诊断。
3. 特征提取：使用 MATLAB 对预处理后的数据提取特征。
常用的特征包括频域特征、时域特征、小波包特征等。
4. 特征选择：根据实际情况，使用 MATLAB 对提取到的特征进行选择，筛选出与故障相关的特征。
5. 故障诊断模型建立：使用 MATLAB 构建故障诊断模型，可以采用机器学习算法、人工智能技术等。
6. 故障诊断与预测：使用构建好的故障诊断模型，对新的数据进行诊断和预测。
通过与已知故障样本进行比对，可以准确判断设备是否出现故障，并预测故障类型。
三、案例教程中的注意事项在进行机械故障诊断时，需要注意以下几点：1. 数据采集要准确可靠，确保采集到的数据具有代表性。
2. 数据预处理要注意去除噪声、滤除干扰，并保留有用的信号。
3. 特征提取要选择合适的特征，能够准确反映机械设备的运行状态。
4. 模型建立要根据实际情况选择合适的算法和技术，同时需要考虑模型的准确性和计算效率。
5. 故障诊断与预测要结合实际情况进行判断，并及时修复设备故障，避免进一步损坏。
综上所述，通过基于 MATLAB 的机械故障诊断技术案例教程，我们可以学习到使用 MATLAB 进行机械故障诊断的基本原理和方法，帮助我们有效提高设备故障的诊断准确性和效率。
机械故障诊断概述
投入经费 投资：US$ 20 万元，年监测费：US$ 1.5 万元/年
诊断成本 A＝(20 万/10 年折旧) + 1.5 万/年=US$ 3.5 万元/年
诊断经济效 益系数
C＝B/A = 36
☆目的意义举例：空难
2009年6月1日14时，法航空客A330起飞不久后与地面失去联系。机上228 人全部遇难。
1.2设备故障的信息获取和检测方法
☆故障信息的获取方法
(四)设备性能 指标的测定
设备性能包括整机及零部件性能， 通过测量机器性能及输入、输出量的 变化信息来判断机器的工作状态也是 一种重要方法。
例如，柴油机耗油量与功率的变化， 机床加工零件精度的变化，风机效率 的变化等均包含着故障信息。
对机器零部件性能的测定，主要反 映在强度方面，这对预测机器设备的 可靠性，预报设备破坏性故障具有重 要意义。
按诊断方法的 完善程度分类
简易诊断 利用一般简易测量仪器对设备进行 监测，根据测得的数据，分析设备的工作状态。 如利用测振仪对机组轴承座进行测量，根据测得 的振动值对机组故障进行判别或者应用便携式数 据采集器将振动信号采集下来后再进行频谱分析 用以诊断故障。
精密诊断技术 利用较完善的分析仪器或诊断装 置，对设备故障进行诊断，这种装置配有较完善 的分析、诊断软件。精密诊断技术一般用于大型、 复杂的设备，如电站的大型汽轮发电机组、石油 化工系统的关键压缩机组等。
1.3机械设备故障诊断方法的分类
设备故障诊断技术的分类，有三种分类方法
（一）按照诊断的目的、要求和条件分类 分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在 线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。
机械故障诊断学习报告
机械故障诊断学习的重要性
学习机械故障诊断有助于提高机械工程师的技能水平，并能有效避免机械故障导致的生产停滞和损失。
机械故障诊断学习的步骤和方法
1
了解机械系统
熟悉机械系统的组成和工作原理。
学习故障特征
2
掌握不同故障特征的识别方法。
3
实践演练
通过实际案例进行故障诊断练习。
机械故障诊断学习的优势和挑战
优势
提高机械故障诊断准确性和效率。
挑战
需要不断学习和更新知识，跟上技术的发展。
机械故障诊断学பைடு நூலகம்报告
机械故障诊断是一门关键的技术，它是确保机械系统正常运行的关键。本报 告将为您介绍机械故障诊断的背景和意义。
机械故障的分类和特点
1 分类多样
机械故障可以分为多个类别，如机械磨损、 电气故障等。
2 特点独特
机械故障具有不同的特征，包括声音、振动、 热量等。
常见的机械故障诊断方法
1 视觉检查
通过观察机械部件的外观，检测潜在的故障。
2 振动分析
通过分析机械振动信号，识别可能存在的故障。
3 温度测量
通过测量机械部件的温度变化，检测异常情况。
基于人工智能的机械故障诊断技术
机器学习
使用机器学习算法分析大量数 据，实现故障诊断。
神经网络
构建神经网络模型，模拟人类 的故障诊断过程。
专家系统
利用专家知识建立规则库，帮 助机械故障诊断。
机械故障诊断
《易》曰：形而上者谓之道，形而下者谓之器。
与此同时还出现了一些专业性的诊断仪器和监 测系统制造厂商，如本特利(Bently)公司，科 学亚特兰大(Scientific Atlanta)公司，惠普(HP) 公司等，对推进诊断技术的应用起到了较大的 作用。
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《易》曰：形而上者谓之道，形而下者谓之器。
欧洲一些国家的诊断技术发展各有持色。如瑞 典SPM公司的轴承监测技术，AGEMA公司的 红外热象技术；丹麦B&K公司的振动、噪声 监测技术。 日本的诊断技术也在70年代中开始起步并发展 很快，其特点是在民用工业如钢铁、化工、铁 路等部门占有较大的优势。
19
我国起步较晚，真正的起步应从1983年南京 首届设备诊断技术专题座谈会开始。此后 我国政府有关部门曾多次组织外国诊断技 术专家来华讲学。
机械故障诊断的基本原理：
在某种意义上，故障是可以预测和预防的。 设备使用一般为3个阶段： 磨合期，使用期，耗损期。
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《易》曰：天道亏盈而益谦，地道变盈而流谦。
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《易》曰：天道亏盈而益谦，地道变盈而流谦。
绿区，黄区，红区。
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《易》曰：天道亏盈而益谦，地道变盈而流谦。
见乎蓍龟，动乎四体。 ——《中庸》 同样，机械故障诊断就是在动态情况下，利用机 械设备劣化进程中产生的信息(即振动、噪声、压 力、温度、流量、润滑状态及其他指标等)来进行 状态分析和故障诊断。
4
Confucius said: ”If you know a thing, say that you know it; if you don’t know a thing, admit that you don’t know it. That is true wisdom.”
机械工程的设备故障诊断与排除技术
机械工程的设备故障诊断与排除技术机械工程领域中，设备故障是一个不可避免的问题。
为了确保设备的正常运行，机械工程师需要具备诊断和排除故障的技术。
本文将介绍机械工程的设备故障诊断与排除技术，旨在帮助工程师们更好地处理设备故障，提高设备的可靠性和效率。
一、了解设备工作原理在进行设备故障诊断和排除之前，了解设备的工作原理是至关重要的。
机械工程师需要熟悉设备的结构、工作流程以及各个部件的功能。
只有全面了解设备的工作原理，才能更准确地判断故障原因和采取正确的排除方法。
二、故障诊断方法1. 观察法观察法是最简单直接的故障诊断方法。
机械工程师通过对设备进行观察，注意异常现象和细节变化，从而判断设备是否存在故障。
比如，设备开始出现噪音、异味或者部件运转不稳等现象，都可能是故障的征兆。
通过观察，可以初步确定故障位置，为后续的深入诊断提供线索。
2. 测试法测试法是一种基于实验证明的故障诊断方法。
机械工程师通过运用测试仪器，如振动仪、温度计、电流表等，对设备进行各个方面参数的测试和监测。
通过测试，可以获取到设备各项参数的数值，从而对设备的正常工作情况进行评估。
若某一参数值偏离正常范围，可以初步判断该参数存在异常，进而确定故障原因。
3. 初步排除法初步排除法是一种通过逐一排除可能故障点的方法。
机械工程师可以根据对设备的了解和经验判断，逐一检查设备各个部分，以排除可能存在问题的部件或系统。
这种方法要求工程师有丰富的经验和故障处理能力，能准确判断可能的故障原因，并有针对性地进行排除。
三、排除技术1. 维护保养定期的维护保养是预防设备故障的关键。
机械工程师需要建立完善的设备维护保养体系，包括定期清洁、润滑、紧固等。
通过对设备进行维护保养，可以延长设备的使用寿命，减少故障的发生。
2. 备件管理合理的备件管理对于设备故障排除至关重要。
机械工程师应根据设备的特点和工作条件，合理选择备用部件，并做好备件库存管理。
只有在紧急情况下能够快速更换损坏的部件，才能最大程度地减少设备停机时间。
《机械设备故障诊断与维修》课程标准
《机械设备故障诊断与维修》课程标准一、课程定位《机械设备故障诊断与维修》课程是机电技术应用及机械制造大类各专业的核心专业课程，依据专业的人才培养目标和机电设备装调维修工岗位群的任职要求而设置的。
本课程采用基于“机电设备生产、销售和服务”职业工作过程的“做”中“学”教学模式，培养从事机电设备机械部件、电气系统和整机的装配、故障排查等机电设备制造和机械加工的关键性岗位能力，并培养良好的职业素质，使学生成为合格的机电设备从业人员。
二、课程目标通过《机械设备故障诊断与维修》课程的学习，基于工作岗位的能力要求，根据我校以“培养高素质高技能应用型人才”的办学定位和大专学生毕业后从事生产第一线技术工作岗位的实际提出如下具体课程目标：1.知识目标1）熟悉机电设备安装与维修相关职业标准。
2）了解设备老化、失效、故障、维修等方面的基本概念、内容，对设备维修与故障诊断有较完整地认识。
3）了解传统的和现代的主要的故障诊断技术和方法，能正确运用故障诊断参数和标准等对实际故障问题进行定性分析和诊断。
4）深入理解设备的拆卸与装配原则，能进行典型零部件的装配。
5）熟悉机械零件的各种修复方法，能进行机械修复、焊接、热喷涂等操作。
6）熟悉设备精度检验中常用的工具，能正确进行常用设备的精度检验。
7) 具有典型零部件、普通机床、农业机械的故障诊断和维修能力。
8）能进行数控设备的安装和简单故障排除2.能力目标1）具有自主学习能力和自我发展能力。
2）能运用电脑、网络等现代学习工具，有信息收集和处理能力。
3）具有安排任务与解决现场问题能力。
4）能自觉评价学习效果，找到适合自己的学习方法和策略。
5）具有方案设计和开拓创新能力。
3.素质目标1）培养良好的团队合作意识和文字表达能力；2）具有较好的语言表达能力和沟通交流能力；3）具有系统概括知识的能力；4）具有拆卸、清洗、检验、修理及装配机械零件的基本能力；5）具有良好的工程表达能力；6) 具有科学思维方法；7) 具有分析问题和解决问题的能力；8) 具有自主学习新知识、新技术的能力。
故障诊断基本原理
6. 检查安装、进气道
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韩卫东
hanweidong91@
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故障自诊断。 故障自诊断的基本方法---逻辑判定法。
逻辑判定法：对两个相关联的传感器进行数据比较，若发现两个传感器信 号之间的逻辑关系违反设定条件，判定其有故障。 例如，对节气门的2个滑膜电阻的输出信号进行对比分析判断节气门位置传 感器的性能。
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故障自诊断。 读取故障代码后的检查。
故障诊断。 电压信号波形的分析。
1.汽车上主要的电压信号
(1) 模拟信号：直流(DC)信号、交流(AC)信号 (2) 数字方波信号
2.为什么测量电压信号波形？
(1) 交流或方波信号频率太高，无法用万用表测量。 (2) 通过波形分析系统工作状态;如燃油闭环、点火系统、总线系统等。 (3) 分析某个电控部件或电路的工作状态；如传感器、执行器等。
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故障诊断。 数据流的分析。
1.数据流的含义
所谓的数据流就是控制电脑与传感器和执行器之间交流的数据参数，可 利用诊断仪通过诊断接口读出数据流。电控系统内部的数据一般为电压 、电流或脉冲信号，通过诊断仪调出的数据流一般为温度、转速、流量 等物理量。
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2.先简后繁
3.故障代码优先
4.先思后行
5.贯彻工作要素
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故障诊断的原则与方法。 故障诊断的基本方法。
机械故障诊断学1-1机械故障诊断的基本原理-故障诊断的一般方法
探求现象间的因果关系，首先要确定可能的原因或结果，然 后从可能的原因或结果中进行比较，删除虚假成分，找出真 正的原因或结果。
传统的求因果关系的五种逻辑推理方法（穆勒五法）,都是 根据某个现象与另一个现象在某些场合下所显示的对应关系， 从而概括出一般性的结论，以断定它们之间是否存在必然的 因果关系。
机械故障诊断还可根据所采用的技术手段不同而分为 振动诊断、油样分析、温度监测、无损检测等
三、机械故障诊断的基本环节
一个完整的诊断过程一般由以下四个基 本环节组成：
1. 确立运行状态监测的内容; 2. 建立测试系统; 3. 测试、分析及信息提取; 4. 状态监测、判断及预报
三、机械故障诊断的基本环节
(或结果)，即:
-------------------------------------------------------------
基本环节1：确立运行状态监测的内容 主要包括确立监测参数、监测部位及监测方式
(在线/巡检)等方面的内容，这主要取决于故障形 式，同时也要考虑被监测对象的结构、工作环境 等因素以及现有的测试设备条件，这是整个诊断 工作的基础。
状态监测的内容确立得当，不仅能极大地提高 诊断效率，有时甚至决定着诊断工作的成败。如 矿用风机轴承的温度、振动监测。
三、机械故障诊断的基本环节
基本环节3： 测试、分析及信息提取
主要内容：对测试系统所获得的信号进行加工，包括滤波、 异常数据剔除、各种分析算法（如时域、频域）等。
主要目的： 从有限的信号中获得尽可能多的关于被诊断 对象状态的有用信息，这是机械故障诊断的核心。
基本环节4：状态诊断、监测及预报
主要内容：构造或选定判据，确定划分设备状态的各有关 参量的门槛值等内容。
机械故障诊断的基本原理
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第一节 机械故障诊断概述
中国矿业大学机电学院
5．按功能分：
(1)简易诊断 对机械系统的状态作出相对粗略的判断。 一般利用简易测量仪器对设备进行监测，根据测 得的数据，分析设备的工作状态。
(2)精密诊断 是在简易诊断基础上更为细致的一种诊断过程。 利用较完善的分析仪器或诊断装置，对设备进行 诊断，这种装置配有较完善的分析、诊断软件。
因
等。1,2 ,
22
中国矿业大学机电学院
对于同一种故障类型，当它们发生在不 同的机械系统上时，其故障特征参量也不 同，因此，在确定某种故障的特征参量 时，应结合具体的系统进行。
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第二节 故障特征参量
中国矿业大学机电学院
二、故障特征参量的选取原则
1、高度敏感性
机械系统状态的微弱变化应引起故障特征参量的较 大变化。
1
A、B、C
a
2
-、B、C
结论：情况A是现象a的原因（结果）
在故障分析时，形成上述差异场合的方法有轮流 切换法和换件比较法。
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第三节 机械故障诊断的一般思维方法 中国矿业大学机电学院
轮流切换法： 场合 先行（或后行）情况 被研究现象
1
A、B、C
a
2
A、-、C
a
3
A、B、-
a
4
-、B、C
结论：情况A是现象a的原因（结果）
第三节 机械故障诊断的一般思维方法 中国矿业大学机电学院
在应用剩余法进行推断时，有以下两点需提请注意： ①必须确认复杂现象的一部分(a、b、c)是某些情
况(A、B、C)引起的，而剩余部分(d)不可能是这些 情况(A、B、C)引起的；
②复杂现象剩余部分的原因(D)，不一定是个单一 的情况，还可能是个复杂的情况。实际上多层次、 多原因的复杂故障树正是描述这种逻辑关系的。
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
机械故障诊断学1-2机械故障诊断的基本原理
数据收集
2
收集故障信息。
采集设备的运行数据和性能参数，分析
故障规律。
3
故障分析
根据收集的故障信息和数据分析，判断
Байду номын сангаас
故障诊断
4
故障原因。
确认故障原因并提出修复建议，制定故 障处理方案。
故障诊断的方法
1 经验法
基于专业经验和直觉，通过分析相似的故障 案例来诊断。
2 测试法
利用各种测试工具和设备，对故障设备进行 检测和分析。
故障诊断案例分析
故障现象
设备温度升高，噪音异常。
故障原因
散热系统故障导致温度升高， 轴承损坏导致噪音异常。
修复方法
更换散热系统部件，维修或 更换轴承。
总结与展望
机械故障诊断学1-2介绍了机械故障诊断的基本原理和技能提升方法，通过案例分析加深了理解。希望能够帮 助读者提高故障诊断能力，确保设备的正常运行。
3 模型法
建立设备故障模型，通过模拟和仿真来进行 故障诊断。
4 智能法
利用人工智能和机器学习技术，进行自动化 故障诊断。
故障诊断技能的提高
技术培训
参加相关培训课程和研讨会，学 习最新的故障诊断技术。
实践经验
通过实际工作中的故障处理，积 累宝贵的故障诊断经验。
问题解决能力
培养良好的逻辑思维和分析判断 能力，提升故障诊断能力。
机械故障诊断学1-2机械 故障诊断的基本原理
机械故障诊断学1-2是研究机械故障诊断的基本原理，从定义、流程、方法到 案例分析，帮助提高故障诊断技能。
故障诊断的定义
故障诊断是通过分析和判断机械设备的异常现象，确定故障原因，为修复提 供指导。
故障诊断的流程
机械故障诊断学培训教程(ppt)ppt
3
自动化与智能化决策
利用人工智能和机器学习技术，自动进行故障诊 断和决策，提高诊断的智能化水平。
在线监测与远程诊断技术
在线监测系统
01
建立在线监测系统，实时监测设备的运行状态和参数，及时发
现异常和故障。
远程诊断技术
02
利用互联网和通信技术，实现远程诊断和专家会诊，提高故障
诊断的效率和准确性。
数据共享与服务平台
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习算法，自动 学习和识别故障模式，提高诊断的准 确性。
智能化诊断技术
1 2
智能传感器与监测系统
开发高灵敏度、高可靠性的智能传感器和监测系 统，实时监测设备的运行状态和故障信息。
故障预警与预测
通过分析监测数据，预测设备可能出现的故障和 问题，提前预警，减少非计划停机时间。
机械故障诊断学培训教程
汇报人：可编辑 2023-12-24
目 录
• 机械故障诊断学概述 • 机械故障诊断的基本原理 • 机械故障诊断的方法与技术 • 机械故障诊断的实践与应用 • 机械故障诊断的挑战与未来发展 • 机械故障诊断案例分析
01
机械故障诊断学概述
定义与特点
定义
机械故障诊断学是一门研究机械 设备在运行过程中出现故障的检 测、诊断和预测的学科。
通过解析航空航天领域的实际案例，使学员深入了解航空航天机械故障
的特点、诊断方法和处理措施，提高学员在航空航天领域的实际操作能
力。
汽车机械故障诊断实践
汽车机械故障诊断概述
介绍汽车机械故障诊断的基本概念、发展历程和应用领域 ，使学员全面了解汽车机械故障诊断的重要性。
汽车机械故障诊断技术
重点介绍适用于汽车的机械故障诊断技术，如振动分析、 油液分析、尾气检测等，并阐述其原理和应用。
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.。
工程机械的故障诊断方法
工程机械的故障诊断方法故障诊断的概念和思想方法故障诊断是从故障现象出发，分析和查找故障原因的过程。
在实际工作中，故障诊断有常规诊断和深层诊断两种明显不同的形式。
常规诊断以实体为目标，以找出故障部位，通过修理、更换有故障的零部件消除故障为目的，其诊断结果易于验证。
深层诊断以影响因素为目标，以找出引起系统发生故障或零部件损坏的根本原因，从而采取相应的预防措施为目的，具有较强的理论性,其诊断结论确实定性较差，验证也比较困难。
一般性故障只须开展常规诊断，而重大故障或反复出现的故障应开展深层次诊断。
一定的故障现象必然与一定的故障原因相联系，分析现象与原因之间的内在联系是故障诊断的中心工作。
在复杂的故障中，现象和原因之间往往显得错综复杂，这就要求诊断人员必须具备良好分析推理能力。
因此，逆向分析、逻辑推理、逐步迫近是故障诊断最基本和最实用的思想武器。
当然，同样的故障现象可能产生于不同的故障原因，一样的故障原因也可能产生不同的结果，例如，空气滤清器堵塞，可导致发动机动力下降、温度升高和油耗增加等故障现象，而上述故障现象也可能出自供油系统、冷却系统、润滑系统工作不良或配气机构零部件磨损过大等原因。
因此，诊断人员还须学会用辩证的方法去分析和解决问题，善于在复杂的系统中抓住主要矛盾，识别出主要因素。
故障诊断的分析工具借助故障分析工具利于诊断人员把握全局，有条不紊。
仅靠“跟着感觉走“，则容易误入歧途。
常用的分析工具有因果图、故障树和流程图等。
对同时有多种现象和多种可能因素的复杂故障，有经验的诊断人员可根据每个故障现象和每个故障因素之间的亲密程度开展赋值，建立数学模型开展概率分析。
诊断方法准备阶段在准备阶段，最重要的工作是掌握原理，弄清现象。
熟练掌握诊断对象的构造特征和工作原理是开展具体诊断和分析的前提，否则只能是瞎摸。
开展深层诊断时，诊断人员还必须掌握相关知识，具备综合分析能力。
而弄清现象是开展诊断的依据。
对机手或其它人员反映的情况要开展仔细的核实，而最好的方法就是诊断人员亲自操作试机。
机械故障诊断学教材
2）信号处理 排除干扰，提取最能反映设备状态的特 征参数的过程 最基本方法：时域分析法和频域分析法。
处理方法很多，各种滤波、包络线分析、 混沌、自适应等，可研究空间大
机械故障诊断学
第一章 概述
• 3）状态识别 将得到的诊断参数值与档案库里的标准值 进行比较，按一定判别准则对设备作出正常与否的判断
涉及模式识别、信息融合、人工智能等多 领域
机械故障诊断学
第一章 概述
四个基本环节：信息采集、分析处理（数据处理）和状态 识别（判断和预报）和诊断决策
机械故障诊断学
第一章 概述
• 1）信号采集 将最能表征设备运行状态的信息，用传感 器转变为电信号 传感器工作原理的分类物理传感器应用
的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸 缩现象，离化、极化、热电、光电、磁 电等效应。被测信号量的微小变化都将 转换成电信号。 化学传感器包括那些以 化学吸附、电化学反应等现象为因果关 系的传感器，被测信号量的微小变化也 将转换成电信号
机械故障诊断学
第一章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概述
② 按故障表现分：功能故障和潜在故障
设备丧失了或明显降低了工作能 力，这类故障容易发现，操作者 能感受出来，有称为实际故障 与渐进性故障相联系，故障在功 能方面尚未表现出来，但已发展 到能鉴别的程度时，称其为潜在 故障，对其进行研究在机械故障 诊断中重要价值。
③ 按发生原因分：人为故障和自然故障
机械故障诊断学
第一章 概述
• ②按诊断时间分： 定期诊断 每隔一段时间如一周、一月或数月，对运行中的设备进
行一次检测诊断，也叫巡回检测诊断。
连续诊断 采用现代化仪表和计算机信息处理系统对设备的状态进
行连续不断的监测诊断。
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三、机械故障诊断的基本环节
一个完整的诊断过程一般由以下四个基 本环节组成：
1. 确立运行状态监测的内容; 2. 建立测试系统; 3. 测试、分析及信息提取; 4. 状态监测、判断及预报
三、机械故障诊断的基本环节
二次、三次等非一次信息的诊断。如通过测箱体的振动来判断齿轮箱中齿 轮是否存在偏心等。
通常所谓的诊断主要是指间接诊断。
4. 按诊断时所要求的机械运行工况条件分
(1)常规工况诊断：在机械的正常运行条件下进行的一种故障诊断方式； (2)特殊工况诊断：对某些机械，需为其创造特殊的工作条件才能对其进
行诊断。如动力机组的升降速过程诊断、提升机启、停过程诊断。
一. 机械故障及其分类
4. 按其发生的范围分
(1) 部分性故障：设计功能部分丧失的一类故障。 (2) 完全性故障：设计功能完全丧失的一类故障。
5. 按其发生的频次分
(1) 偶发性故障：发生频率很低的一类故障，即“意外现 象”，如齿轮断齿。
(2) 多发性故障：经常发生的一类故障，如齿轮磨损。
机械故障还有其它分类方法，如单一故障/复杂故障等， 可参考有关文献。
二、机械故障诊断及其分类
定义：所谓机械故障诊断，就是对机械系统所处的状态进
行监测，判断其是否正常，当出现异常时分析其产生的原因、 部位和严重程度，并预报其发展趋势。
分类的目的: 主要是为了便于信息分析和处理。 分类方法: 机械故障诊断可以分类如下：
(1) 按其目的分; (2) 按其方式分; (3) 按其提取信息的方式分; (4) 按诊断时所要求的机械运行工况条件分; (5) 按功能分。
(2)安全性故障：故障的发生不会对人身、生产和环 境造成危害的一类故障，如保护系统在不需保护 时动作的故障等。
一. 机械故障及其分类
3. 按其发生的快慢分
(1) 突发性故障：不能靠早期测试探测出来的一类故 障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能 进行预防
(2) 渐发性故障：故障的发展有一个过程，因而可对 其进行预测和监视，如疲劳裂纹的产生和扩展。
分类的目的： (1)便于信息交流； (2)便于处理故障时更有针对性。
分类方法: 机械故障可以从不同的角度来进行分类 (1)按其发生的原因分 (2)按其造成的后果分 (3)按其发生的快慢分 (4)按其发生的范围（程度）分 (5)按其发生的频次分
(6)其他角度来进行分类（所采用的技术手段）
一. 机械故障及其分类
二、机械故障诊断及其分类
1. 按目的分
(1) 功能诊断：即对新安装或刚维修过的机械系统诊 断其功能是否正常，也就是投入运行前的诊断。
(2) 运行诊断：即对服役中的机械系统进行的诊断。
2. 按方式分
(1) 在线监测：就是连续地对服役中的机械系统进行 监测，测试传感器及二次仪表等安装在设备现场， 随机械系统一起工作。
第一章 机械故障诊断的基本原理
机械故障诊断学包括机械故障诊断的 原理与技术两大部分。
本章首先讨论几个与机械故障诊断有关 的基本问题，主要包括： 机械故障诊断概述 ; 故障特征参量;
第一节 机械故障诊断概述
一、机械故障及其分类 二、故障诊断及其分类 三、机械故障诊断的基本环节
一、机械故障及其分类
定义: 机械故障（Fault异常/Failure失效）， 是指机械系统(零件、组件、部件或整台设备 乃至一系列的设备组合)因偏离其设计状态而 丧失部分或全部功能的现象。
例: 发动机发动不起来、汽车刹车不灵、机床 运转不平稳、机床加工精度超标、机器运行时 振动噪声过大、齿轮轮齿折断等等现象。
一. 机械故障及其分类
二、机械故障诊断及其分类
定义：所谓机械故障诊断，就是对机械系统所处的状态进
行监测，判断其是否正常，当出现异常时分析其产生的原因、 部位和严重程度，并预报其发展趋势。
分类的目的: 主要是为了便于信息交流 分类方法: 机械故障诊断可以分类如下：
(1)按其目的分; (2)按其方式分 (3)按其提取信息的方式分; (4)按诊断时所要求的机械运行工况条件分; (5)按功能分。
1. 按其发生的原因分
(1) 磨损性故障：是指机械系统因使用过程中的 正常磨损而引发的一类故障，对这类故障形式，
(2) 错用性故障：是因使用不当而引发的故障。 (3) 先天性故障：是由于设计或制造不当而造成
机械系统中存在某些薄弱环节而引发的故障。
一. 机械故障及其分类
2.按造成的后果分
(1) 危害性故障：故障发生后会对人身、生产和环境 造成危险或危害的一类故障，如机床保护系统不 能进行有效地工作而造成损害工件或操作者的故
二、机械故障诊断及其分类
5.
(1) 简易诊断：对机械系统的状态作出相对粗略的判断。 一般只回答“正常与否”、“有无故障”等问题，而不 分析故障原因、故障部位及故障程度等。又称“状态监 测”。 (2) 精密诊断：是在简易诊断基础上更为细致的一种诊断 过程，它不仅要回答“正常与否”、“有无故障”的问 题，而且还要详细地分析出故障原因、故障部位、故障 程度及其发展趋势等一系列的问题。又称“故障诊断”。
基本环节1：确立运行状态监测的内容 主要包括确立监测参数、监测部位及监测方式
(在线/巡检)等方面的内容，这主要取决于故障形 式，同时也要考虑被监测对象的结构、工作环境 等因素以及现有的测试设备条件，这是整个诊断 工作的基础。
状态监测的内容确立得当，不仅能极大地提高 诊断效率，有时甚至决定着诊断工作的成败。如 矿用风机轴承的温度、振动监测。
(2) 巡回
二、机械故障诊断及其分类
3. 按提取信息的方式分
(1) 直接诊断：诊断对象与诊断信息来源直接对应的一种诊断方法，即一
次信息诊断。如通过检测齿轮的安装偏心和运动偏心等参数来判断齿轮运 转是否正常即属此类；
(2) 间接诊断：诊断对象与诊断信息来源不直接对应的一种诊断方法，即
三、机械故障诊断的基本环节
基本环节2： 建立测试系统 根据步骤1的要求选取传感器及其配套仪器，组成