设备的机械故障诊断及排除

1、机械设备故障诊断及排除 机械设备故障是机械设备应有的工作能力或特性的明显降低,甚至根本不能工作的现象.机械设备的技术状况是随着使用时间的延长而逐渐恶化的,因而机械设备的使用寿命总是有限的,由此可知,机械设备发生故障的可能性总是随着使用时间的延长而增大.虽然机械设备故障的发生具有随机性,即无论哪一类故障,人们都难以预料它的确切地发生时间,但是故障的产生是可以预防,发现和排除的.故障的分类对于预防机械设备故障的发生起到指导作用;故障的诊断方法可以及时准确地确定故障的种类和具体位置,并初步判定故障的严重程度,为排除故障提供有价值的参考信息.确保机械设备的正常工作. 一、机械设备故障分类:(一)临时性

2、故障 临时性故障又称间断故障,多半是由机械设备的外部原因引起的.如操作失误等造成,当 这些外部干扰消除后机械设备即可正常运转.(二)永久性故障1.按故障发生的时间分类:1)早发性故障:这是由于机械设备在设计,制造,装配,调试等方面存在问题引起的.如新购入 机床液压系统严重漏油或噪声很大.2)突发性故障:这是由于各种不利因素和偶然的外界因素共同作用的结果.故障发生的特点是 具有偶然性和突发性,事先无任何征兆,一般与使用情况有关,难以预测,但它容易排除,通 常对机械设备寿命影响不大.3)渐进性故障:它是因机械设备技术特性参数的劣化包括腐蚀,疲劳,老化等,逐渐发展而成 的.其特点是故障发生的概率与使

3、用时间有关,只是在机械设备有效寿命的后期才明显的表 现出来.故障一经发生,就标志着寿命的终结.通常它可以进行预测,大部分机械设备的故障 属于这一类.4)复合型故障:这类故障包括上述故障的特征,其故障发生的时间不定.机械设备工作能力耗 损过程的速度与其耗损的性能有关.如摩擦副的磨损过程引起的渐进性故障,而外界的磨粒 会引起突发性故障.2.按故障表面形式分类:1)功能故障:机械设备应有的工作能力或特性明显降低,甚至根本不能工作,即丧失了它应有 的功能.这类故障可通过操作者的直接感受或测定其输出参数而判断.例如:精度丧失,传动 效率降低,速度达不到标准值.2)潜在故障:故障逐渐发展,但尚未在功能方面

4、表现出来,却又接近萌发的阶段.当这种情况能 够鉴别时,即认为是一种故障现象称为潜在故障.3.根据故障产生的原因分:1)人为故障:由于在设计,制造,大修,使用,运输,管理等方面存在问题,使机械设备过早地丧 失了应有的功能.2)自然故障:机械设备在其使用期内,因受到外部或内部各种不同的自然因素影响而引起的故 障,如磨损,老化等.4.按故障造成的后果分:1)致命故障:这是指危及或导致人身伤亡,引起机械设备报废或造成重大经济损失的故障.2)严重故障:是指严重影响机械设备正常使用,在较短的有效时间内无法排除的故障.3)一般故障:明显影响机械设备正常使用,在较短时间内可以排除的故障.4)轻度故障:轻度影响

5、机械设备正常使用,能在日常保养中用随机工具排除的故障.如:零件松 动等.二、影响机械设备故障产生的因素1.设计规划:(1)在设计规划中,应对机械设备未来的工作条件有准确估计,对可能出现的变异有充分考虑.(2)设计方案不完善:设计图样和技术文件的审查不严是产生故障的重要原因.2.材料选择: 在设计,制造和维修中,都要根据零件的性质和特点正确选择材料.(1)材料选用不当,或材质不符合标准规定,或选用了不适当的代用品是产生磨损,腐蚀,过度 变形,疲劳破裂,老化等现象的主要原因.(2)此外在制造和维修过程中,很多材料要经过铸,锻,焊和热处理等热加工工序,在工艺过程 中材料的金属显微组织,力学性质等要经

6、常发生变化,其中加热和冷却的影响尤为重要.3.制造质量: 在制造工艺的每道工序中都存在误差.(1)工艺条件和材质的某些性质必然使零件在铸,锻,焊,热处理和切削加工过程中积累了应力 集中,局部和金属的显微组织缺陷,微观裂纹等.这些缺陷往往在工序检验时容易被疏忽.(2)零件制造质量不能满足要求是机械设备产生故障的重要原因. 4.装配质量:(1)首先要有正确的配合要求.(2)初始间隙过大,有效寿命期就会缩短.(3)装配中各零部件之间的相互位置精度也很重要,若达不到要求,会引起附加应力,偏磨等后 果加速失效. 5.合理维修: 根据工艺合理,经济合算,生产可能的原则,合理进行维修,保证维修质量.这里最重

7、要,最关 键的是合理选择和运用修复工艺,注意修复前准备,修复过程中按规程执行操作,做好修复 后的处理工作.6.正确使用: 在正常使用条件下,机械设备有其自身的故障规律.使用条件改变故障规律也随之变化.(1)工作载荷:机械设备发生损耗故障的主要原因是零件的磨损和疲劳破坏,在规定的使用条 件下,零件的磨损在单位时间内是与载荷的大小呈直线关系.零件的疲劳损坏是在一定的 交变载荷下发生,并随其增大而加剧,因此,磨损和疲劳都与载荷有关.当载荷超过设计的 额定值后,将引起剧烈的破坏,这是不允许的.(2)工作环境:包括气候,腐蚀介质和其它有害介质影响,以及工作对象的状况等.第一,温度升 高,磨损和腐蚀加剧;

8、第二,过高的湿度和空气中的腐蚀介质存在,造成腐蚀和磨损;第三, 空气中含尘量过多,工作条件恶劣都会影响机械设备的损坏.(3)保养和操作:建立合理的维护保养制度,严格执行技术保养和使用操作规程,是保证机械设 备工作的可靠和提高使用寿命的重要条件,此外,需要对人员进行培训,提高职业素质和工 作水平.三、机械设备故障的诊断(一) 故障诊断技术分类：1.简易诊断: 简易诊断也就是初级诊断.为了能对设备的状态迅速有效地做出概括和评价,简易诊断通常 有现场工作人员实施.2.精密诊断: 精密诊断是根据简易诊断认为有异常的设备,需要进行比较详细的诊断,其目的是判定异常 部位,研究异常的种类和程度.精密诊断有专

9、门技术人员实施.3.功能诊断和运行诊断:(1)功能诊断是对新安装或刚维修后的设备进行运行情况和功能是否正常的诊断.并按检查的 结果对设备或机组进行调整.(2)运行诊断是对正常工作设备故障特征的发生和发展的监测.4.定期诊断和连续监控:(1)定期诊断是每隔一段时间,对工作的设备进行定期的检测.(2)连续监控则是采用仪表和计算机信息处理系统对机器运行状态进行监视和控制;连续监控 用于因故障而造成生产损失重大,事故影响严重以及故障出现频繁和易发生故障的设备, 也用于因安全和劳动保护方面上的原因不能点检的设备.5.直接诊断和间接诊断:(1)直接诊断是直接确定关键零部件的状态,直接诊断往往受到机器结构和

10、工作条件的限制而 难以实现,这时就不得不采用间接诊断.(2)间接诊断是通过来自故障源的二次效应,如按震动的信号来间接判断设备中关键件的状态 变化,用于诊断的二次效应往往综合了多种信息.6.常规诊断与特殊诊断(1)常规诊断属于机械设备正常运行条件下进行的诊断,一般情况下常规诊断是最常用的.(2)特殊诊断即对正常运行条件难以取得的诊断信息,通过创造一个非正常运行条件取得的信 息进行诊断,成为特殊诊断.(二) 诊断技术的形式1.外观检查: 利用人体的感官,听其音,嗅其味,看其动,感其温,从而直接观察到故障信号,并以丰富的经 验和维修技术判定故障可能出现的部位和原因.达到预测的目的.这些经验与技术对于

11、小厂 和普通机械设备是非常重要的.2.振动: 振动是一切作回转或往复运动的机械设备最普通的现象,状态特征凝结在振动信息中.振动 的增强无一不是由故障引起的.产生振动的根本原因是机械设备本身及其周围环境介质受 到振源的振动.振动来源于两类因素:第一,旋转件或往复件的缺陷,主要包括失衡,即相对 于回转轴线的质量分布不均,在运转时产生惯性力,构成振动的原因.往复件的冲击,如以平 面连杆机构原理作运动的机械设备,连杆往复运动产生的惯性力,其方向作周期性变化,形 成了冲击作用,这在结构上很难避免.转子弯曲变形和零件失落,形成质量分布不均,在回转 时产生离心惯性力导致振动.制造质量不高,特别是零件或构件的

12、形状位置精度不高是质量 失衡的原因之一.回转体上的零件松动增加了质量分布不均,轴与孔的间隙因磨损加大也增 加了失衡.第二,机械设备的结构因素,主要包括齿轮制造误差导致齿轮啮合不正确,轮齿间 的作用力在大小,方向上发生周期性变化.随着齿轮在运转中的磨损和点蚀等现象日益严 重,这种周期性的振动也日趋恶化.轴上的联轴器和离合器的结构不合理带来失衡和冲击; 滑动轴承的油膜涡动和振荡;滚动轴承中滚动体不平衡及径向游隙;基座扭曲;电源激励,压 力脉动等都是产生振动的原因.3.噪声: 机械振动在媒质中的传播过程是物体的机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果,发生声 音的振动系统称为声源,如机械振动系统是机械噪

13、声的声源,机械振动通过媒质传 播而得到声音,即为机械噪声.噪声大小既是反映机械技术状况的一个指标,也减少环境污 染所要控制的一个重要内容. 机械设备噪声源主要有两类:第一,运动的零部件,如电机,液压泵,齿轮,轴承等,其噪声频 率与其运动频率或固有频率有关.第二,不动的零件,如箱体,盖板,支架等,其噪声是由于 受其它声源或振源的诱发而产生共鸣引起的.4.温度: 温度是一种表象,它的升降状态反映机械设备机件的热力过程,异常的温升或温降说明产生 了热故障.例如:内燃机燃烧不正常,温度分布不均匀;轴承损坏,发热量增加;冷却系统发生 故障,零件表面温度上升等.5.油样: 在机械设备的运转过程中,润滑油必

14、不可少.由于在润滑油中带有大量的部件磨损状况的信 息,所以通过对润滑油样的分析可间接监测磨损的类型和程度,判断磨损的部位,找出磨损 的原因,进而预测寿命,为维修提供依据.润滑油样分析包括采样,检测,诊断,预测,和处理 等步骤.6.泄漏: 在机械设备运行中,气态,液态和粉尘状的介质从其裂缝,孔眼和空隙中溢出或进入,造成泄 漏,使能源浪费,工况恶化,环境污染,损坏加速这是机械设备使用中力图防止的现象.7.主要精度: 包括主要几何精度,位置精度,接触精度,配合精度等的检测,这是一些异常故障的主要诊断 途径之一.8.内部缺陷: 机械设备及其主要零部件的内部缺陷检测,经常是诊断或排除故障的重要方法之一,

15、例如对 变形,裂纹,应力变化,材料组织缺陷等故障的检测.四、机械故障的排除(一) 机械维修工艺纪律：1.维修前：安全与现场5S (1)机械维修工在检修机械前必须先切断电源，锁好开关箱，应挂有安全锁和“正在修理 禁止合闸开动”标志。有几人维修挂几把安全锁，严格按照公司规定进行安全锁定.非 检修人员，一律不准起动设备。(2)严格根据公司规定进行PPE佩戴，对受限空间在维修前做好充分评估和准备。(3)机械维修工在维修机械的时候应该尽量保证工作环境应干燥整洁，不得堵塞通道。(4)在机械维修过程中，清洗用油、润滑油脂及废油渣及废油、绵纱不得随地乱丢，必须 在指定地点存放。(5)将设备及设备周围清扫干净，

16、达到无油污、杂物等，禁止在机床周围放置障碍物。(6)机械维修工在修理机械时要注意扁铲、冲子等尾部不准淬火；出现卷边裂纹时应及时处理； 剔铲工件时应防止铁屑飞溅伤人；活动板手不准反向使用；打大锤不准戴手套；大锤甩转 方向不准有人。(7)机械维修工用台钳夹工作，应夹紧夹牢，所夹工件不得超出钳口最大行程三分之二。(8)机械解体要用支架，架稳垫实，有回转机构的要卡牢，与所拆卸机构相连接其他可能坠落 部件要固定。(9)机械维修工不准在发动着的车辆下面操作。不准在车辆下面工作或检查，不准在车辆前方 站立。(10)检修时，不准将手伸进齿轮箱或用手指找正对孔。(11)使用气枪时需要确保喷射杂物不会溅入自己及周

17、围人眼中。(12)对液压系统，气压系统等在维修前，需要将压力充分释放。(13)严格执行公司相关安全操作规范。2.维修中：设备维修常见事项(1)轴承安装 1)轴承安装前需要将工作场地清理干净，所有工具归拢好，润滑油，轴承，轴承加热器，煤 油，无纺布，各种检具等都准备好。 2)轴和座孔的装配表面上如有碰伤、毛刺、锈斑或固体微粒(如磨屑、砂粒、泥土)等存在， 不仅会使轴承安装困难并使安装位置不正确，而且固体微粒如落入轴承内就会起研磨作用， 当轴承旋转时就会磨伤或擦伤轴承的工作表面，所以在安装之前必须仔细加以检查，如发 现有上述缺陷，应加以修正。例如利用油锉除去毛刺、凸起碰痕、锈斑，并用细砂布打光,

18、又如清洗固体微粒、污物等。 3)应将装配表面用洁净的煤油清洗洁净，并用洁净的无纺布擦干，安装轴承前涂抹一层薄薄 的润滑油。 4)临安装时打开轴承封装，将它浸入干净的煤油中以手轻缓地转动，要保证保持架，滚动体 以及滚道表面的封装油彻底被清洗洁净。 5)清洗洁净后，应将轴承放在工作台上的洁净的布上或纸上晾干，注意防止杂质落入。 6)注意带密封轴承不可清洗。 7)轴承需要加热安装时，温度不能超过100度。 8)若轴承为润滑油润滑，则安装时不要涂抹润滑脂，需要涂抹润滑脂的轴承，涂抹量要感觉 转速来判断，高速下一般涂抹轴承空间的1/3即可，低速下涂抹2/3左右。 9)轴承安装时，轴承密封未安装入前不能使

19、用铜棒。10)轴承安装时要认真、仔细，不允许强力冲击，不允许用锤直接敲打。11)轴承安装时选用合适、准确的安装工具，尽量使用专用工具，尽量避免使用布类或纤维之 类的东西。12)轴承安装时不能戴面手套，并且保证手干净，有条件戴干净的薄膜手套（吃排骨用的那种 即可）。13)轴承清理时不能使用压缩空气喷射轴承旋转。14)轴承外端盖安装时注意泄露孔朝下，气密封孔对上。15)主轴转速较高时，恢复后有条件先在低速旋转10分钟确认状态正常无异响，正常转速旋 转2小时测量判断温升，应比室温高20度左右内（跟主轴结构，轴承型号等有关，无异 常噪音，加工尺寸合格温升在40度以下均可接受）。16)特殊或高精度轴承安

20、装请参照安装手册。(1)精度测量: 1）精度测量前将测量位置周边清理干净，做好5S，所有工具进行归拢。 2）测量表面使用油石或剖光带处理，并擦干净（有条件使用煤油清理），确保无灰垢，毛刺， 高点。 3）测量时尽量让开测量面有缺陷/打号或不连续部位。 4）打表时不能戴手套。5）用百分表或千分表测量零件时，测量杆必须垂直于被测量表面。杠杆千分表的测量杆轴 线与被测工件表面的夹角愈小，误差就愈小。6）指针跳针 (颤抖)：如导向槽内不平 ，有油污、杂质或齿轮啮合面之间有污垢、毛刺等 出现跳针现象，可细心查找，逐一排除解决。 7）打表时根据打表表面状态，和使用表的精度调整压表量。（3）液压系统维修 1）

21、拆卸液压部件前，应使液压回路卸压。否则，当把与油缸相联接油管接头拧松时，回路中的高压油就会迅速喷出。特别注意蓄能器中的压力释放。拆卸液压油缸活塞杆时应防止损伤活塞杆顶端螺纹、油口螺纹和活塞杆表面、缸套内壁等。为了防止活塞杆等细长件弯曲或变形，放置时应尽量用垫木支承均衡。 2）液压系统的故障70以上都是由于油液污染引起，在拆卸液压系统原件时应将各裸露油口密封，防止异物进入元件造成污染。例如，拆卸时应尽量在干净的环境下进行；拆卸后所有零件要用塑料布盖好，不要用棉布或其他工作用布覆盖。拆卸后使用塑料布将结构包裹好，放在不易脏处。维修过程注意不能脚踩到油管结构，装配前使用干净煤油对各零件仔细清洗吹干。

22、 3）阀的安装螺栓拧紧时应使用专用扳手，扭力矩应符合标准要求，否则扭矩过大容易导致 阀块变形，容易导致阀芯卡滞（常见M5使用扭曲8.9Nm）。 4）液压原件禁止使用棉类，丝类，化纤类，防止脱落纤维进入到液压系统中。 5）阀，泵类拆卸组装时使用煤油清理后，应在原件表面干后安装。 6）液压阀类安装时不能戴手套。 7）阀，泵类等安装时若需要敲击，禁止使用铁锤，可是有橡胶锤或木锤。 8）安装液压接头时，接头体安装前用煤油清洗干净，并用洁净压缩空气吹干。尽量不使用生胶带，若必须时，缠生料带时要注意2点：a.顺螺纹方向缠绕；b.生料带不宜超过螺纹端部，否则，超出部分在拧紧过程中会被螺纹切断进入系统。 9）

23、液压系统恢复时需要将拆卸过程中进入到液压缸和管路中的空气排除，将液压油管接头拧松动，开启液压，使用扳手敲击结构，将气泡放出，注意接头不能拧松太多，否则液压油射出或将接头崩开存在安全隐患。10）维修完确认设备恢复正常，液压系统应将压力调节阀的压力调整到最低开启液压后，逐 渐提高系统压力，检查油管接头处是否有泄露。11）若液压系统维修完放气结束后，设备仍然动作缓慢，则手动捅阀反复多动作几次，不要 急于再次拆解。12）维修完设备后需要确认液压软管同周边无干涉，接触摩擦，弯曲弧度较大。（4）丝杠安装常见丝杠结构1) 丝杠一侧承受轴承载荷的轴承的轴承室安装尺寸和需要测量保证轴向间隙。2) 丝杠安装时先将

24、两侧轴承安装好后，再将丝母螺栓紧固，防止丝杠承受径向力。3) 丝杠若为国产件或厂家变更时，安装前测量丝杠长度，跟旧丝杠进行比较。4) 丝杠安装时注意螺母润滑油口的位置对上。5) 丝杠安装时触摸丝杠时禁止戴线手套，并保证周边环境洁净。6) 丝杠安装完可以在丝杆上先撒一层润滑油。7) 特殊或高精度丝杠安装请参照安装手册。（5）三角皮带的安装1) 主、从动皮带轮的轴线应保持平行; 2) 轮槽必须在同一平面内, 不得扭曲; 3) 三角胶带的张紧度要符合要求; 4) 多根三角皮带传动时, 各根长度、张紧度应基本一致; 并要安装防护罩。5) 安装三角皮带时不许用铁制工具强行撬入, 这样会严重损坏三角皮带的

25、被撬部分, 使三角皮带内层与强力层之间发生剥离或表皮被划破, 造成被撬局部的松弛, 同时还可能撬坏三角皮带轮槽。6) 皮带更换时尽量避免将手放在皮带内侧，禁止手指放在皮带内侧接近皮带轮处。7) 更换时,在同一个皮带轮上的全部皮带应同时更换, 否则由于新旧不同, 长短不一, 使三角皮带上的载荷分布不均匀, 造成三角皮带的振动, 传动不平稳, 降低了三角皮带传动的工作效率。8) 使用中, 三角皮带运行温度不应超过 60度。9) 对于各种型号的三角皮带, 不宜涂松香或黏性物质, 也要防止三角皮带污染上机油、黄油、柴油和汽油, 否则会腐蚀三角皮带, 缩短使用寿命。三角皮带的轮槽不许沾上油, 否则会打滑

26、。（6）螺栓紧固1) 内六角螺栓紧固前先确认内六角头内部铁屑杂质清理干净。2) 拧内六角时，确认扳手已经完全插入到内六角头中。3) 在拧紧方形或圆形布置的成组螺母时，必须对称进行，按一定顺序分次逐步拧紧（一般分23次拧紧）。4) 拧紧长方形布置的成组螺母时，应从中间开始，逐渐向两边对称扩展。5) 需要使用较大扭曲时禁止使用球头扳手。6) 拧紧螺栓时参照扭矩标准进行。8.8级螺栓拧紧标准如下表：10.9级螺栓拧紧标准如下表：（7）直线导轨安装1) 直线导轨在出厂前都会完成防锈处理,故使用前请先把防锈油清洗干净,并加注润滑油。2) 垂直安装直线导轨时请特别留意滑块的滑出。3) 成对导轨滑块安装时，

27、需要注意两导轨的平行，有条件需要进行打表测量。4) 安装前导轨接触面和定位面需要使用油石处理，使用煤油清理，确保无毛刺和高点。5) 导轨安装时需要与其定位面侧面靠紧。6) 导轨螺栓的紧固尽量使用扭曲扳手，保证所有螺栓的扭曲相同防止导轨变形。7） 高精度导轨安装请参照安装手册。3. 维修结束后： 1）设备内外清洁，把设备周围的切屑、杂物、脏物要清扫干净，清点工具及附件，避免 遗漏。 2）更换下来的部件要及时的维修处理或报废，严格按照PS失效件流程执行。 3）解除安全锁定，检查维修的各部位是否已恢复，未有遗漏，相关人员是否已在安全区 域。 4）解除电源安全锁定，手动、单步、 低倍率操作设备，对于更

28、换更换伺服电机、滚珠丝 杆重新进行原点的设定。 5）开机空运转，注意传动部位运转声音，设备的温度、压力、液位、电气、液压、气压 系统是否正常，仪表信号，安全保险是否完好。 6）可能影响加工质量的，联系生产线进行加工工件验证（三坐标、现场检具） 7）填写TPM维修活动记录单和交接班记录。 8）建立此项维修活动的标准化作业单SOS以及相关的PM. 9) 对维修部位进行后续跟踪，总结维修经验。(四) 数控车床主轴部件常见故障及排除1.加工精度达不到要求的故障原因及排除方法 (1)机床在装箱,运输,开箱,安装过程中受到碰撞和冲击.排除方法是检查对机床精度有影响 的各部位,特别是导轨副,并按出厂精度的要求从新调整和修复.