机械设备故障诊断及排除.doc

机械设备故障诊断及排除摘 要：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。参考文献：(1) 陈冠国编机械设备维修机械工业出版社2001(2) 李峻勤主编数控机床及其适用与维修国防工业出版社2000(3) 吴全生主编机修钳工机械工业出版社2006一、机械设备故障分类：1、临时性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。2、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。）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。）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。（）按故障表面形式分类：）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。）潜在故障：故障逐渐发展，但尚未在功能方面表现出来，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。（）根据故障产生的原因分：）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。）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。（）按故障造成的后果分：）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。）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。）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。）轻度故障：轻度影响机械设备正常使用，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、设计规划：（）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。（）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。、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。（）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。（）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、力学性质等要经常发生变化，其中加热和冷却的影响尤为重要。、制造质量：在制造工艺的每道工序中都存在误差。（）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。（）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。、装配质量：（）首先要有正确的配合要求。（）初始间隙过大、有效寿命期就会缩短。（）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。、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。、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。（）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。（）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；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。（）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技术、故障诊断技术分类（）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。（）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。精密诊断有专门技术人员实施。（）功能诊断和运行诊断：）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。）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。（）定期诊断和连续监控：）定期诊断是每隔一段时间，对工作的设备进行定期的检测。）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。（）直接诊断和间接诊断：）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工作条件的限制而难以实现，这时就不得不采用间接诊断。）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。（）常规诊断与特殊诊断）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。）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。、诊断技术的形式（）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小厂和普通机械设备是非常重要的。）振动测量：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。（）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。（）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。（）油样：在机械设备的运转过程中，润滑油必不可少。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。（）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。（）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。（）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，例如对变形、裂纹、应力变化，材料组织缺陷等故障的检测。四、数控车床主轴部件常见故障及排除、加工精度达不到要求的故障原因及排除方法（）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。（）安装不牢固、安装精度低或有变化。排除方法是重新安装、调平、紧固。、切削振动大的故障原因及排除方法（）主轴箱和床身连接螺钉松动。排除方法是恢复机床精度后紧固连接螺钉。（）轴承预紧力不够，游隙过大。排除方法使用适中的预紧力重新调整轴承游隙。（）轴承预紧螺母松动，致使主轴窜动。排除方法是紧固螺母，确保主轴精度合格。（）轴承拉毛或损坏。排除方法是应更换轴承。（）主轴与箱体精度超差，排除方法是修理主轴或箱体，使其配合精度、形位精度达到图样上的要求。、主轴噪声大的故障原因及排除方法（）主轴部件动平衡不好，应重做动平衡。（）齿轮啮合间隙不均匀或齿面严重磨损，应调整间隙或更换新齿轮。（）轴承损坏或传动轴弯曲。应更换轴承、校直或更换传动轴。（）传动带长度不一致或过松，应调整或全部更换新带。（）齿轮精度差，应更换合格的齿轮。（）润滑不良，应调整润滑油量，并保持主轴箱的清洁度。、齿轮和轴承损坏的故障原因及排除方法（）变挡压力过大，齿轮受冲击产生破裂。应按液压原理图及有关技术要求调整液压系统的压力和流量。（）变挡机构损坏或固定销脱落，应修复或更换损坏件，并使之润滑充足。（）轴承预紧力过大或无润滑，应重新调整预紧力，并使之润滑充足。、主轴无变速的故障原因及排除方法（）电器变挡信号无输出，应请电器维修人员检查解决。（）工作压力太低，应检查并调整工作压力。（）变挡液压缸研损或卡死，应修去毛刺及研伤或更换缸体。（）变挡电磁阀卡死，应检修并清洗电磁阀。（