机械故障诊断讲义.doc

机械状态监测和故障诊断方法 杨国安 §1 状态监测和故障诊断系统 WME基于web的远程在线工况监测故障诊断系统和MFD302、303便携式状态监测和智能维护系统，是杨国安教授经过多年的探索，结合在故障诊断领域的研究成果，积多年现场经验，汲取同类产品优点，自行设计并开发的在线及便携式旋转机械状态监测和故障自动诊断系统。其组态化设计，特点鲜明，运行平稳。该系统不求功能多而全，只求简捷、可靠，具有针对性。界面直观明了，故障自动诊断，便于操作。基本做到免培训。任何事物均有其发展完善过程，状态监测和故障诊断是一门实践性非常强的学科，它的发展、完善离不开现场工作人员的参与和配合，恳望辛劳工作在现场第一线的操作人员反馈信息、心得体会，以便我们共同进步，在此，我表示诚挚的谢意。 §2设备维修的发展 大家知道，当前我国对设备的维护仍采用传统的计划、定期维修。而这种方式带有很大盲目性，设备有无故障、故障类型、故障部位、故障程度难以准确把握。另外，由于良好部位的反复拆卸，机械性能往往不理想，甚至低于检修前。而且，没有必要的超前维修，带来人力、物力的巨大浪费。 故障诊断仪器的广泛应用，使对机械设备的维护由计划、定期维修走向状态、预知维修变为现实，使机械设备的维护方式发生了根本性革命。状态监测避免了机械设备的突发故障，从而避免了被迫停机而影响生产；机械状态分析为预知机械设备的维修期提供了可靠依据，即可做到测量表明有必要时才进行维修。使我们能够及时准备维修部件，安排维修计划，克服了定期维修带来的不必要的经济损失和设备性能的下降；完善的诊断能力可为我们准确指出故障类型和故障部位，避免了维修的盲目性，使检修简捷易行，大大缩短了维修工期；完善的设备管理软件，又可使企业设备管理自动化。由此可见，状态检测给企业带来的经济效益是十分显著的。设备维修经历了三个阶段： 1．事后维修 事后维修是设备运行到失效再进行维护。其优点是不需要安排计划。对有些设备，更换比修理往往更便宜。缺点是意外停机引起生产损失。灾难性的设备事故。库存备件投资多。引起设备的二次损坏。 2．定期维修 定期维修是按预订的时间间隔或检修周期对设备作维修、调整和更换备件。其优点是机器寿命较长。减少意外停机。备件库存较少。缺点是意外停机引起生产损失。过剩维修导致维修费用增加。过剩维修引起人为维修故障。 3．预知维修 预知维修是有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态。其优点是减少非计划停机损失。维修时间间隔可以延长。非必要维修减到最少。备件库存最小。缺点是需要初始投资。需学习和培训。 §2机械振动简介 §2.1什么叫振动？ 振动是世界上的物质或物体的一种运动形式。广义来说，振动就是物体（质点）或某种状态随着时间往复变化的现象。 §2.2振动的分类 工程中有大量的振动问题需要研究、分析和处理，因此有必要简单介绍振动力学中的振动分类方法，以便在振动故障类型、原因、分析和故障排除方面提供考虑的基础。 机械振动的研究和使用方面有多种分类方法，目前，大致有如下几种分类： 1、按振动的规律分 简谐振动。非简谐振动和随机振动。有时又将前两者称为周期振动，后者称为非周期振动； 2、按产生振动的原因分 自由振动、受迫振动、自激振动和参变振动等； 3、按自由度分 单自由度系统振动、多自由度系统振动和弹性振动； 4、按振动位移特征分 角振动和直线振动； 5、按系统结构参数分 线性振动和非线性振动。 在机器的故障诊断中，从应用角度看，应着重掌握按振动规律和产生原因这两种分类。 §2.3简谐振动 结构振动时，描述它振动情况的物理量是随时间变化的，可以表示为时间t的函数，如，等等。这种描述振动的方法称为时域描述，而函数，称为时间历程。 简谐运动是最简单的周期运动，它是时间的单一正弦或余弦函数，它是振动故障诊断中最基本的概念之一。了解它的表示方法，特别是它的物理意义，对于掌握故障诊断技术十分重要。 简谐振动的数学表达式是 （1） 式中：A-振幅； ω-角频率（圆频率）。 如果振动时系统的物理量随时间的变化为简谐函数，称此振动为简谐振动。单自由度系统无阻尼自由振动时，它的位移等物理量就是简谐函数。 简谐运动可视为一个绕原点做等速圆周运动的点在水平轴上的投影。如图1所示，取水平轴为x轴，点P距原点的距离为A，连接OP两点的直线OP由水平位置开始以等角速度ω绕O点转动，在任一时刻t，点P的x坐标(即OP在x轴上的投影)为