十六章机械故障诊断的基本原理分析报告.doc

十六章 机械故障诊断的基本原理 16.1 机械故障诊断概述 所谓机械故障，就是指机械系统(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。 我们通常见到的发动机发动不起来，机床运转不平稳、汽车刹车不灵等等现象都是机械故障的表现形式。 机械故障可以从不同的角度来进行分类。 1 机械故障按其发生的原因分 (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,一般只进行寿命预测。 (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。 2 机械故障按其造成的后果分 (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障等； (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。 3 机械故障按其发生的快慢分 (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，如过载造成机件损坏； (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。  4 机械故障按其发生的范围分 (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 机械故障按其发生的频次分 (1) 偶发性故障:发生频率很低的一类故障，即 “ 意外现象 ” (2) 多发性故障:经常发生的一类故障。 机械故障还可从其他角度来进行分类。 16.1.2 故障诊断及其分类 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 的原因和部位，并预报其发展趋势。 机械故障诊断可以分类如下： 1 机械故障诊断按其目的分 (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 机械故障诊断按其方式分 (1) 巡回检测：就是每隔一定的时间对服役中的机械系统进行检查和诊断； (2) 在线监测：就是连续地对服役中的机械系统进行监测，此时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。 3 机械故障诊断按其提取信息的方式分 (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正常等。通常所谓的诊断主要是指间接诊断。 4 机械故障诊断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。 5 机械故障诊断按其功能分 (1) 简易诊断：对机械系统的状态作出相对粗略的判断。一般只回答“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。 (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“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。 机械故障诊断还可根据所采用的技术手段不同而分为： (1) 振动诊断 (2) 油样分析 (3) 温度监测 (4) 无损检测 等 16.1.3 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几个基本环节组成： 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。 2 建立测试系统 根据步骤 1 的要求选取传感器及其配套设施，组成测试系统，用以收集故障诊断所需的信息。 在建造测试系统时，不仅要注意有用信号的获取（灵敏度和精度等性能），同时还要考虑测试系统 的环境适应性以及如何在测试阶段进行降噪除噪 等，以便简化后续的信号分析处理过程。 正确、有效信号的取得是正确诊断的先决条件，偏离了这个前提，诊断工作就无从谈起。 3 测试、分析及信息提取 主要内容是对借助测试系统所获得的信号进行加工，包括滤波、异常数据的剔除以及各种分析算法等。 主要目的是从有限的信号中获得尽可能多的关于被诊断对象状