第二章_故障理論概述

1、工程機械工程機械故障理論概述故障理論概述Contents概念概念1故障理論和規(guī)律故障理論和規(guī)律2故障診斷簡介故障診斷簡介4第第二二章章 故障理論概述故障理論概述第一節(jié) 概 念v 一、定義故障是指由于某種原因而喪失規(guī)定大的功能造成終端生產或降低效能的時間或現(xiàn)象。例如：某些零部件損壞、磨損超限、焊縫開裂，螺栓松動，使工作能力喪失；發(fā)動機的功率降低；故障通常是指可以排除的障礙，即指可以修復的失效。故障通常是指可以排除的障礙，即指可以修復的失效。 對于故障，應明確以下幾點對于故障，應明確以下幾點：v (1)規(guī)定的對象 它是指一臺單機、或由某些單機組成的系統(tǒng)、或機械設備上的某個零部件。不同的對象在同一時

2、間將有不同的故障狀況。例如，在一條自動化流水線上，某一單機的故障足以造成整個系統(tǒng)功能的喪失。v (2)規(guī)定的時間 發(fā)生故障的可能性隨時間的延長而增大。時間除了直接用年、月、日、時等作單位外，還可用機械設備的運轉次數(shù)、里程、周期作單位。例如：車輛等用行駛的里程；齒輪用它承受載荷的循環(huán)次數(shù)等。 (3)規(guī)定的條件 這是指機械設備運轉時的使用維護條件、人員操作水平、環(huán)境條件等。不同的條件將導致不同的故障。 (4)規(guī)定的功能它是針對具體問題而言，例如：同一狀態(tài)的車床，進給絲杠的損壞對加工螺紋而言是發(fā)生了故障。但對加工端面來說卻不算故障。 (5)一定的故障程度 即應從定量的角度來估計功能喪失的嚴重。故障的

3、定義“故障是不合格的狀態(tài)”。 二、模式二、模式1、定義 機械設備的故障必定表現(xiàn)為一定的物質狀況及特征，它們反映出物理、化學的異?，F(xiàn)象，并導致功能的喪失。這些物質狀況的特征稱故障模式，需要通過人的感官或測量儀器得到，相當于醫(yī)學上的“病癥”。2、故障模式故障模式分類分類1)屬于機械零部件材料性能方面的故障：包括疲勞、斷裂、裂紋、蠕變、過度變形、材質劣化等。2)屬于化學、物理狀況異常方面的故障：包括腐蝕、油質劣化、絕緣絕熱劣化、導電導熱劣化、溶融、蒸發(fā)等。3)屬于機械設備運動狀態(tài)方面故障：包括振動、滲漏、堵塞、異常噪聲等4)多種原因的綜合表現(xiàn)：如磨損等此外還有配合件的間隙增大或過盈喪失、固定和緊固裝

4、置松動與失效等。三、性質三、性質1、層次性：機械設備可以分為若干個層次，不同層次會出現(xiàn)相應的故障。2、相關性：某層次發(fā)生故障時，相關的層次也可能發(fā)生故障，不同層次也可能出現(xiàn)故障3、延時性；故障的產生、傳播和惡化都需要時間，且隨時間的延長而延長。4、不確定性：發(fā)生時間、現(xiàn)象等具有不確定性。5、修復性：多數(shù)故障是可以修復的，包括更換。四、分類四、分類 臨時性故障臨時性故障 永久性故障永久性故障 一、臨時性故障v它多半由機械設備的外部原因引起的。例如：工人誤操作、氣候變化運輸條件中斷、環(huán)境設施不良等造成。當這些外部干擾消除后運轉即可正常。但臨時性故障能導致永久性故障。二、永久性故障二、永久性故障 (

5、一)按故障發(fā)生時間分 1早發(fā)性故障 由于機械設備在設計、制造、裝配、安裝、調試等方面存在問題引起的。 2突發(fā)性故障這是由于各種不利因素和偶然的外界影響因素共同作用的結果。故障發(fā)生的特點是具有偶然性和突發(fā)性，事先無任何征兆一般與使用時間無關，難以頂測。例如；因潤滑油中斷而使零件產生熱變形裂紋；因使用不當或出現(xiàn)超負荷引起零件折斷；困各參數(shù)達到極限值而引起零件變形和斷裂等。3漸進性故障漸進性故障 v因機械設備技術特性參數(shù)的劣化過程，包括腐蝕、磨損、疲勞、老化等。逐漸發(fā)展而成的。v特點是故障發(fā)生的概率與使用時間有關，設備有效壽命的后期表現(xiàn)出來。故障一經發(fā)生，就標志著壽命的終結。v大部分機械設備的故障都

6、屬于這一類。4復合型故障復合型故障v故障包括上述故障的特征，其故障發(fā)生的時間不定。機械設備工作能力耗損過程的速度與其耗損的性能有關。v例如（1）零件內部存在著應力集中，當受到外界作用的最大沖擊后，繼續(xù)使用就可能逐漸發(fā)生裂紋；（2）摩擦副的磨損過程引起漸進性故障，而外界的磨粒會引起突發(fā)性故障。(二)按故障表現(xiàn)形式分v 1功能故障功能故障 v機械設備應有的工作能力或特性降低，不能工作，即喪失了它應有的功能，稱功能故障。v這類故障可通過操作者的直接感受或測定其輸出參數(shù)而判斷。例如關鍵零件壞了、精度喪失、傳動效率降低，速度達不到標準值，使整機不能工作；生產率達不到規(guī)定的指標等。v 2潛在故障潛在故障v

7、故障逐漸發(fā)展，但尚未在功能方面表現(xiàn)出來，卻又接近萌發(fā)的階段。當這種情況能夠鑒別時，即認為也是一種故障現(xiàn)象，稱潛在故障。v例如零件在疲勞破壞過程中，其裂紋的深度接近于允許的臨界值時，便認為存在潛在故障。(三三)根據故障產生的原因分根據故障產生的原因分v 1人為故障v 由于在設計、制造、大修、使用、運輸、管理等方面存在問題，使機械設備過早地喪失了它應有的功能，稱人為故障。v 分為：錯用性故障，這是指機械設備沒有按照原設計規(guī)定的條件運轉，超載、超速、超時，工作條件發(fā)生未料及的惡化等原因導致的故障。固有薄弱性故障，它來源于機械設備本身，如設計不當、制造工藝差、材料低劣等，是固有薄弱性環(huán)節(jié)構成故障隱患或

8、故障誘發(fā)因素。v2自然故障自然故障v機械設備在其使用和保有期內，因受到外部或內部各種不同的自然因素影響而引起的故障都屬于自然故障。v例如正常情況下的磨損、斷裂、腐蝕、變形、蠕變、老化等損壞形式。 (四)按故障造成后果分 v 1致命故障v導致人身傷亡，引起機械設備報廢或造成重大經濟損失的故障。例如機架或機體斷離、車輪脫落、發(fā)動機總成報廢等。v 2嚴重故障 v指嚴重影響機械設備正常使用，在較短的有效時間內無法排除的故障。例如發(fā)動機燒瓦、曲軸斷裂、箱體裂紋、齒輪損壞等。v3一般故障一般故障v 明顯影響機械設備正常使用，在較短的有效時間內可以排除的故障。例如傳動帶斷裂、操縱手柄損壞、板金件開裂或開焊、

9、電器開關損壞等。v 4輕度故障輕度故障v 輕度影響機械設備正常使用，能在日常保養(yǎng)中用隨機工具輕易排除的故障。如輕微滲漏、一般緊固件松動等。第三節(jié) 故障理論v一、故障理論v內容和組成v 故障理論揭示了機械設備在使用過程中的運動規(guī)律，它包括故障統(tǒng)計分析即故障宏觀理論和故障物理分析即故障微觀理論。二、故障規(guī)律二、故障規(guī)律v從機械設備使用者的角度出發(fā)，對于曲線表示的早期故障率，由于出廠前已進行了調整，可認為已基本消除，不必考慮；隨機故障通常容易排除，且一般不決定機械設備的壽命，唯有耗損故障才是影響有效壽命的決定性因素，因而是主要研究對象。故障率曲線故障率曲線v浴盆曲線型v 浴盆曲線型是最常v 見的一種

10、故障率類型v 1)早期故障期量 設v 備安裝試車后，經過磨v 合、調整將正常工作階v 段。若進行大修或技術v 改造后，早期故障期將v 再次出現(xiàn)。v 2)隨機故障期 是機械v 設備的最佳工作期。v 3)耗損故障期，為兩次大修間的正常工作時間。在這一時期出現(xiàn)前進行預防維修，或在這一時期剛出現(xiàn)時就進行小修，防止故障大量出現(xiàn)，降低故障率和減少維修工作量。v 設備典型的故障率曲線圖 有效壽命拐點P偶發(fā)故障期耗損故障期早期故障期時間規(guī)定的故障率故障率經維修故障率下降第四節(jié)第四節(jié) 故障管理故障管理v 我們做設備故障管理的目的是通過故障原因分析去找到曲線圖中的拐點P，經過設備保養(yǎng)和維修使故障率下降，從而延長其

11、有效壽命。v 二二 。故障信息收集與統(tǒng)計：。故障信息收集與統(tǒng)計：v 故障信息的主要內容包括：v 1）故障對象的種類/編號/生產廠家及使用的經歷等；v 2）故障現(xiàn)象/故障時間；v 3）故障設備的歷史資料；v 4）故障原因。v 三、故障原因的分析方法：三、故障原因的分析方法：v 目前在設備故障管理上普遍使用5W1H法和魚骨圖法。v 1）。5W1H的含義：which哪臺設備；where-在哪個車間；when什么時間；what發(fā)生什么故障；why為什么會發(fā)生；how如何去解決和預防v 以傳送線脫軌故障為例：v Which-傳送線v Where車間v When例如10月20日晚v What 傳輸鏈條脫軌

12、v Why/how :v why whyv 鏈條脫軌-齒輪與鏈條沒嚙合好- v 1)網帶邊緣導向不夠；v 2）網帶邊緣鐵絲凸起，堵塞傳輸；v 3）下齒輪盤固定座螺桿松動，頂住網帶。v 1)在網帶邊緣增加導向軸承；v 2將凸起的部分剪去，并修補破損v 的地方；v 3緊固螺桿，并在螺桿上加一個固v 定螺母，避免其再次松動。Howv 1）人的原因：是否新員工，操作設備不熟練/或不當人為損壞；v 2）機器的原因：是否機器設計不合理，或其他地方存在缺陷；v 3）材料的原因：是否機器零配件存在質量的問題。這就是為什么原裝配件一般比更換的配件使用壽命較長的原因。v 2。魚骨圖法：人（man)機器（machi

13、ne)材料（material)方法（method)環(huán)境 （E）故障原因故障樹故障樹FTA分析分析 v 系統(tǒng)可靠性分析的基本目的在于通過系統(tǒng)可靠性模型的建立，了解確定系統(tǒng)可靠性的確切情況，找出薄弱環(huán)步，并預測系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)可靠性分析的兩種基本方法是歸納法和演繹法. FTA是以系統(tǒng)所不希望發(fā)生的一個事件（頂事件）作為分析的目標，通過逐層向下推溯所有可能的原因，且每層推溯其直接原因，從而找出系統(tǒng)可能存在的元件失效，環(huán)境影響。認為失誤，以及程序處理等硬件和軟件因素與系統(tǒng)失效之間的邏輯關系v FTA是一種系統(tǒng)化的演繹方法，它盡管比較繁瑣，但可以按部就班地演繹下去，很適合于變成程序由計算機完成。故障樹分

14、析v 第一步 建立故障樹v v 第二步 故障樹的定性分析v v 第三步 故障樹的定量分析第一步第一步 建立故障樹建立故障樹v 建立故障樹是FTA最關鍵的一步，建立故障樹實質上是找出系統(tǒng)發(fā)生故障和導致其故障的諸因素之間的邏輯關系，并將這種關系用故障樹表示v 一 建立故障樹的常用符號v 根據GB4888-1985故障樹名詞術語和符號，見下頁 第一步第一步 建立故障樹建立故障樹v 二 建立故障樹常用符號的說明v 1 事件符號v 包括頂事件，結果事件等v 2 邏輯門符號v 與門：表示僅當所有輸入事件發(fā)生時輸出事件才發(fā)生v 或門：表示至少一個輸入事件發(fā)生時輸出事件就發(fā)生v 3 轉移符號v 相同轉移符號，

15、相似轉移符號等 第一步第一步 建立故障樹建立故障樹v 三 建立故障樹的基本方法v 建樹方法分為人工建樹和計算機建樹兩種，我們研究人工建樹。在建樹過程中我們應該注意的幾個方面問題：v 1 正確選取頂事件v (1)頂事件發(fā)生與否必須有明確的規(guī)定v (2)頂事件必須能進一步分解v (3)頂事件能定量度量v 2 準確寫出故障事件方框中的說明v 在故障樹的每個事件方框中均應說明故障是什么，它在何種條件下發(fā)生。v 3 正確劃分每個事件方框中故障的類型v 故障事件可分為部件狀態(tài)故障和系統(tǒng)狀態(tài)故障兩種。v 4 嚴格遵守循序漸進的原則v 故障樹應當逐級建立，逐級找出必須而充分的直接原因，在對下一級做任何考慮之前

16、，必須完成上一步第二步第二步 故障樹的定性分析故障樹的定性分析v 應用故障樹可以對被研究的復雜系統(tǒng)所產生的故障進行定量分析，但有時候由于底事件失效概率不全，不能進行定量分析，此時也會用故障樹對其進行定性分析。v 所謂定性地評定故障樹就是找出導致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，即求出故障的所有最小割集(MCS)，根據求出的最小割集，即使故障事件的概率規(guī)律和數(shù)據不十分清楚的情況下，也能判定系統(tǒng)可靠性最薄弱的環(huán)步和比較不同系統(tǒng)的可靠性程度。第二步第二步 故障樹的定性分析故障樹的定性分析v 一 求故障樹最小割集的方法v 這種方法又稱為Fussell-Vesely法，基本思路是由頂事件開始逐級向下，區(qū)別

17、不同邏輯關系分別表示。緊接定事件的若是或門，則把輸入事件分別列入不同的行；緊接定事件的若是與門，則把每個輸入事件排列同一行。依次從上到下分解，直到不能再分解的基本事件位置，最后經過全面分析比較，剔除非最小割集，求得最小割集。v 二 應用最小割集對故障樹進行定性評定v 最小割集所含基本事件的數(shù)目叫做該最小割集的“階數(shù)”。如果各個基本時間發(fā)生概率比較小，它們之間的差別相對地不大，那么階數(shù)越低的最小割集的重要性越大，顯然只由一個基本事件構成的一階最小割集最重要。v 所以我們用以下原則進行定性分析比較：v 1 比較小概率失效元件責成的各種系統(tǒng)失效概率時，其故障樹所含最小割集的最小階數(shù)越小，系統(tǒng)的失效概

18、率越高；在所含最小割集的最小階數(shù)相同的情況下，該階數(shù)的最小割集的個數(shù)越多，系統(tǒng)的失效概率越高。v 2 比較統(tǒng)一系統(tǒng)各基本事件的重要性時，按各基本事件在不同階數(shù)的最小割集中出現(xiàn)的次數(shù)來確定其重要性大小。所在最小割集的階數(shù)越小，出現(xiàn)的次數(shù)越多，該基本事件的重要性越大。第三步第三步 故障樹的定量分析故障樹的定量分析v 故障樹的定量分析主要有兩方面的內容：一是由輸入系統(tǒng)各單元(頂事件)的失效概率求出系統(tǒng)的失效概率；二是求出各單元(頂事件)的結構重要度，概率重要度和關鍵重要度，最后可根據關鍵重要度的大小排序找出最佳故障診斷和修理順序，同時也可作為首先改善相對不大可靠的單元的數(shù)據。第四節(jié)第四節(jié) 故障診斷簡

19、介故障診斷簡介v 機械設備出現(xiàn)故障后，使某些特性改變，產生能量機械設備出現(xiàn)故障后，使某些特性改變，產生能量、力、熱及摩擦等各種物理和化學參數(shù)，發(fā)出各種、力、熱及摩擦等各種物理和化學參數(shù)，發(fā)出各種不同的信息，捕捉這些變化的征兆檢測變化的信不同的信息，捕捉這些變化的征兆檢測變化的信號及規(guī)律，從而判定故障發(fā)生的部位，性質大小，號及規(guī)律，從而判定故障發(fā)生的部位，性質大小，分析原因和異常情況，預報未來，判別損壞情況，分析原因和異常情況，預報未來，判別損壞情況，做出決策，清除故障隱患，防止事故的發(fā)生，這就做出決策，清除故障隱患，防止事故的發(fā)生，這就是是故障診斷故障診斷。v它是一門識別機械設備運行狀態(tài)的科學

20、。它是一門識別機械設備運行狀態(tài)的科學。一、診斷技術的原理一、診斷技術的原理和任務和任務1.原理原理v 在機械設備中，運用診斷手段獲取各種信息，反映在機械設備中，運用診斷手段獲取各種信息，反映它的技術狀況。當參數(shù)超越一定范圍，就有故障的它的技術狀況。當參數(shù)超越一定范圍，就有故障的征兆。征兆。v 例如：某機械運轉的噪聲，當機械中的某些配合件例如：某機械運轉的噪聲，當機械中的某些配合件因磨損等原因引起配合間隙增大時，就會出現(xiàn)沖擊因磨損等原因引起配合間隙增大時，就會出現(xiàn)沖擊和振動，從而使噪聲進一步增大。所以，噪聲反應和振動，從而使噪聲進一步增大。所以，噪聲反應了故障的征兆。了故障的征兆。v 2、診斷參

21、數(shù)、診斷參數(shù)v 技術狀況參數(shù)有許多，如溫度、壓力、流量、電流、電技術狀況參數(shù)有許多，如溫度、壓力、流量、電流、電壓、功率、轉速、噪聲、振動等。機械設備故障診斷的壓、功率、轉速、噪聲、振動等。機械設備故障診斷的技術原理如圖技術原理如圖1-3所示。所示。v 3、任務、任務 1)弄清引起機械設備的劣化或故障的主要原因弄清引起機械設備的劣化或故障的主要原因應力狀應力狀況。況。 2)掌握機械設備劣化、故障的部位、程度掌握機械設備劣化、故障的部位、程度及及原因等情況原因等情況。 3)了解機械設備的性能、強度、效率了解機械設備的性能、強度、效率，做出診斷決策。，做出診斷決策。 4)預測預測機械設備的可靠性及

22、使用壽命機械設備的可靠性及使用壽命。二、診斷技術的分類二、診斷技術的分類(1)功能和運行診斷功能和運行診斷 診斷目的是檢測機械設備的診斷目的是檢測機械設備的功能功能狀態(tài)和狀態(tài)和運行運行中的中的工工況況。(2)直接和間接診斷直接和間接診斷 直接診斷是對機械設備或零部件直接觀察和測試；直接診斷是對機械設備或零部件直接觀察和測試；由于受結構和運行條件等因素的由于受結構和運行條件等因素的限制限制不能進行直接不能進行直接診斷，而通過二次診斷信息間接地得到有關運行診斷，而通過二次診斷信息間接地得到有關運行工工況況的診斷稱間接診斷。的診斷稱間接診斷。v (3)常規(guī)和特殊診斷常規(guī)和特殊診斷 常規(guī)診斷屬于機械設

23、備正常運行條件下進行的診斷，常規(guī)診斷屬于機械設備正常運行條件下進行的診斷，一般情況下最常用；對正常運行條件難以取得的診斷一般情況下最常用；對正常運行條件難以取得的診斷信息，通過一個非正常運行條件取得的信息和進行診信息，通過一個非正常運行條件取得的信息和進行診斷稱特殊診斷。斷稱特殊診斷。v (4)簡易和精密診斷簡易和精密診斷 由一般維修人員對機械設備進行概括性的評價稱簡易由一般維修人員對機械設備進行概括性的評價稱簡易診斷；而精密診斷則是在簡易診斷的基礎上由專家對診斷；而精密診斷則是在簡易診斷的基礎上由專家對工況作精確的診斷。工況作精確的診斷。v (5)定期診斷和在線監(jiān)控定期診斷和在線監(jiān)控 定期診

24、斷是每隔一定的時間對機械設備的各規(guī)定部位定期診斷是每隔一定的時間對機械設備的各規(guī)定部位進行進行一次檢查和診斷，又叫巡回檢查。一次檢查和診斷，又叫巡回檢查。v三、過程三、過程v故障診斷的基本過程如圖故障診斷的基本過程如圖1-4所示。所示。v在故障診斷過程中，應能在不拆卸機械設備的在故障診斷過程中，應能在不拆卸機械設備的條件下定量檢測和評價其各部分的運動、受力條件下定量檢測和評價其各部分的運動、受力、磨損、缺陷、性能劣化和故障狀態(tài)等；應能、磨損、缺陷、性能劣化和故障狀態(tài)等；應能確定故障性質、部位、程度和發(fā)展趨勢，預測確定故障性質、部位、程度和發(fā)展趨勢，預測可靠性程度；應能確定發(fā)生異常時的修復方法可

25、靠性程度；應能確定發(fā)生異常時的修復方法。 四四、方法方法v (一一)信號信號的獲取的獲取v 1直接觀察直接觀察v 根據決策人的知識和經驗對機械設備的運行狀態(tài)作出判根據決策人的知識和經驗對機械設備的運行狀態(tài)作出判斷的方法，斷的方法，它是現(xiàn)場經常使用的方法。它是現(xiàn)場經常使用的方法。v 2性能測定性能測定v 通過對功能進行測定取得信息，主要有振動、聲音、光通過對功能進行測定取得信息，主要有振動、聲音、光、溫度、壓力、電參數(shù)、表面形貌、污染物情況等。、溫度、壓力、電參數(shù)、表面形貌、污染物情況等。v 3.磨損磨損殘余物分析殘余物分析v 通過對零部件磨損殘余物在潤滑油中含量和混濁度變化通過對零部件磨損殘余

26、物在潤滑油中含量和混濁度變化的測定，分析油樣，可以迅速獲取失效的有關信息。的測定，分析油樣，可以迅速獲取失效的有關信息。(二二)信息的監(jiān)測預分析信息的監(jiān)測預分析 1憑五官進行外觀檢查憑五官進行外觀檢查利用人體的感官，聽其音、嗅其利用人體的感官，聽其音、嗅其味味、看其動、感其溫、看其動、感其溫，從而直接觀察到故障信號，豐富的經驗和維修技術，從而直接觀察到故障信號，豐富的經驗和維修技術判定判定故障故障可能出現(xiàn)的部位與原因，達到預測預報的目可能出現(xiàn)的部位與原因，達到預測預報的目的。的。這些經驗與技術對于小廠和普通機械設備是非常重要這些經驗與技術對于小廠和普通機械設備是非常重要的，即使將來科學技術高度

27、發(fā)展，也不可能有儀器設的，即使將來科學技術高度發(fā)展，也不可能有儀器設備監(jiān)測診斷技術取代。備監(jiān)測診斷技術取代。v 2振動測量振動測量v 振動是一切做回轉或往復運動的機械設備最普遍的現(xiàn)振動是一切做回轉或往復運動的機械設備最普遍的現(xiàn)象。象。v 產生振動的根本原因是機械設備本身及其周圍環(huán)境介產生振動的根本原因是機械設備本身及其周圍環(huán)境介質受至振源的激振。質受至振源的激振。v 激振來源于兩類因素：激振來源于兩類因素：v 一是回轉件或往復件的缺陷，主要包括一是回轉件或往復件的缺陷，主要包括v 失衡，即相對于回轉軸線的質量分布不均，在運轉失衡，即相對于回轉軸線的質量分布不均，在運轉時產生慣性力，構成激振的原

28、因。時產生慣性力，構成激振的原因。v 往復件的沖擊，如以平面連桿機構原理作運動的機往復件的沖擊，如以平面連桿機構原理作運動的機械設備，連桿往復運動產生的慣性力，其方向作周期械設備，連桿往復運動產生的慣性力，其方向作周期性改變，形成了沖擊作用，這在結構上很難避免。性改變，形成了沖擊作用，這在結構上很難避免。v 轉子彎曲變形和零件失落，造成質量分布不均，在轉子彎曲變形和零件失落，造成質量分布不均，在回轉時產生離心慣性力，導致振動?；剞D時產生離心慣性力，導致振動。v 制造質量不高，特別是零件或構件的形狀位置精度制造質量不高，特別是零件或構件的形狀位置精度不高是質量失衡的原因之一。不高是質量失衡的原因

29、之一。v 回轉體上的零回轉體上的零件件松動增加了質量分布不均，軸與松動增加了質量分布不均，軸與軸軸承承的間隙固磨損加大也增加了失衡。的間隙固磨損加大也增加了失衡。v 二是機械設備的結構，二是機械設備的結構，v 主要包括主要包括v 齒輪由于制造誤差導致輪齒嚙合不好，輪齒間的作齒輪由于制造誤差導致輪齒嚙合不好，輪齒間的作用力在大小、方向上發(fā)生周期性變化。隨著齒用力在大小、方向上發(fā)生周期性變化。隨著齒_輪在輪在運轉中的磨損和點蝕等現(xiàn)象日益嚴重，這種周期性的運轉中的磨損和點蝕等現(xiàn)象日益嚴重，這種周期性的激振也日趨惡化。聯(lián)軸器和離臺器的結構不合理帶激振也日趨惡化。聯(lián)軸器和離臺器的結構不合理帶來失衡和沖擊

30、。滑動軸承的油膜渦動和振蕩。滾來失衡和沖擊?；瑒虞S承的油膜渦動和振蕩。滾動軸承中滾動體不平衡徑向游隙。基座扭曲。電動軸承中滾動體不平衡徑向游隙?；で?。電源激勵。壓力脈動等。源激勵。壓力脈動等。v 振動測量與分析系統(tǒng)振動測量與分析系統(tǒng)由四個基本部分組成由四個基本部分組成：即傳感器、測量儀器、分析儀器和記錄儀器。即傳感器、測量儀器、分析儀器和記錄儀器。該系統(tǒng)實際由傳感器和測量儀器兩部分組成。該系統(tǒng)實際由傳感器和測量儀器兩部分組成。傳感器的種類：傳感器的種類：即感受振動位移的位移傳感器；感受振動速度的速度即感受振動位移的位移傳感器；感受振動速度的速度傳感器；感受加速度的加速度傳感器。目前應用最廣

31、傳感器；感受加速度的加速度傳感器。目前應用最廣的是壓電式加速度計的是壓電式加速度計v 3噪噪聲聲測量測量v 機械設備噪聲的聲源：；一類是運動的零部件，如電動機、油泵機械設備噪聲的聲源：；一類是運動的零部件，如電動機、油泵、齒輪、軸、軸、齒輪、軸、軸承承承等，其噪聲頻率與它們的運動頻率或固有頻承等，其噪聲頻率與它們的運動頻率或固有頻率有關；另一類是不動的零件，如箱體、蓋板、機架等，其噪聲率有關；另一類是不動的零件，如箱體、蓋板、機架等，其噪聲是聲源或振源的誘發(fā)而產生共鳴引起的。是聲源或振源的誘發(fā)而產生共鳴引起的。v 噪聲測量主要是測量聲壓級。測量儀器可用簡單的聲級計，也噪聲測量主要是測量聲壓級。

32、測量儀器可用簡單的聲級計，也可用復雜的實驗室分析和處理系統(tǒng)。可用復雜的實驗室分析和處理系統(tǒng)。v 聲級計由傳聲器、放大器、衰減器聲級計由傳聲器、放大器、衰減器、計權計權網網絡、均方根檢波電絡、均方根檢波電路和電表組成。路和電表組成。v 常用的電子聽診器是一種由振動加速度傳感器，將振動狀況轉常用的電子聽診器是一種由振動加速度傳感器，將振動狀況轉換成電信號，并進行放大，實現(xiàn)定性測量的高效簡便監(jiān)測儀器。換成電信號，并進行放大，實現(xiàn)定性測量的高效簡便監(jiān)測儀器。用耳機監(jiān)聽機械設備運行的振動聲響，通過測量各種工作狀況的用耳機監(jiān)聽機械設備運行的振動聲響，通過測量各種工作狀況的信號，并進行對比，判斷是否存在故障

33、及大小。信號，并進行對比，判斷是否存在故障及大小。v 4溫度測量溫度測量 v (1)接觸式傳感器接觸式傳感器 v 通過與被測對象的接觸，由傳感器感溫元件的溫度反通過與被測對象的接觸，由傳感器感溫元件的溫度反映出測溫對象的溫度。映出測溫對象的溫度。v (2)非接觸式傳感器非接觸式傳感器 v 這類儀器是利用熱輻射與絕對溫度的關系來顯示溫度這類儀器是利用熱輻射與絕對溫度的關系來顯示溫度。如光學高溫計輻射高溫計、紅外測量儀、紅外熱。如光學高溫計輻射高溫計、紅外測量儀、紅外熱像儀等。像儀等。v (3)溫度指示漆、粉筆、帶和片溫度指示漆、粉筆、帶和片 v 它們的工作原理是從漆、粉筆、帶和片的顏色變化來它們

34、的工作原理是從漆、粉筆、帶和片的顏色變化來反映溫度變化。測溫方法精度不高，反映溫度變化。測溫方法精度不高，但但相當方便相當方便。v 5.聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測v 各種材料由于外加應力作用，在內部結構發(fā)生變化時各種材料由于外加應力作用，在內部結構發(fā)生變化時都會以彈性波的方式釋放應變能量，這種現(xiàn)象稱聲發(fā)都會以彈性波的方式釋放應變能量，這種現(xiàn)象稱聲發(fā)射。射。v 如木材的斷裂、金屬材料內部晶格錯位、晶界滑移或如木材的斷裂、金屬材料內部晶格錯位、晶界滑移或微觀裂紋的出現(xiàn)和擴展。微觀裂紋的出現(xiàn)和擴展。v 人耳感知，不能感知（超聲范圍）人耳感知，不能感知（超聲范圍）v 聲發(fā)射檢測特點：聲發(fā)射檢測特點：v 1、

35、需對構建加應力、需對構建加應力v 2、是一種動態(tài)檢測，可客觀評價運行中機械設備的、是一種動態(tài)檢測，可客觀評價運行中機械設備的安全性和可靠性。安全性和可靠性。v 3、靈敏度高、檢查覆蓋面積大、不會漏檢、可遠距、靈敏度高、檢查覆蓋面積大、不會漏檢、可遠距離監(jiān)測。離監(jiān)測。5油樣分析油樣分析v 由于在油中帶有大量的零部件磨損狀況的由于在油中帶有大量的零部件磨損狀況的信息，所阻通過對油樣的分析可間接監(jiān)測磨信息，所阻通過對油樣的分析可間接監(jiān)測磨損的類型和程度，判斷磨損的部位，找出磨損的類型和程度，判斷磨損的部位，找出磨損的原因，進而預測壽命，為維修提供依據損的原因，進而預測壽命，為維修提供依據。例如，在活

36、塞式發(fā)動機中，當油液中錫的。例如，在活塞式發(fā)動機中，當油液中錫的含量增高時，可能表明軸承處于磨損的早期含量增高時，可能表明軸承處于磨損的早期階段；鋁的含量增高劃表明活塞磨損。階段；鋁的含量增高劃表明活塞磨損。常用的油樣分析方法常用的油樣分析方法v (1)磁塞分析法磁塞分析法 將一將一-枝帶磁性的油塞安置在枝帶磁性的油塞安置在潤滑油路的適當部位，利用磁性收集油中的潤滑油路的適當部位，利用磁性收集油中的磨損殘渣，借助讀數(shù)顯微鏡或直接用人的眼磨損殘渣，借助讀數(shù)顯微鏡或直接用人的眼睛，觀察殘渣的大小、數(shù)量、形狀和特點，睛，觀察殘渣的大小、數(shù)量、形狀和特點，來判斷磨損狀態(tài)。來判斷磨損狀態(tài)。v 磁塞檢查的

37、效果取決于殘渣被磁塞捕捉到的磁塞檢查的效果取決于殘渣被磁塞捕捉到的機會和磨損狀況兩個方面。磁塞應安放于潤機會和磨損狀況兩個方面。磁塞應安放于潤滑油的主要通道上并具有足夠大的磁場強滑油的主要通道上并具有足夠大的磁場強度。度。v適用于對帶磁性的材料進行分析，其殘渣適用于對帶磁性的材料進行分析，其殘渣50微米以上微米以上 。(2)光譜分析法光譜分析法 它能檢測出鉛、鐵、鉻、銀、銅、錫、它能檢測出鉛、鐵、鉻、銀、銅、錫、鎂、鋁和鎳等金屬元素。運用原子吸收光譜或原子發(fā)鎂、鋁和鎳等金屬元素。運用原子吸收光譜或原子發(fā)射光譜分析潤滑油中各種金屬的含量和戚分定量地射光譜分析潤滑油中各種金屬的含量和戚分定量地判斷

38、磨損程度。判斷磨損程度。v 1)原子發(fā)射光譜原子發(fā)射光譜(AES)分析法分析法 油樣在高溫狀態(tài)下用帶油樣在高溫狀態(tài)下用帶電粒子撞擊電粒子撞擊(一般用電火花一般用電火花)，使之發(fā)射出代表各元素，使之發(fā)射出代表各元素特征的各種被長的輻射線。特征的各種被長的輻射線。v 2)原子吸收光譜原子吸收光譜(AAS)分析法分析法 利用處于基態(tài)的原子利用處于基態(tài)的原子可以吸收相同原子發(fā)射的相同波長的光子能營而受激可以吸收相同原子發(fā)射的相同波長的光子能營而受激的原理。的原理。v 由于光譜分析法本身的限制，不能給出磨損殘渣的由于光譜分析法本身的限制，不能給出磨損殘渣的形貌細節(jié)，而分析的殘渣一般只能小于形貌細節(jié)，而分

39、析的殘渣一般只能小于2微米。微米。v6頻閃觀察法頻閃觀察法v頻閃觀測儀，利用人跟具有視覺停留的特頻閃觀測儀，利用人跟具有視覺停留的特點，對準所要觀測的運動零部件，使閃光的點，對準所要觀測的運動零部件，使閃光的次數(shù)與機件的轉速或往復次數(shù)一致，對能看次數(shù)與機件的轉速或往復次數(shù)一致，對能看到的部位產生了停止不動的印象到的部位產生了停止不動的印象v7泄漏檢測泄漏檢測 -v(1)皂液檢測法皂液檢測法 將皂洲涂抹在檢測部位上，將皂洲涂抹在檢測部位上，通過觀察皂泡的生成速度、太小和位置進行通過觀察皂泡的生成速度、太小和位置進行檢測方法。但受環(huán)境溫度和泄漏部位能否便檢測方法。但受環(huán)境溫度和泄漏部位能否便于檢測

40、的制約于檢測的制約v(2)聲學法聲學法 當氣體或液體從裂縫或孔眼當氣體或液體從裂縫或孔眼中造出時，收集這種過程發(fā)出的聲信號中造出時，收集這種過程發(fā)出的聲信號將它放大用儀表顯示。檢測方法的缺點是將它放大用儀表顯示。檢測方法的缺點是濾除環(huán)境噪聲的干擾。使靈敏度降低，限濾除環(huán)境噪聲的干擾。使靈敏度降低，限制了儀器的使用范圍。制了儀器的使用范圍。v(3)觸媒燃燒器觸媒燃燒器 用通電加熱的白金絲與用通電加熱的白金絲與逸出可燃氣體或蒸汽接觸，產生燃燒而使逸出可燃氣體或蒸汽接觸，產生燃燒而使溫度升高，把溫升轉化為電橋電阻的變化溫度升高，把溫升轉化為電橋電阻的變化作為電信號由儀表顯示。作為電信號由儀表顯示。v

41、(4)壓力真空衰減測試法壓力真空衰減測試法 將容器或管道將容器或管道充壓密封，然后檢測壓力或真空的衰減情充壓密封，然后檢測壓力或真空的衰減情況，判泄漏程度。不能查出泄漏的部位。況，判泄漏程度。不能查出泄漏的部位。v 8厚度檢測厚度檢測v應用較廣的是超聲波測厚技術。超聲波在固應用較廣的是超聲波測厚技術。超聲波在固體介質中傳播的速度隨材料而異，它不能在空氣體介質中傳播的速度隨材料而異，它不能在空氣中傳播。若將超聲波向被測物體發(fā)射，它將穿越中傳播。若將超聲波向被測物體發(fā)射，它將穿越該物體的厚度，到達空氣時又被反射回來。通過該物體的厚度，到達空氣時又被反射回來。通過測出發(fā)射和返回的時間，計算被測物體的

42、厚度。測出發(fā)射和返回的時間，計算被測物體的厚度。vv (二二)機械設備停機檢測機械設備停機檢測v 機械設備停機檢測是故障診斷的主要輔助手機械設備停機檢測是故障診斷的主要輔助手段，它經常與檢修配合進行。段，它經常與檢修配合進行。(1)主要精度的檢測主要精度的檢測 包括主要幾何精度、位置精包括主要幾何精度、位置精度、接觸精度、配臺精度等的檢測，這是一些異度、接觸精度、配臺精度等的檢測，這是一些異常故障的主要診斷途徑之一。主要精度的檢測經常故障的主要診斷途徑之一。主要精度的檢測經常要解體，并借助于相應檢測量具、儀器一些專常要解體，并借助于相應檢測量具、儀器一些專用裝置。用裝置。 (2)內部缺陷的檢測

43、出內部缺陷的檢測出 例如對變形、裂紋、應力例如對變形、裂紋、應力變化、材料組織缺陷等故障的檢測變化、材料組織缺陷等故障的檢測其主要檢測其主要檢測器具有超聲波探傷儀、磁力探傷器等。器具有超聲波探傷儀、磁力探傷器等。v故障是指產品喪失了故障是指產品喪失了規(guī)定規(guī)定的功能，或產品的一個的功能，或產品的一個或幾個或幾個性能性能指標超過了規(guī)定的范圍。它是產品的指標超過了規(guī)定的范圍。它是產品的一種一種不合格不合格狀態(tài)。狀態(tài)。v故障是產品對其原始狀態(tài)的一種可識別的偏離。故障是產品對其原始狀態(tài)的一種可識別的偏離。v故障按其對功能的影響分為：故障按其對功能的影響分為：功能功能故障和故障和潛在潛在故故障。障。v故障后果的分類：故障后果的分類：安全性安全性后果故障，后果故障，使用性使用性后果后果故障，故障，非使用性非使用性后果故障，后果故障，隱患性隱患性后果故障。后果故障。v故障按其生產的原因及故障特征分類，可分為故障按其生產的原因及故障特征分類，可分為早早期期故障，故障，偶然偶然故障，故障，耗損耗損故障。故障。v故障過程模型：故障過程模型：應力應力強度強度模型，模型，反應論反應論模型模型，最弱環(huán)最弱環(huán)模型，模型，累積損傷累積損傷模型。模型。v渦流檢測：渦流檢測：高頻高頻渦流檢測和渦流檢測和低頻低頻渦流檢測。渦流檢測。v有關機械、電氣機