对机械故障原因故障诊断方法的

【摘 要 】随着我国科学技术的快速发展,我国的机械加工也得到了前所未有的发展,无论是在加工精度、还是加工效率方面都取得了令人瞩目的成绩.但是,随着机械设备加工精度的提升和加工效率的加快,机械设备的突发故障也在不断攀升.本文就机械设备工作中常见的故障问题进行相关研究.

【关键字】机械；故障

机械设备在高速的运转和工作下容易发生故障,一旦发生故障其损失巨大,不但维修费用高,而且维修周期也很长,一直是困扰企业的突出问题.如何应用现代故障诊断技术建立设备故障预警制度,是目前亟待解决的难题.

1　设备故障状态产生的原因

在现如今的生产和工作中,企业大多追求高效率,高速度,设备种类也是多种多样,而且大部分企业的生产一线都是工作环境较为恶劣,设备故障率较高.设备故障发生的原因是多方面的,主要有以下几种类型.

1.1　机械零件的损坏

当机械发生某种故障后,从故障部位进行外部观察,我们会发现,故障的形成主要是由于零件本身的损伤、以及零件之间原有配合关系发生了变化.

零件的损伤是指零件的现有尺寸、形态偏离了原始设计性能,这种偏离表示机械在使用过程中,各种因素对零件发生作用的结果.常见的零件损伤是由于意外损伤和老化损伤造成的.

1.2　设备超负荷运转

每台设备都有一个设计输出参数极限,如果设备的实际输出参数超出其设计输出极限时,机械的正常状态将遭到破坏形成故障.产生设备超负荷运转而引起故障时,就需要采取调整技术参数,提高设备承载能力,并对故障设备采取修复措施.

1.3　机械工作能力的损耗

机械工作能力的损耗是随着时间的推移,在机械内、外因影响下,机械综和能力的损耗.主要有以下原因：

1.3.1　机件配合间隙增大,刚性下降；

1.3.2　主要部件磨损和老化；

1.3.3　摩擦系数增大,负荷增加以及磨损等原因造成发热量增大；

1.3.4　机械的主要联接副和部件发生磨损、扭曲变形等.

2　设备故障状态的迹象

设备故障状态的迹象在设备中的表象主要有：

2.1　输出参数的变化

设备台班生产率降低,油机耗油量与工作时间、工作量的比例增加等的变化.

2.2　振动异常

振动是机械运行过程中的属性之一,但不正常的振动常常是测定设备故障的有效手段.

2.3　声响异常

机械在运转过程中,在正常状态下发出的声响应是均匀与轻微的.当设备在正常工况条件下发出杂乱而沉重的声响时,提示设备出现异常.所以,对噪声异常的故障迹象必须认真对待,仔细检查,正确判断.

2.4　过热现象

工作中,常常发生发动机、制动器、轴承等部位超出正常工作状态的温度变化.如不及时发现,并诊断与排除,将引起机件烧毁等事故.

2.5　磨损残余物的激增

通过观察油箱、齿轮箱、轴承、齿轮等零件的磨损残余物,并定量测定油样等样本中磨损微粒的多少,即可确定机件磨损的程度.

2.6　裂纹的扩展

通过机械零件表面或内部缺陷（包括焊接、铸、锻造、压延等）的变化趋势,特别是裂纹缺陷的变化趋势,判断机械故障的程度,并对机件强度进行评估.

3　设备故障诊断的实施

通过对设备故障的产生原因及现象的分析,使我们对故障的诊断有了明确的目的性.目前,对各种设备的故障诊断实施技术,已从传统的感官直接判断,进入到利用现代振动、声、光、电学理论以及各种现代测试技术、信息处理、识别技术和计算机技术的方向发展.

智能诊断与远程诊断

3.1　振动检测技术

振动检测系统可通过对机械振动信号的拾取、放大,显示振动的峰值,以了解机械的振动状态.主要设备有测振用传感器、放大器等.

3.2　音响检测技术

现代音响检测技术是通过对声波的声速、波长、周期、频率及声压的测量、监测和判断设备的声波变化,对设备故障实施诊断.主要设备为噪声测量仪.

3.3　光学检测技术

近年来,光学技术得到了快速的发展并被应用到工业领域.例如,在数控机床中光栅系统的应用.光栅测量是利用光的衍射原理,通过叠放的光栅的相对运动,产生与之同步移动的莫尔条纹信号,然后通过读数头与后续电路,将导轨、工作台的位置等信号转变成信号读出来,其读数分辨率可达5nm.当两块相同的长光栅跌合,如果栅线的夹角很小时,莫尔条纹的方向与光栅条纹方向近似垂直.光栅盘上黑白刻线的相对移动,会产生光强度周期性变化,此光信号经光电池转换成为周期性的电信号,对电信号进行分析处理,就可获得光栅相对移动的位移量.

3.4　人工智能诊断

近年来,人工智能和计算机技术迅速发展,在机械诊断中的运用也越来越广泛.国内外不乏成功的实例.例如,用于大机组和燃气轮机的诊断专家系统、采用概率神经网络、自组织映象和径向基函数网络等的智能诊断神经网络等.Zadeh曾将专家系统、模糊集合、神经网络、概率计算和遗传算法统称为软计算.将软计算中各种方法集成,形成各种类型的混合系统,如用于诊断的模糊专家系统、模糊神经网络等,使各种方法互相取长补短,相辅相成,是一种值得关注的动向.

3.5　远程诊断

远程诊断是计算机网络技术发展的产物.目前尚处于初始阶段.前面提到,设备诊断的案例积累,不能仅仅依靠单个工厂,必须一个行业,乃至制造厂、使用厂和研究单位的社会性协作.从这一角度看,远程诊断将发挥极其重要的作用.就当前而言,首先要解决的是数据格式的统一问题.没有统一的数据格式,就谈不上诊断信息的交流,也谈不上远程诊断,其结果只能是各个外国公司垄断我国重大关键设备的运行经验.为此,不少学者强烈呼吁迅速促成、完善这一工作.这是我国机械诊断技术发展的一件大事,有着深远意义.

4　结语

上面所述的机械故障诊断都是来源于具体的实践生产中,其每一个进展又必须受到生产实践的检验.只要我们遵循理论结合实际的原则,广泛地吸取前沿技术的营养,在新的世纪里,这一技术必将能继续保持旺盛的生命力,实现新的飞跃.