故障理論概述

故障理論概述第1頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五Contents概念1故障理論和規(guī)律2故障診斷簡(jiǎn)介4第2頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第二章故障理論概述第一節(jié)概念

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(chǎn)或降低效能的時(shí)間或現(xiàn)象。

例如：某些零部件損壞、磨損超限、焊縫開(kāi)裂，螺栓松動(dòng)，使工作能力喪失；發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低；故障通常是指可以排除的障礙，即指可以修復(fù)的失效。第3頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

對(duì)于故障，應(yīng)明確以下幾點(diǎn)：(1)規(guī)定的對(duì)象

它是指一臺(tái)單機(jī)、或由某些單機(jī)組成的系統(tǒng)、或機(jī)械設(shè)備上的某個(gè)零部件。不同的對(duì)象在同一時(shí)間將有不同的故障狀況。例如，在一條自動(dòng)化流水線上，某一單機(jī)的故障足以造成整個(gè)系統(tǒng)功能的喪失。(2)規(guī)定的時(shí)間

發(fā)生故障的可能性隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。時(shí)間除了直接用年、月、日、時(shí)等作單位外，還可用機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)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。第4頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(3)規(guī)定的條件

這是指機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的使用維護(hù)條件、人員操作水平、環(huán)境條件等。不同的條件將導(dǎo)致不同的故障。(4)規(guī)定的功能

它是針對(duì)具體問(wèn)題而言，例如：同一狀態(tài)的車床，進(jìn)給絲杠的損壞對(duì)加工螺紋而言是發(fā)生了故障。但對(duì)加工端面來(lái)說(shuō)卻不算故障。(5)一定的故障程度

即應(yīng)從定量的角度來(lái)估計(jì)功能喪失的嚴(yán)重。

故障的定義“故障是不合格的狀態(tài)”。第5頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

二、模式1、定義

機(jī)械設(shè)備的故障必定表現(xiàn)為一定的物質(zhì)狀況及特征，它們反映出物理、化學(xué)的異常現(xiàn)象，并導(dǎo)致功能的喪失。這些物質(zhì)狀況的特征稱故障模式，需要通過(guò)人的感官或測(cè)量?jī)x器得到，相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上的“病癥”。第6頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、故障模式分類1)屬于機(jī)械零部件材料性能方面的故障：包括疲勞、斷裂、裂紋、蠕變、過(guò)度變形、材質(zhì)劣化等。2)屬于化學(xué)、物理狀況異常方面的故障：包括腐蝕、油質(zhì)劣化、絕緣絕熱劣化、導(dǎo)電導(dǎo)熱劣化、溶融、蒸發(fā)等。3)屬于機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面故障：包括振動(dòng)、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(guò)盈喪失、固定和緊固裝置松動(dòng)與失效等。第7頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第8頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、性質(zhì)1、層次性：機(jī)械設(shè)備可以分為若干個(gè)層次，不同層次會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的故障。2、相關(guān)性：某層次發(fā)生故障時(shí)，相關(guān)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(shí)性；故障的產(chǎn)生、傳播和惡化都需要時(shí)間，且隨時(shí)間的延長(zhǎng)而延長(zhǎng)。4、不確定性：發(fā)生時(shí)間、現(xiàn)象等具有不確定性。5、修復(fù)性：多數(shù)故障是可以修復(fù)的，包括更換。第9頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、分類

臨時(shí)性故障

永久性故障

一、臨時(shí)性故障 它多半由機(jī)械設(shè)備的外部原因引起的。例如：工人誤操作、氣候變化．運(yùn)輸條件中斷、環(huán)境設(shè)施不良等造成。當(dāng)這些外部干擾消除后．運(yùn)轉(zhuǎn)即可正常。但臨時(shí)性故障能導(dǎo)致永久性故障。第10頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、永久性故障

(一)按故障發(fā)生時(shí)間分 1．早發(fā)性故障

由于機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、裝配、安裝、調(diào)試等方面存在問(wèn)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(jié)果。故障發(fā)生的特點(diǎn)是具有偶然性和突發(fā)性，事先無(wú)任何征兆．一般與使用時(shí)間無(wú)關(guān)，難以頂測(cè)。

例如；因潤(rùn)滑油中斷而使零件產(chǎn)生熱變形裂紋；因使用不當(dāng)或出現(xiàn)超負(fù)荷引起零件折斷；困各參數(shù)達(dá)到極限值而引起零件變形和斷裂等。第11頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3．漸進(jìn)性故障因機(jī)械設(shè)備技術(shù)特性參數(shù)的劣化過(guò)程，包括腐蝕、磨損、疲勞、老化等。逐漸發(fā)展而成的。特點(diǎn)是故障發(fā)生的概率與使用時(shí)間有關(guān)，設(shè)備有效壽命的后期表現(xiàn)出來(lái)。故障一經(jīng)發(fā)生，就標(biāo)志著壽命的終結(jié)。大部分機(jī)械設(shè)備的故障都屬于這一類。第12頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4．復(fù)合型故障故障包括上述故障的特征，其故障發(fā)生的時(shí)間不定。機(jī)械設(shè)備工作能力耗損過(guò)程的速度與其耗損的性能有關(guān)。例如（1）零件內(nèi)部存在著應(yīng)力集中，當(dāng)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(guò)程引起漸進(jìn)性故障，而外界的磨粒會(huì)引起突發(fā)性故障。第13頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(二)按故障表現(xiàn)形式分

1．功能故障機(jī)械設(shè)備應(yīng)有的工作能力或特性降低，不能工作，即喪失了它應(yīng)有的功能，稱功能故障。這類故障可通過(guò)操作者的直接感受或測(cè)定其輸出參數(shù)而判斷。例如關(guān)鍵零件壞了、精度喪失、傳動(dòng)效率降低，速度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值，使整機(jī)不能工作；生產(chǎn)率達(dá)不到規(guī)定的指標(biāo)等。第14頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2．潛在故障故障逐漸發(fā)展，但尚未在功能方面表現(xiàn)出來(lái)，卻又接近萌發(fā)的階段。當(dāng)這種情況能夠鑒別時(shí)，即認(rèn)為也是一種故障現(xiàn)象，稱潛在故障。例如零件在疲勞破壞過(guò)程中，其裂紋的深度接近于允許的臨界值時(shí)，便認(rèn)為存在潛在故障。第15頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(三)根據(jù)故障產(chǎn)生的原因分1．人為故障由于在設(shè)計(jì)、制造、大修、使用、運(yùn)輸、管理等方面存在問(wèn)題，使機(jī)械設(shè)備過(guò)早地喪失了它應(yīng)有的功能，稱人為故障。分為：

①錯(cuò)用性故障，這是指機(jī)械設(shè)備沒(méi)有按照原設(shè)計(jì)規(guī)定的條件運(yùn)轉(zhuǎn)，超載、超速、超時(shí)，工作條件發(fā)生未料及的惡化等原因?qū)е碌墓收稀?/p>

②固有薄弱性故障，它來(lái)源于機(jī)械設(shè)備本身，如設(shè)計(jì)不當(dāng)、制造工藝差、材料低劣等，是固有薄弱性環(huán)節(jié)構(gòu)成故障隱患或故障誘發(fā)因素。第16頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2．自然故障機(jī)械設(shè)備在其使用和保有期內(nèi)，因受到外部或內(nèi)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。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。第17頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(四)按故障造成后果分1．致命故障導(dǎo)致人身傷亡，引起機(jī)械設(shè)備報(bào)廢或造成重大經(jīng)濟(jì)損失的故障。例如機(jī)架或機(jī)體斷離、車輪脫落、發(fā)動(dòng)機(jī)總成報(bào)廢等。2．嚴(yán)重故障指嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備正常使用，在較短的有效時(shí)間內(nèi)無(wú)法排除的故障。例如發(fā)動(dòng)機(jī)燒瓦、曲軸斷裂、箱體裂紋、齒輪損壞等。第18頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3．一般故障明顯影響機(jī)械設(shè)備正常使用，在較短的有效時(shí)間內(nèi)可以排除的故障。例如傳動(dòng)帶斷裂、操縱手柄損壞、板金件開(kāi)裂或開(kāi)焊、電器開(kāi)關(guān)損壞等。4．輕度故障輕度影響機(jī)械設(shè)備正常使用，能在日常保養(yǎng)中用隨機(jī)工具輕易排除的故障。如輕微滲漏、一般緊固件松動(dòng)等。第19頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)故障理論一、故障理論內(nèi)容和組成故障理論揭示了機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它包括故障統(tǒng)計(jì)分析即故障宏觀理論和故障物理分析即故障微觀理論。第20頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、故障規(guī)律從機(jī)械設(shè)備使用者的角度出發(fā)，對(duì)于曲線表示的早期故障率，由于出廠前已進(jìn)行了調(diào)整，可認(rèn)為已基本消除，不必考慮；隨機(jī)故障通常容易排除，且一般不決定機(jī)械設(shè)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(duì)象。第21頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五故障率曲線浴盆曲線型浴盆曲線型是最常見(jiàn)的一種故障率類型1)早期故障期量設(shè)備安裝試車后，經(jīng)過(guò)磨合、調(diào)整將正常工作階段。若進(jìn)行大修或技術(shù)改造后，早期故障期將再次出現(xiàn)。2)隨機(jī)故障期是機(jī)械設(shè)備的最佳工作期。3)耗損故障期，為兩次大修間的正常工作時(shí)間。在這一時(shí)期出現(xiàn)前進(jìn)行預(yù)防維修，或在這一時(shí)期剛出現(xiàn)時(shí)就進(jìn)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。第22頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

設(shè)備典型的故障率曲線圖有效壽命拐點(diǎn)P偶發(fā)故障期耗損故障期早期故障期時(shí)間規(guī)定的故障率故障率經(jīng)維修故障率下降第23頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第四節(jié)故障管理我們做設(shè)備故障管理的目的是通過(guò)故障原因分析去找到曲線圖中的拐點(diǎn)P，經(jīng)過(guò)設(shè)備保養(yǎng)和維修使故障率下降，從而延長(zhǎng)其有效壽命。二。故障信息收集與統(tǒng)計(jì)：故障信息的主要內(nèi)容包括：1）故障對(duì)象的種類/編號(hào)/生產(chǎn)廠家及使用的經(jīng)歷等；2）故障現(xiàn)象/故障時(shí)間；3）故障設(shè)備的歷史資料；4）故障原因。第24頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、故障原因的分析方法：目前在設(shè)備故障管理上普遍使用5W1H法和魚(yú)骨圖法。1）。5W1H的含義：which—哪臺(tái)設(shè)備；where---在哪個(gè)車間；when—什么時(shí)間；what—發(fā)生什么故障；why—為什么會(huì)發(fā)生；how—如何去解決和預(yù)防以傳送線脫軌故障為例：Which-傳送線Where—車間When—例如10月20日晚What–傳輸鏈條脫軌第25頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五Why/how:whywhy鏈條脫軌-----齒輪與鏈條沒(méi)嚙合好----1)網(wǎng)帶邊緣導(dǎo)向不夠；

2）網(wǎng)帶邊緣鐵絲凸起，堵塞傳輸；

3）下齒輪盤固定座螺桿松動(dòng)，頂住網(wǎng)帶。

1)在網(wǎng)帶邊緣增加導(dǎo)向軸承；

2將凸起的部分剪去，并修補(bǔ)破損的地方；

3緊固螺桿，并在螺桿上加一個(gè)固定螺母，避免其再次松動(dòng)。How第26頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1）人的原因：是否新員工，操作設(shè)備不熟練/或不當(dāng)人為損壞；2）機(jī)器的原因：是否機(jī)器設(shè)計(jì)不合理，或其他地方存在缺陷；3）材料的原因：是否機(jī)器零配件存在質(zhì)量的問(wèn)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(zhǎng)的原因。2。魚(yú)骨圖法：人（man)機(jī)器（machine)材料（material)方法（method)環(huán)境（E）故障原因第27頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五故障樹(shù)FTA分析系統(tǒng)可靠性分析的基本目的在于通過(guò)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(yù)測(cè)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(gè)事件（頂事件）作為分析的目標(biāo)，通過(guò)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(rèn)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(guān)系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(jì)算機(jī)完成。第28頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五故障樹(shù)分析

第一步建立故障樹(shù)

第二步故障樹(shù)的定性分析

第三步故障樹(shù)的定量分析第29頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第一步建立故障樹(shù)

建立故障樹(shù)是FTA最關(guān)鍵的一步，建立故障樹(shù)實(shí)質(zhì)上是找出系統(tǒng)發(fā)生故障和導(dǎo)致其故障的諸因素之間的邏輯關(guān)系，并將這種關(guān)系用故障樹(shù)表示一建立故障樹(shù)的常用符號(hào)根據(jù)GB4888-1985《故障樹(shù)名詞術(shù)語(yǔ)和符號(hào)》，見(jiàn)下頁(yè)第30頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

第一步建立故障樹(shù)

二建立故障樹(shù)常用符號(hào)的說(shuō)明

1事件符號(hào)包括頂事件，結(jié)果事件等

2邏輯門符號(hào)與門：表示僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時(shí)輸出事件才發(fā)生或門：表示至少一個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)輸出事件就發(fā)生

3轉(zhuǎn)移符號(hào)相同轉(zhuǎn)移符號(hào)，相似轉(zhuǎn)移符號(hào)等第31頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

第一步建立故障樹(shù)

三建立故障樹(shù)的基本方法建樹(shù)方法分為人工建樹(shù)和計(jì)算機(jī)建樹(shù)兩種，我們研究人工建樹(shù)。在建樹(shù)過(guò)程中我們應(yīng)該注意的幾個(gè)方面問(wèn)題：

1正確選取頂事件

(1)頂事件發(fā)生與否必須有明確的規(guī)定

(2)頂事件必須能進(jìn)一步分解

(3)頂事件能定量度量第32頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2準(zhǔn)確寫(xiě)出故障事件方框中的說(shuō)明在故障樹(shù)的每個(gè)事件方框中均應(yīng)說(shuō)明故障是什么，它在何種條件下發(fā)生。

3正確劃分每個(gè)事件方框中故障的類型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。

4嚴(yán)格遵守循序漸進(jìn)的原則故障樹(shù)應(yīng)當(dāng)逐級(jí)建立，逐級(jí)找出必須而充分的直接原因，在對(duì)下一級(jí)做任何考慮之前，必須完成上一步第33頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第二步故障樹(shù)的定性分析

應(yīng)用故障樹(shù)可以對(duì)被研究的復(fù)雜系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障進(jìn)行定量分析，但有時(shí)候由于底事件失效概率不全，不能進(jìn)行定量分析，此時(shí)也會(huì)用故障樹(shù)對(duì)其進(jìn)行定性分析。所謂定性地評(píng)定故障樹(shù)就是找出導(dǎo)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(jù)求出的最小割集，即使故障事件的概率規(guī)律和數(shù)據(jù)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34頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第二步故障樹(shù)的定性分析

一求故障樹(shù)最小割集的方法

這種方法又稱為Fussell-Vesely法，基本思路是由頂事件開(kāi)始逐級(jí)向下，區(qū)別不同邏輯關(guān)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(gè)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(jīng)過(guò)全面分析比較，剔除非最小割集，求得最小割集。第35頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

二應(yīng)用最小割集對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行定性評(píng)定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(gè)基本時(shí)間發(fā)生概率比較小，它們之間的差別相對(duì)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(gè)基本事件構(gòu)成的一階最小割集最重要。所以我們用以下原則進(jìn)行定性分析比較：第36頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1比較小概率失效元件責(zé)成的各種系統(tǒng)失效概率時(shí)，其故障樹(shù)所含最小割集的最小階數(shù)越小，系統(tǒng)的失效概率越高；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(gè)數(shù)越多，系統(tǒng)的失效概率越高。

2比較統(tǒng)一系統(tǒng)各基本事件的重要性時(shí)，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(lái)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37頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第38頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第39頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第三步故障樹(shù)的定量分析

故障樹(shù)的定量分析主要有兩方面的內(nèi)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(jié)構(gòu)重要度，概率重要度和關(guān)鍵重要度，最后可根據(jù)關(guān)鍵重要度的大小排序找出最佳故障診斷和修理順序，同時(shí)也可作為首先改善相對(duì)不大可靠的單元的數(shù)據(jù)。第40頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第41頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第四節(jié)故障診斷簡(jiǎn)介機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障后，使某些特性改變，產(chǎn)生能量、力、熱及摩擦等各種物理和化學(xué)參數(shù)，發(fā)出各種不同的信息，捕捉這些變化的征兆．檢測(cè)變化的信號(hào)及規(guī)律，從而判定故障發(fā)生的部位，性質(zhì)大小，分析原因和異常情況，預(yù)報(bào)未來(lái)，判別損壞情況，做出決策，清除故障隱患，防止事故的發(fā)生，這就是故障診斷。它是一門識(shí)別機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)。第42頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、診斷技術(shù)的原理和任務(wù)1.原理在機(jī)械設(shè)備中，運(yùn)用診斷手段獲取各種信息，反映它的技術(shù)狀況。當(dāng)參數(shù)超越一定范圍，就有故障的征兆。例如：某機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲，當(dāng)機(jī)械中的某些配合件因磨損等原因引起配合間隙增大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)沖擊和振動(dòng)，從而使噪聲進(jìn)一步增大。所以，噪聲反應(yīng)了故障的征兆。第43頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、診斷參數(shù)技術(shù)狀況參數(shù)有許多，如溫度、壓力、流量、電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、噪聲、振動(dòng)等。機(jī)械設(shè)備故障診斷的技術(shù)原理如圖1-3所示。3、任務(wù)1)弄清引起機(jī)械設(shè)備的劣化或故障的主要原因——應(yīng)力狀況。2)掌握機(jī)械設(shè)備劣化、故障的部位、程度及原因等情況。3)了解機(jī)械設(shè)備的性能、強(qiáng)度、效率，做出診斷決策。4)預(yù)測(cè)機(jī)械設(shè)備的可靠性及使用壽命。第44頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、診斷技術(shù)的分類(1)功能和運(yùn)行診斷

診斷目的是檢測(cè)機(jī)械設(shè)備的功能狀態(tài)和運(yùn)行中的工況。(2)直接和間接診斷

直接診斷是對(duì)機(jī)械設(shè)備或零部件直接觀察和測(cè)試；由于受結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件等因素的限制不能進(jìn)行直接診斷，而通過(guò)二次診斷信息間接地得到有關(guān)運(yùn)行工況的診斷稱間接診斷。第45頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(3)常規(guī)和特殊診斷

常規(guī)診斷屬于機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行條件下進(jìn)行的診斷，一般情況下最常用；對(duì)正常運(yùn)行條件難以取得的診斷信息，通過(guò)一個(gè)非正常運(yùn)行條件取得的信息和進(jìn)行診斷稱特殊診斷。(4)簡(jiǎn)易和精密診斷

由一般維修人員對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行概括性的評(píng)價(jià)稱簡(jiǎn)易診斷；而精密診斷則是在簡(jiǎn)易診斷的基礎(chǔ)上由專家對(duì)工況作精確的診斷。(5)定期診斷和在線監(jiān)控

定期診斷是每隔一定的時(shí)間對(duì)機(jī)械設(shè)備的各規(guī)定部位進(jìn)行一次檢查和診斷，又叫巡回檢查。第46頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、過(guò)程故障診斷的基本過(guò)程如圖1-4所示。在故障診斷過(guò)程中，應(yīng)能在不拆卸機(jī)械設(shè)備的條件下定量檢測(cè)和評(píng)價(jià)其各部分的運(yùn)動(dòng)、受力、磨損、缺陷、性能劣化和故障狀態(tài)等；應(yīng)能確定故障性質(zhì)、部位、程度和發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)可靠性程度；應(yīng)能確定發(fā)生異常時(shí)的修復(fù)方法。第47頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

四、方法(一)信號(hào)的獲取1．直接觀察根據(jù)決策人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)作出判斷的方法，它是現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的方法。2．性能測(cè)定通過(guò)對(duì)功能進(jìn)行測(cè)定取得信息，主要有振動(dòng)、聲音、光、溫度、壓力、電參數(shù)、表面形貌、污染物情況等。3.磨損殘余物分析通過(guò)對(duì)零部件磨損殘余物在潤(rùn)滑油中含量和混濁度變化的測(cè)定，分析油樣，可以迅速獲取失效的有關(guān)信息。第48頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(二)信息的監(jiān)測(cè)預(yù)分析

1．憑五官進(jìn)行外觀檢查

利用人體的感官，聽(tīng)其音、嗅其味、看其動(dòng)、感其溫，從而直接觀察到故障信號(hào)，豐富的經(jīng)驗(yàn)和維修技術(shù)判定故障可能出現(xiàn)的部位與原因，達(dá)到預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的目的。

這些經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)對(duì)于小廠和普通機(jī)械設(shè)備是非常重要的，即使將來(lái)科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展，也不可能有儀器設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)取代。第49頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2．振動(dòng)測(cè)量振動(dòng)是一切做回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備最普遍的現(xiàn)象。產(chǎn)生振動(dòng)的根本原因是機(jī)械設(shè)備本身及其周圍環(huán)境介質(zhì)受至振源的激振。激振來(lái)源于兩類因素：一是回轉(zhuǎn)件或往復(fù)件的缺陷，主要包括①失衡，即相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸線的質(zhì)量分布不均，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生慣性力，構(gòu)成激振的原因。第50頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五②往復(fù)件的沖擊，如以平面連桿機(jī)構(gòu)原理作運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，其方向作周期性改變，形成了沖擊作用，這在結(jié)構(gòu)上很難避免。③轉(zhuǎn)子彎曲變形和零件失落，造成質(zhì)量分布不均，在回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心慣性力，導(dǎo)致振動(dòng)。④制造質(zhì)量不高，特別是零件或構(gòu)件的形狀位置精度不高是質(zhì)量失衡的原因之一。⑤回轉(zhuǎn)體上的零件松動(dòng)增加了質(zhì)量分布不均，軸與軸承的間隙固磨損加大也增加了失衡。第51頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二是機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)，主要包括①齒輪由于制造誤差導(dǎo)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_輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中的磨損和點(diǎn)蝕等現(xiàn)象日益嚴(yán)重，這種周期性的激振也日趨惡化。②聯(lián)軸器和離臺(tái)器的結(jié)構(gòu)不合理帶來(lái)失衡和沖擊。③滑動(dòng)軸承的油膜渦動(dòng)和振蕩。④滾動(dòng)軸承中滾動(dòng)體不平衡徑向游隙。⑤基座扭曲。⑥電源激勵(lì)。⑦壓力脈動(dòng)等。第52頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五振動(dòng)測(cè)量與分析系統(tǒng)由四個(gè)基本部分組成：

即傳感器、測(cè)量?jī)x器、分析儀器和記錄儀器。

該系統(tǒng)實(shí)際由傳感器和測(cè)量?jī)x器兩部分組成。

傳感器的種類：

即感受振動(dòng)位移的位移傳感器；感受振動(dòng)速度的速度傳感器；感受加速度的加速度傳感器。目前應(yīng)用最廣的是壓電式加速度計(jì)．第53頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3．噪聲測(cè)量機(jī)械設(shè)備噪聲的聲源：；一類是運(yùn)動(dòng)的零部件，如電動(dòng)機(jī)、油泵、齒輪、軸、軸承承等，其噪聲頻率與它們的運(yùn)動(dòng)頻率或固有頻率有關(guān)；另一類是不動(dòng)的零件，如箱體、蓋板、機(jī)架等，其噪聲是聲源或振源的誘發(fā)而產(chǎn)生共鳴引起的。

噪聲測(cè)量主要是測(cè)量聲壓級(jí)。測(cè)量?jī)x器可用簡(jiǎn)單的聲級(jí)計(jì)，也可用復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室分析和處理系統(tǒng)。

聲級(jí)計(jì)由傳聲器、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、均方根檢波電路和電表組成。

常用的電子聽(tīng)診器是一種由振動(dòng)加速度傳感器，將振動(dòng)狀況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)定性測(cè)量的高效簡(jiǎn)便監(jiān)測(cè)儀器。用耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的振動(dòng)聲響，通過(guò)測(cè)量各種工作狀況的信號(hào)，并進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在故障及大小。第54頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4．溫度測(cè)量(1)接觸式傳感器通過(guò)與被測(cè)對(duì)象的接觸，由傳感器感溫元件的溫度反映出測(cè)溫對(duì)象的溫度。(2)非接觸式傳感器這類儀器是利用熱輻射與絕對(duì)溫度的關(guān)系來(lái)顯示溫度。如光學(xué)高溫計(jì)．輻射高溫計(jì)、紅外測(cè)量?jī)x、紅外熱像儀等。(3)溫度指示漆、粉筆、帶和片它們的工作原理是從漆、粉筆、帶和片的顏色變化來(lái)反映溫度變化。測(cè)溫方法精度不高，但相當(dāng)方便。第55頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五5.聲發(fā)射檢測(cè)各種材料由于外加應(yīng)力作用，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)都會(huì)以彈性波的方式釋放應(yīng)變能量，這種現(xiàn)象稱聲發(fā)射。如木材的斷裂、金屬材料內(nèi)部晶格錯(cuò)位、晶界滑移或微觀裂紋的出現(xiàn)和擴(kuò)展。人耳感知，不能感知（超聲范圍）聲發(fā)射檢測(cè)特點(diǎn)：1、需對(duì)構(gòu)建加應(yīng)力2、是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)，可客觀評(píng)價(jià)運(yùn)行中機(jī)械設(shè)備的安全性和可靠性。3、靈敏度高、檢查覆蓋面積大、不會(huì)漏檢、可遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。第56頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五5．油樣分析由于在油中帶有大量的零部件磨損狀況的信息，所阻通過(guò)對(duì)油樣的分析可間接監(jiān)測(cè)磨損的類型和程度，判斷磨損的部位，找出磨損的原因，進(jìn)而預(yù)測(cè)壽命，為維修提供依據(jù)。例如，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)油液中錫的含量增高時(shí)，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。第57頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五常用的油樣分析方法(1)磁塞分析法將一-枝帶磁性的油塞安置在潤(rùn)滑油路的適當(dāng)部位，利用磁性收集油中的磨損殘?jiān)?，借助讀數(shù)顯微鏡或直接用人的眼睛，觀察殘?jiān)拇笮?、?shù)量、形狀和特點(diǎn)，來(lái)判斷磨損狀態(tài)。磁塞檢查的效果取決于殘?jiān)淮湃蹲降降臋C(jī)會(huì)和磨損狀況兩個(gè)方面。磁塞應(yīng)安放于潤(rùn)滑油的主要通道上．并具有足夠大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。適用于對(duì)帶磁性的材料進(jìn)行分析，其殘?jiān)?0微米以上。第58頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(2)光譜分析法它能檢測(cè)出鉛、鐵、鉻、銀、銅、錫、鎂、鋁和鎳等金屬元素。運(yùn)用原子吸收光譜或原子發(fā)射光譜分析潤(rùn)滑油中各種金屬的含量和戚分．定量地判斷磨損程度。1)原子發(fā)射光譜(AES)分析法油樣在高溫狀態(tài)下用帶電粒子撞擊(一般用電火花)，使之發(fā)射出代表各元素特征的各種被長(zhǎng)的輻射線。2)原子吸收光譜(AAS)分析法利用處于基態(tài)的原子可以吸收相同原子發(fā)射的相同波長(zhǎng)的光子能營(yíng)而受激的原理。由于光譜分析法本身的限制，不能給出磨損殘?jiān)男蚊布?xì)節(jié)，而分析的殘?jiān)话阒荒苄∮?微米。第59頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期五 6．頻閃觀察法 頻閃觀測(cè)儀，利用人跟具有視覺(jué)停留的特點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)所要觀測(cè)的運(yùn)動(dòng)零部件，使閃光的次數(shù)與機(jī)件的轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)一致，對(duì)能看到的部位產(chǎn)生了停止