机械故障诊断与维修手册

机械故障诊断与维修手册一、手册目的与适用范围本手册面向机械维修技术人员、设备管理人员及相关从业者，系统梳理通用机械设备（如机床、风机、泵类、输送设备等）的故障诊断逻辑、维修工艺及预防性维护策略，助力提升设备可靠性与使用寿命。二、故障诊断基础（一）诊断基本原则先外后内：优先排查外部可见故障（如管路泄漏、紧固件松动），避免盲目拆解内部结构。先简后繁：从简单诱因（如电源未通、润滑不足）入手，再分析复杂故障。先静后动：停机时检查静态参数（如间隙、油位），开机后观察动态现象（振动、温度）。先共性后个性：优先分析同型号设备的“共性故障”，再结合个体差异排查特殊问题。（二）诊断基本流程1.故障信息收集调取设备运行记录（故障前参数趋势、保养史），现场观察故障现象（异响类型、泄漏位置），通过“听、摸、闻”初步判断故障源。示例：电机运行时闻到焦糊味，优先检查绕组是否过载。2.初步分析与假设结合故障现象与设备原理，列举可能诱因（如轴承异响→润滑不良/安装误差）。3.仪器检测验证用振动分析仪、红外热像仪等工具验证假设，缩小故障范围（如振动频谱出现轴承故障频率，结合温度数据确认）。4.故障定位与确认通过拆解或针对性测试（如液压系统分段试压），最终确定故障部件与根本原因。（三）常用诊断工具及应用1.振动分析仪适用：旋转机械（泵、风机）的不平衡、轴承/齿轮故障。操作：传感器贴于轴承座，采集频谱，分析峰值频率（如轴承故障频率、啮合频率）。2.红外热像仪适用：电气柜过热、轴承温升、管路堵塞。操作：拍摄热分布，对比正常温度基准（如电机绕组≤80℃）。3.油液分析仪适用：液压系统、齿轮箱的磨损/污染监测。操作：按标准取样（停机15分钟后取油箱中下部油样），检测铁谱、污染度。4.机械听诊器适用：轴承、齿轮异响定位。操作：探头贴于壳体，听辨异响频率（如“沙沙声”→润滑不良，“金属撞击声”→滚道损坏）。三、常见机械故障类型及诊断方法（一）传动系统故障1.轴承故障现象：异响、温度升高（≥环境40℃）、振动增大。诱因：润滑脂污染、安装过盈不当、疲劳磨损。诊断：①振动频谱分析轴承故障频率；②红外检测温度分布；③拆解后目视检查滚道/滚动体（剥落、凹坑）。2.齿轮故障现象：啮合异响、传动效率下降、油液金属屑增多。诱因：齿面磨损（润滑不良）、胶合（过载）、断齿（冲击载荷）。诊断：①振动分析啮合频率及边带；②油液铁谱观察金属屑形态（片状→磨损，块状→断齿）；③目视检查齿面磨损/裂纹（磁粉探伤）。3.联轴器故障现象：传动异响、振动传递异常、螺栓断裂。诱因：对中偏差、弹性元件老化、螺栓预紧不足。诊断：①激光对中仪检测径向/轴向偏差（≤0.05mm/0.1mm/m）；②目视检查弹性元件磨损；③检查螺栓预紧标记（油漆线）是否错位。（二）液压系统故障1.压力不足现象：执行元件无力，压力表值低。诱因：泵磨损、溢流阀卡滞、管路泄漏。诊断：①短接溢流阀控制油路，观察压力是否回升；②流量计测泵出口流量（对比额定值）；③分段试压定位泄漏段。2.泄漏故障现象：接头渗油、密封件滴油、油位下降。诱因：密封件老化、接头松动、管路腐蚀。诊断：①目视检查泄漏点（优先接头、法兰）；②荧光检漏剂+紫外线灯定位泄漏；③压力测试观察泄漏量（如油缸活塞杆带油→密封泄漏）。3.动作失常现象：执行元件卡顿、速度不均、无动作。诱因：换向阀卡滞、油液含气、节流阀堵塞。诊断：①检查油液清洁度（浑浊→换油清洗）；②手动切换换向阀，观察动作（手动正常→电气故障）；③油缸两端加压，测速度差（判断内泄漏）。（三）电气系统故障1.电机故障现象：无法启动、过载跳闸、异响、温升过高。诱因：电源缺相、绕组短路、轴承损坏、过载。诊断：①万用表测三相电阻（不平衡度≤5%）；②兆欧表测绕组绝缘（对地≥0.5MΩ）；③红外测定子/轴承温度（定子≤100℃，轴承≤80℃）。2.控制系统故障现象：PLC报警、触摸屏无显示、执行元件失控。诱因：模块故障、接线松动、程序错误、传感器故障。诊断：①测PLC输入电压（如DC24V，波动±10%）；②编程电缆读取故障代码（如西门子OB82→模块故障）；③万用表测接近开关输出（PNP型：无遮挡高电平，遮挡低电平）。（四）结构件故障1.变形故障现象：设备晃动、导轨精度超差、机架倾斜。诱因：基础沉降、过载变形、热变形。诊断：①水平仪测导轨水平度（如机床≤0.02mm/m）；②拉线法测机架变形；③扭矩扳手检测地脚螺栓预紧力（如M20≥200N·m）。2.裂纹故障现象：焊缝渗油、结构件异响、目视裂纹。诱因：疲劳裂纹、焊接缺陷、应力集中。诊断：①磁粉探伤（裂纹处磁粉聚集）；②超声波探伤（分析回波信号）；③应变仪测应力分布（判断集中区域）。四、维修工艺与实操指南（一）维修基本流程1.故障确认：复现故障，验证诊断结论。2.方案制定：明确维修内容、备件、工具、安全措施（断电、挂牌）。3.备件准备：核对型号（如轴承____RS）、材质（氟橡胶密封）。4.安全防护：断电/泄压，佩戴防护用具。5.维修实施：按工艺拆解（拉马拆轴承，禁止敲外圈）、更换/修复、回装（注意清洁度）。6.测试验收：空载/带载试运行，填写维修记录。（二）典型部件维修工艺1.轴承更换拆卸：小型：三爪拉马勾内圈，均匀施力；过紧时加热轴承座（≤120℃）。大型：液压拉马+油泵，拉爪涂防滑剂。安装：冷装：铜棒敲内圈，或压力机压入（工装贴内圈）。热装：油浴加热轴承（____℃，禁火焰），轴颈预热（40-60℃）后迅速套入。润滑：填充量为轴承腔1/3-1/2，选匹配油脂（高速用低黏，重载用极压）。2.齿轮维修轻微磨损：800#砂纸打磨，涂二硫化钼防锈。齿面胶合/剥落：①预热齿轮（200℃），镍基焊条堆焊；②焊后保温，铣齿/磨齿恢复精度。断齿：单齿断裂换齿轮；重要齿轮镶齿修复（铣槽、镶齿块、焊接、铣齿探伤）。3.液压系统维修管路清洗：工业汽油或超声波清洗，白绸布擦内壁，晾干涂防锈油。密封件更换：①确认规格（O型圈内径、线径，活塞杆密封唇口方向）；②安装时涂液压油，避免划伤唇口；③保压测试（工作压力下30分钟，泄漏≤5滴/分钟）。泵阀维修：①柱塞泵：测柱塞-缸体间隙（≤0.05mm），配油盘平面度（≤0.01mm，研磨）。②溢流阀：清洗阀芯，研磨阀座（研磨膏，压力角30°），调定压力后锁紧。4.电气系统维修元件更换：①接触器：核对线圈电压（AC220V）、触点容量（10A/220V），测接触电阻（≤50mΩ）。②传感器：确认检测距离（5mm）、输出类型（PNP/NPN），安装间隙为检测距离80%。接线工艺：①导线搪锡（____℃，≤5秒），避免氧化；②热缩管防护（____℃收缩），防止短路。绝缘测试：电机绕组用500V兆欧表（≥0.5MΩ），控制线路用250V兆欧表（≥2MΩ）。（三）维修常见误区与规避过度拆解：诊断未明确时，勿盲目拆解复杂部件（如液压泵），优先仪器检测。润滑脂过量：轴承填充过多导致发热，正确量为腔体积1/3-1/2。安装敲击：安装轴承时敲外圈会致滚道变形，应敲内圈或用工装。油液混用：不同品牌/型号油液、油脂禁止混用，否则变质、密封老化。五、维护与预防策略（一）日常点检与保养1.五感点检法看：油位（上下刻度间）、管路泄漏、仪表显示（电流/压力正常）。听：听诊器听轴承、齿轮异响（无尖锐噪声）。摸：设备壳体、轴承座温度（≤环境+40℃）、管路振动（无抖动）。闻：电机、电缆、油液气味（无焦糊/刺鼻味）。问：询问操作人员设备状态（“是否卡顿？”“压力稳定吗？”）。2.定期保养计划润滑：按手册周期换脂/油（风机轴承半年换脂，液压系统年换油），换油时清洗油箱。紧固：每月扭矩扳手紧固地脚、联轴器螺栓（M16→____N·m）。清洁：每周清设备油污，每月清电气柜滤网（防散热不良）。（二）状态监测与预防性维修1.振动趋势监测每月采集关键设备振动数据，绘趋势图（如幅值从0.2mm/s升至0.5mm/s，预警）。2.油液分析周期液压系统季测清洁度（ISO4406≤18/16/13），年测铁谱（磨损金属≤50ppm）。3.红外测温计划每周测电机、轴承、电气柜温度，建档案（如定子超历史均值10℃，排查）。4.预防性维修依状态监测结果提前换件（如振动趋势显示轴承故障，提前换），避免突发停机。（三）备件管理策略1.ABC分类：A类（关键件：主轴轴承、PLC模块）：备2套，采购周期≤3天。B类（常用件：密封圈、接触器）：按季用量储备，周转率≤6次/年。C类（低值件：螺栓、保险丝）：按年用量储备，随用随补。2.备件标识：标注型号、入库日期