《机械故障诊断》总结.docVIP

总论 概念 失效(Failure)：产品丧失规定的功能。 故障(Fault)：可修复的失效。可修复包含可能和值得两层意思。故障和失效在工程上常等同。 故障分析(失效分析)：分析故障原因，提出对策、预防方法。 故障诊断：监测、识别设备的状态，做出决策。 故障类型(故障模式) 断裂 裂纹 磨损 畸变 腐蚀 其它(打滑、松脱、泄露、烧损等) 故障产生的原因 作用于产品的能量足够大，使输出参数超出允许的极限范围。 极限技术状态的确定 总结经验法、生产试验法(现场试验)、实验室研究、理论计算 故障的影响因素 设计 材质 制造工艺 装配调试 运转维修 故障规律 指设备投入使用后，故障率与使用时间的关系。通常呈浴盆曲线。 故障分析基本过程 1．故障对象的现场保护和调查 调查要点有：损伤程度、故障发生前的情况、工况、环境；设备的资料；相关人证；现场采样 2．现场初步分析： 通过宏观分析，找到故障对象的关键部位，并初步确定故障模式和可能的影响因素。 3．检测试验，查清故障原因 粗视分析：磨片分析；硫印试验；化学成分分析； 金相分析：用金相显微镜观察试样的组织。 力学性能测试：强度、延伸率、冲击韧性、硬度；断裂韧性KIC、疲劳裂纹扩展门槛值△Kth、裂纹扩展速率da／dN；S-N曲线 断口分析：用目测、放大镜进行宏观分析，用扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM观察断口的微观形貌。 应力分析：应变片、x射线衍射。 环境分析：对故障部件周围的油、腐蚀物、磨屑等进行分析。 4．提出结论与报告 故障分析系统工程方法 主次图法、因果图法(特征-因素图) 失效模式分析、效应及危害度分析FMECA；故障树分析FTA 故障诊断的作用 1) 保障设备安全，防止突发性故障。2) 保证设备精度，提高产品质量。3) 实施状态维修，节约维修费用。 故障诊断基本过程 1．状态监测：通过传感器采集机器运行中的各种信息，在信号处理系统中进行处理，得到能反映机器运行状态的参数，实现对机器运行状态的监测。 2．状态识别：根据状态监测提供的特征参数，识别机器是否运转正常。 3．决策预防：对故障原因、部位和危害程度进行评价，决定修正和预防的方法。 故障诊断方法 按监测手段分：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、油液监测诊断法等。 按诊断原理分：频域诊断法、时域诊断法、统计分析法、人工神经网络、专家系统等。 故障诊断设备 计算机辅助监测与诊断系统由传感器、信号调理器、计算机接口装置(A/D转换)、计算机(含软件)组成。可实时监测和自动诊断，是机械工况监测与故障诊断的主要发展领域。 金属断裂与断口分析 概念 裂纹：金属的局部破裂。实际零件难免存在极微小裂纹，但可能不扩展失效。 断裂：裂纹萌生、扩展，造成材料断开。各类失效中，断裂失效危害最大 断口：零件断裂处现成的自然表面。 断口分析：从材料的断口形貌、显微组织、微观缺陷，研究断裂行为，确定断裂模式和原因。 宏观断口的基本组成 金属拉伸试样宏观断口的三要素：纤维区F、放射区R、剪切唇S。当材料的塑性降低时，其断口放射区所占的比例增大，纤维区所占的比例减小。 金属断裂的基本类型及特点 韧性断裂：断裂前产生明显的宏观塑性变形，通常由过载引起。宏观上为纤维状，微观特征表现为大量韧窝。 脆性断裂：断裂前基本不产生宏观塑性变形，但存在微观局部塑性变形。断口平齐而光亮。按其断裂机理可分为：解理、准解理、疲劳断裂等。 解理断裂是金属在正应力作用下，由于原子结合键破坏而造成的沿一定的晶体学平面(即解理面)快速分离的过程。解理断口的微观特征主要是：解理台阶、河流花样。 影响解理断裂的因素：外因有环境温度、介质、加载速度、应力大小等，内因有材料的晶体结构、显微组织。一般来讲温度低、加载速度快，易产生解理断裂；铁素体材料比奥氏体材料容易产生解理断裂。 准解理断裂常出现在有许多弥散细小碳化物质点的淬火回火钢中，其微观特征与解理断裂相似，但裂纹不与晶体位向有关，而主要与细小的碳化物质点有关。 沿晶断裂又称晶间断裂，当晶界强度因偏析或夹杂物作用而低于晶内强度时容易产生。一般的沿晶断裂断口微观特征是“冰糖状”。 疲劳断裂 疲劳断裂是在交变应力持续作用下发生的断裂。疲劳断裂在工程断裂中所占的比例最大，且断裂前无显著变形，表现为突然破坏，因此危害性严重。 疲劳断口一般有三个区：疲劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区。 疲劳源一般在材料有缺陷的地方，经反复挤压摩擦而比较光亮。疲劳源可能有多个。 裂纹扩展区是疲劳裂纹亚临界扩展部分，其典型宏观特征是贝壳花样(贝纹线)。贝纹线是以疲劳源为中心的近于平行的一簇同心圆，并与裂纹局部扩展方向相垂直。韧性好的材料，贝纹线较小的间距较小。裂纹扩展区的微观特征是疲劳条带(疲劳辉纹)。在两条宏观疲劳