12第二章故障诊断

1、第三章第三章 工程机械技术状态检工程机械技术状态检 测与故障诊断测与故障诊断 v故障故障是指机械技术状况恶化到一定程度的是指机械技术状况恶化到一定程度的 表现，即指机械运行功能的失常。表现，即指机械运行功能的失常。 v诊诊就是指对机械状态的检测。包括各种测就是指对机械状态的检测。包括各种测 量，分析和诊断方法。量，分析和诊断方法。断断是指对故障的确是指对故障的确 定，包括其性质，程度，类别，部位，原定，包括其性质，程度，类别，部位，原 因等。因等。: v技术状态检测技术状态检测是指对机械的某些特征参数是指对机械的某些特征参数 (如振动、噪音和温度等如振动、噪音和温度等)进行测取，将测进行测取，

2、将测 定值与正常值进行比较，从而判断机械工定值与正常值进行比较，从而判断机械工 作是否正常及预测寿命长短。作是否正常及预测寿命长短。 工程机械技术状态检测与故障诊断工程机械技术状态检测与故障诊断 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v机械设备状态检测是运用现代分析手段，在原始的一看、二机械设备状态检测是运用现代分析手段，在原始的一看、二 听、三检查的基础上，不需要拆卸机械，对机械运转状况进听、三检查的基础上，不需要拆卸机械，对机械运转状况进 行检测和预测，从而实现机械设备的动态维修。对每台工程行检测和预测，从而实现机械设备的动态维修。对每台工程 机械建立设备检测档案，监测工程机械设备工作

3、状态，对存机械建立设备检测档案，监测工程机械设备工作状态，对存 在的隐患提前预测，可避免许多机械事故的发生，对降低生在的隐患提前预测，可避免许多机械事故的发生，对降低生 产成本起不可低估的作用。产成本起不可低估的作用。故障诊断总的有以下两种方法故障诊断总的有以下两种方法 概念概念优点优点缺点缺点 人工诊断人工诊断 通过对机械实际通过对机械实际 工作性能和直观工作性能和直观 检查来确定技术检查来确定技术 状况和故障状况和故障 不需要专用设备，不需要专用设备， 投资少投资少 诊断速度慢，准诊断速度慢，准 确度差，很难查确度差，很难查 实潜隐故障实潜隐故障 不解体诊断不解体诊断 在总成不解体的在总成

4、不解体的 条件下用测试仪条件下用测试仪 表和检验设备来表和检验设备来 确定故障确定故障 诊断故障速度快，诊断故障速度快， 准确，不需要解准确，不需要解 体，能发现潜隐体，能发现潜隐 故障故障 投资较大投资较大 31 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测是运用各种仪器测量机是运用各种仪器测量机 械运转时的性能参数，判断机械性能状态及是械运转时的性能参数，判断机械性能状态及是 否满足使用要求，通过机械设备性能参数下降否满足使用要求，通过机械设备性能参数下降 程度可以决定修理类别及修理时机。程度可以决定修理类别及修理时机。 v发动机功率检测发动机功率检

5、测设备分为有负荷测试设备（如设备分为有负荷测试设备（如 水力测功仪、电涡流测功仪等）及无负荷测试水力测功仪、电涡流测功仪等）及无负荷测试 设备（无负荷加速测试仪）。设备（无负荷加速测试仪）。 v常用常用液压系统检测液压系统检测设备为动态压力检测系统设备为动态压力检测系统 v工程机械工程机械底盘的检测底盘的检测、诊断常用的检测仪器有、诊断常用的检测仪器有 光学测量仪、五轮仪等。光学测量仪、五轮仪等。 v状态检测与故障诊断技术的研究主要集中在以下几个方面：状态检测与故障诊断技术的研究主要集中在以下几个方面： v1)传感技术研究。传感技术是反映机械状态参数的仪表技术。国传感技术研究。传感技术是反映机

6、械状态参数的仪表技术。国 内先后开发了电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度内先后开发了电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度 传感器等，最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等；传感器等，最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等； v2)信号分析与处理技术的研究。从传统的谱分析、时序分析和时信号分析与处理技术的研究。从传统的谱分析、时序分析和时 域分析，到引入一些更新的信号分析手段如短时傅立叶分析、域分析，到引入一些更新的信号分析手段如短时傅立叶分析、 Wigner谱分析和小波变换等，弥补了传统分析方法的不足；谱分析和小波变换等，弥补了传统分析方法的不足； v3)人工智能

7、和专家系统的研究。已成为诊断技术的发展主流，目人工智能和专家系统的研究。已成为诊断技术的发展主流，目 前已有前已有“工程机械故障诊断专家系统工程机械故障诊断专家系统”； v4)神经网络的研究。旋转机械神经网络分类系统等的研究已经得神经网络的研究。旋转机械神经网络分类系统等的研究已经得 到应用，并取得了满意的效果；到应用，并取得了满意的效果； v5)诊断系统的开发与研究。从单机巡检与诊断到上下位机式的主诊断系统的开发与研究。从单机巡检与诊断到上下位机式的主 从结构，直至网络为基础的分布式结构，系统的结构越来越复杂，从结构，直至网络为基础的分布式结构，系统的结构越来越复杂， 实时性越来越高；实时性

8、越来越高； v6)专门化与便携式诊断仪器和设备的研制与开发。专门化与便携式诊断仪器和设备的研制与开发。 一、状态检测与故障诊断技术的研究方向一、状态检测与故障诊断技术的研究方向 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v1.计算机辅助检测诊断技术 v2.专家诊断系统 v3.神经网络诊断技术 二、现代检测诊断技术二、现代检测诊断技术 32 工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v1.工程机械使用初期阶段的故障工程机械使用初期阶段的故障 v2.工程机械正常使用阶段的故障工程机械正常使用阶段的故障 v3.工程机械使用接近大修期阶段的故障工程机械使用接近大修期阶段的故障 v4.不同季节工程机

9、械的故障特点不同季节工程机械的故障特点 一、工程机械故障产生的阶段及特点一、工程机械故障产生的阶段及特点 工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v 诊断方法有很多种，常用的有两种：一种是诊断方法有很多种，常用的有两种：一种是 人工直观诊断人工直观诊断，另一种是用，另一种是用设备诊断设备诊断。 v 这两种诊断方法都是在不解体或拆下个别小这两种诊断方法都是在不解体或拆下个别小 的零件的条件下，来确定工程机械的技术状况，的零件的条件下，来确定工程机械的技术状况， 查明故障的部位及原因。查明故障的部位及原因。 二、工程机械故障诊断方法二、工程机械故障诊断方法 工程机械故障及诊断方法工程机械故障

10、及诊断方法 v1.人工直观诊断人工直观诊断 v由于工程机械施工时，其施工现场一般由于工程机械施工时，其施工现场一般 远离修理厂所，如在施工现场出现故障，远离修理厂所，如在施工现场出现故障， 往往不具备利用设备诊断的条件，这就往往不具备利用设备诊断的条件，这就 需要维修人员凭借丰富的经验或借助于需要维修人员凭借丰富的经验或借助于 简单工具、仪器，以听、看、闻、试、简单工具、仪器，以听、看、闻、试、 摸、测、问等方法来检查寻找故障。摸、测、问等方法来检查寻找故障。 工程机械故障诊断方法工程机械故障诊断方法 工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v2.仪器检测法。仪器检测法即采用专门的故障

11、检测仪来诊断系统故障，能对故障做定量的检 测。 v3.逻辑分析。对于复杂的系统故障，常采用逻 辑分析法，即根据故障产生的现象，采用逻辑 分析与推理方法，渐渐接近故障的部位，最终 找出产生故障的原因。 v4.计算机辅助测试 v计算机辅助测试是采用计算机采集、存储、显 示、处理被测信号的一种技术，高效，准确易 于存储分析。 v5.智能诊断技术法。 工程机械故障诊断方法工程机械故障诊断方法 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v1.振动检测诊断技术振动检测诊断技术 v工程机械应用最普遍的是振动状态检测。它利用正常机工程机械应用最普遍的是振动状态检测。它利用正常机 械与故障机械振动特性械与故障机

12、械振动特性(位移、速度、加速度、声响等位移、速度、加速度、声响等) 的差异来判断故障，根据振动和声响的强度，对振动信的差异来判断故障，根据振动和声响的强度，对振动信 号的测量、处理、频谱分析及识别来判断机械运行是否号的测量、处理、频谱分析及识别来判断机械运行是否 存在问题，依靠探寻故障部位。判断故障部位、原因以存在问题，依靠探寻故障部位。判断故障部位、原因以 及劣化程度，并对故障采取相应的措施。及劣化程度，并对故障采取相应的措施。 v振动检测诊断包括以下几个步骤振动检测诊断包括以下几个步骤 v1) 对诊断对象进行必要的机理分析对诊断对象进行必要的机理分析 v2） 对可能的异常振动部位进行检测对

13、可能的异常振动部位进行检测 v3) 故障诊断故障诊断 三、几种工程机械常规检测诊断技术与方法三、几种工程机械常规检测诊断技术与方法 2.油样分析油样分析 v通过对机械设备通过对机械设备润滑油润滑油或或液压油液压油性能衰减及污染变性能衰减及污染变 质程度的检测，可以为正确使用或更换油液以及进质程度的检测，可以为正确使用或更换油液以及进 行维修或更换零部件提供科学可靠的依据。这种方行维修或更换零部件提供科学可靠的依据。这种方 法是通过从机械各部位中取出用过的油样进行一系法是通过从机械各部位中取出用过的油样进行一系 列的诊断试验并加以分析，经过测量和比较油中机列的诊断试验并加以分析，经过测量和比较油

14、中机 件磨损材料的含量，依据这些数据，来判断发动机、件磨损材料的含量，依据这些数据，来判断发动机、 变速箱变速箱、终传动终传动、液压系统液压系统及及齿轮箱齿轮箱的磨损趋势，的磨损趋势， 及时了解机械的运转情况。及时了解机械的运转情况。 v应用较多的有应用较多的有光谱分析光谱分析和和铁谱分析铁谱分析。对油液中金属。对油液中金属 杂质的检测设备有发射光谱测定仪、原子吸收光谱杂质的检测设备有发射光谱测定仪、原子吸收光谱 测定仪、铁谱仪等。测定仪、铁谱仪等。 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v光谱分析光谱分析是利用元素的原子在基态和激发态之间跃迁时要吸收是利用元素的原子在基态和激发态之间跃迁

15、时要吸收 或发射特点频率光量子的特性或发射特点频率光量子的特性,分析油样中金属磨粒的种类、数分析油样中金属磨粒的种类、数 量和增长率量和增长率,从而判断配合副磨损程度和磨损趋势，光谱分析只从而判断配合副磨损程度和磨损趋势，光谱分析只 能从磨损产物的数量中取得信息。能从磨损产物的数量中取得信息。 v铁谱检测技术铁谱检测技术是对油液污染度的检测，主要是能根据污染物颗是对油液污染度的检测，主要是能根据污染物颗 粒的性状与机械设备的磨损状况进行检测。粒的性状与机械设备的磨损状况进行检测。铁谱技术既反映磨损铁谱技术既反映磨损 程度及趋势，又能够揭示磨损的形式及部件。铁谱分析是利用磁程度及趋势，又能够揭示

16、磨损的形式及部件。铁谱分析是利用磁 场将油中金属磨粒分离出来场将油中金属磨粒分离出来,按序排列用以观察和分析磨粒的种按序排列用以观察和分析磨粒的种 类、数量、尺寸、尺寸分布和形貌类、数量、尺寸、尺寸分布和形貌,从而判断配合副的磨损程度从而判断配合副的磨损程度 和磨损性质和磨损性质。 v铁谱分析除了磨损产物数量之外，还可以通过磨粒形貌取得磨损铁谱分析除了磨损产物数量之外，还可以通过磨粒形貌取得磨损 性质的信息，因而比光谱分析更加敏锐。以内燃机为动力的工程性质的信息，因而比光谱分析更加敏锐。以内燃机为动力的工程 机械机械,由于内燃机燃烧情况和往复运动质量对振动的影响很大由于内燃机燃烧情况和往复运动

17、质量对振动的影响很大,通通 过振动检测以判断故障的难度很大。另外过振动检测以判断故障的难度很大。另外,在机械零件失效的各在机械零件失效的各 种原因中种原因中,磨损占磨损占80%以上以上,因而以磨损为检测对象的油样分析技因而以磨损为检测对象的油样分析技 术更具有针对性。术更具有针对性。 几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法油样分析油样分析 几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法 v 用各种仪器测量机械运转时的性能参数，从而判断用各种仪器测量机械运转时的性能参数，从而判断 机械性能降低程度以及机械能否满足使用要求，通过机机械性能降低程度

18、以及机械能否满足使用要求，通过机 械设备性能参数下降程度来决定它何时修理是最直接、械设备性能参数下降程度来决定它何时修理是最直接、 可靠的。如采用功率检验设备测量发动机的功率，用光可靠的。如采用功率检验设备测量发动机的功率，用光 学测量仪、五轮仪等检测、诊断工程机械底盘等。学测量仪、五轮仪等检测、诊断工程机械底盘等。 3.机械性能测试机械性能测试 几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法 v反映液压系统工作状态的参数是系统的工作压力、温度、反映液压系统工作状态的参数是系统的工作压力、温度、 流量和泵组功率等，系统工作过程中出现的任何问题都流量和泵组功率等，系统工作过

19、程中出现的任何问题都 直接或间接地与这几个参数有关。液压系统故障的表现直接或间接地与这几个参数有关。液压系统故障的表现 形式多种多样，原因复杂多变，同一故障原因可能导致形式多种多样，原因复杂多变，同一故障原因可能导致 不同的故障现象，而同一故障现象又可能对应着多种不不同的故障现象，而同一故障现象又可能对应着多种不 同的原因。例如：油液的污染可能导致液压系统压力、同的原因。例如：油液的污染可能导致液压系统压力、 流量等方面不同类型的故障，这给液压系统的故障诊断流量等方面不同类型的故障，这给液压系统的故障诊断 带来极大的困难。带来极大的困难。 4.液压系统工作状态的参数法诊断液压系统工作状态的参数

20、法诊断 几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法 v系统参数都工作在设计和系统参数都工作在设计和设定值设定值附近，超过范围，可以附近，超过范围，可以 认为故障已经发生或将要发生。认为故障已经发生或将要发生。 v在液压元件和液压系统的性能测试中，常见的测量指标在液压元件和液压系统的性能测试中，常见的测量指标 有有压力压力、温度温度、流量流量以及其他响应类型的参数。以及其他响应类型的参数。 v在测量这些参数的基础上，结合逻辑分析法，即可快速在测量这些参数的基础上，结合逻辑分析法，即可快速 准确地找出故障所在。参数测量法不仅可以诊断系统故准确地找出故障所在。参数测量法不仅

21、可以诊断系统故 障，而且还能预报可能发生的故障障，而且还能预报可能发生的故障(即液压系统状态的即液压系统状态的 监测监测)，并且这种预报和诊断都是定量的，大大提高了，并且这种预报和诊断都是定量的，大大提高了 诊断的速度与准确性。诊断的速度与准确性。 液压系统工作状态的参数法诊断液压系统工作状态的参数法诊断 1)参数法诊断故障原理参数法诊断故障原理 几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法 v对设备具体工作情况的了解、检查；对设备具体工作情况的了解、检查； v判明液压系统的工作条件和外围环境状况；判明液压系统的工作条件和外围环境状况； v区域判别；区域判别； v掌握故

22、障种类进行综合分析；掌握故障种类进行综合分析； v建立系统参数运行记录表；建立系统参数运行记录表； v验证可能故障的原因时，一般从最可能的故障验证可能故障的原因时，一般从最可能的故障 原因或最易检验的地方开始，这样可降低拆卸的原因或最易检验的地方开始，这样可降低拆卸的 盲目性和二次故障的发生率，减少拆装工作量，盲目性和二次故障的发生率，减少拆装工作量， 提高诊断速度。提高诊断速度。 液压系统工作状态的参数法诊断液压系统工作状态的参数法诊断 2)参数法诊断液压系统故障的步骤。参数法诊断液压系统故障的步骤。 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v1. 专业化的诊断与简易诊断仪器的推广普及相结

23、合专业化的诊断与简易诊断仪器的推广普及相结合 v2. 制订诊断技术标准制订诊断技术标准 v 1)全寿命跟踪统计法 2)试验室强化试验法 3)生产统计法 4)采 用相对标准 v3. 在选购仪器时要仔细调查，认真比选在选购仪器时要仔细调查，认真比选 v4. 确定合理的诊断周期确定合理的诊断周期 T=(0.750.9)MTBF v 式中：式中：MTBF-故障间隔平均时间故障间隔平均时间 v T-诊断周期诊断周期 四、故障诊断技术需注意的问题四、故障诊断技术需注意的问题 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 v一、机械设备运行状态参数检测仪一、机械设备运行状态参数检测仪 v 机械设备运行状态参数一

24、般包括：温度、压 力、流量、转速、噪声、振动、油质等，相应的 有单项测试仪和综合性测试仪。正确地选用这些 仪器，能有效地收集、记录有关机械技术状态的 信息，尽早发现或预测机械的功能故障，适时地 采取对策，以保证机械处于良好的技术状态。 33 工程机械技术状况诊断的工程机械技术状况诊断的 仪器与设备简介仪器与设备简介 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 工程机械技术状况诊断的仪器与设备简介工程机械技术状况诊断的仪器与设备简介 二、发动机定期检测内容及仪器二、发动机定期检测内容及仪器 项目内容项目内容方法方法项目内容项目内容方法方法 柴油机的转速测试柴油机的转速测试转速表（电子计数器转速表（

25、电子计数器 式）式） 机油压力的测量机油压力的测量压力表压力表 气门间隙的检查及调整；气门间隙的检查及调整；塞尺塞尺油质的污染和劣化检查油质的污染和劣化检查快速分析仪快速分析仪 漏气压力的检测漏气压力的检测漏气测试仪漏气测试仪机油中混入燃油的检查机油中混入燃油的检查机油检验器机油检验器 气缸压缩压力的测量气缸压缩压力的测量气缸压力表气缸压力表机油中混入水的检查机油中混入水的检查机油检验器机油检验器 排气烟色的测量排气烟色的测量烟度计烟度计机油中含有金属粉末的机油中含有金属粉末的 检查检查 光谱仪光谱仪 PTPT泵燃油压力的检测泵燃油压力的检测专用试验台专用试验台水温的测量水温的测量热敏温度计热

26、敏温度计 PTPT泵真空压力的测量泵真空压力的测量真空表真空表防冻液冰点的测试防冻液冰点的测试防冻液比重防冻液比重 计计 燃油喷射器正时的检查和燃油喷射器正时的检查和 调整调整 专用正时工具专用正时工具水质的测试水质的测试水质分析仪水质分析仪 工程机械常见故障的分析与排工程机械常见故障的分析与排 除举例除举例 变速器常见的故障，原因与排除方法变速器常见的故障，原因与排除方法 故障故障原因原因 排除方法排除方法 跳档 变速滑轨槽，销和定位钢球磨损，或变速滑轨槽，销和定位钢球磨损，或 定位钢球弹簧折断；定位钢球弹簧折断； 变速器轴线不平行，齿轮牙齿磨损；变速器轴线不平行，齿轮牙齿磨损； 变速叉弯曲变形或工作面磨损；变