设备故障的诊断方法
摘要：本文通过中医当中的“望、闻、问、切”诊断方法，简单而通俗的引申出设备管理当中的故障诊断方法，是人一看就懂，一看就明白，帮助设备维修人员对设备进行维修时有一个引导作为，是相关负责人更加容易管理好设备，维修好设备，最好作者总结出设备故障诊断必须完成的任务，使人一目了然。
关键词：设备故障；诊断；“望、闻、问、切”；产品质量；故障排除；设备管理
引言
在企业里面，产品质量是伴随企业发展的重要因素。因此，在各行各业当中，产品质量是企业的重中之重；但是，个别企业管理里面，领导一味的追求结果而忽略了产生产品质量的过程，自己从事设备管理和产品质量管理过程中，自己认为：要提高产品质量，必须提高设备的管理。设备的运行，就必须伴随着设备的故障，不管哪个部门，从事什么管理，还是从事什么技术工作，我们应该掌握设备的基本故障，排查设备故障，我们才能提高产品的质量。本文从机械方面介绍基本设备的常用故障的诊断方法，与大家共勉。
在中国中医当中，常见的“望、闻、问、切”是中医用语。望，指观气色；闻，指听声息；问；指询问症状；切，指摸脉象。其实，在设备管理当中，我们也可以从“望、闻、问、切”的中医用语对设备进行诊断故障，下面我们就从这四个方面来分析常用设备的故障：
1.“望”
顾名思义就是观察，了解设备表面的异常现象，观察设备运行参数等等。在冶金行业当中的电炉，它是炼铁炼钢等必不可少的关键设备，如果发生故障，直接影响了产品的质量，并操作的损失是不可估量，同时，电炉产生故障对安全隐患也是不可缺少的因素；我们从“望”出发，了解电炉运行怎样，观察电炉表面运行怎样，了解现场的冷却系统，电流状况等，特别是设备在运行过程当中操作工提供的不良问题，我们可以在外面观察机械机构的螺栓是否正常，连接部分有没有卡死，电路连接部分是否有火花发生，同时用红外线测温仪测量是否温度不正常等，当然，外观观察的地方很多，我们只能大概理解处理问题的方法，具体情况必须现场根据情况进行处理。
2.“闻”
顾名思义就是听，听设备运行的声音，听操作工描述的异常声音，听设备产生异常声音的声源等。在机加工当中，机床是机加工缺一不可的设备，机床发生故障，我们首先要听操作工描述设备异常声音的状况，发生异常声音的声源，在设备允许运行的状况下，我们可以试开机，听听故障的发生情况，是否齿轮箱发
电气故障诊断 一、电气设备的状态及检测技术 1、电气设备的状态 （1）正常状态：设备具备其应有的功能，没有缺陷或缺陷不明显，缺陷严重程度仍处于容限范围内。 （2）异常状态：缺陷有了进一步的发展，设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。（3）故障状态：缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。 （4）事故状态：功能完全丧失，无法进行工作状态。 2、电气设备的状态检测 （1）判断设备所处的状态； （2）根据其状态决定对待的方式。 二、电气设备的现代检测技术 1、现代故障诊断技术的构成： （1）故障诊断机理的研究：（理化原因等） （2）故障诊断信息学的研究：（数据采集与分析） （3）诊断逻辑和数学原理方面的研究：（诊断与决策） 2、现代故障诊断四项技术： （1）检测技术（采集信号、参数） （2）信号处理技术（提取状态信息） （3）识别技术（分析、判断） （4）预测技术（决策和预测） 3、故障诊断与状态监测的关系 （1）工况监测：对反映设备或系统工作状态的信息进行全面监测和分析，实时掌握设备基本工作状态。 （2）状态监测：又称简易诊断，通过监测结果与设定阈值之间的对比，仅对设备运行状态作出正常、异常或故障的判断，而对故障的性质、严重程度等不予或无法进行更深入的诊断。
4、故障诊断的成功因素 （1）故障信息源 （2）诊断方法 5、故障诊断技术的发展趋势（与当代前沿科技相融合） （1）人工智能技术：人工神经网络、专家系统等； （2）前沿数学：小波分析、模糊数学、分析几何等； （3）信息融合技术：证据理论等。 6、故障诊断的关注点 （1）故障阶段：尚未发展造成事故的阶段； （2）其目的是：防患于未然； （3）作用阶段：继电保护动作之前。 三、电气设备的传统检测技术 如果把有故障的电气设备比作病人，电工就好比医生。由中医诊断学的经典四诊（望、闻、问、切），结合电气设备故障的特殊性和诊断电气故障的成功经验，电气设备的检测技术归纳为“六诊”要诀，另外引申出电气设备诊断特殊性的“九法”、“三先后”要诀。 “六诊”、“九法”、“三先后”是行之有效的电气设备诊断的思想方法和工作方法。 事物往往是千变万化的和千差万别的，电气设备出现的故障是五花八门，“六诊”、“九法”、“三先后”电气故障诊断要诀，只是一种思想方法和工作方法，切记不能死搬硬套。检修人员要善于透过现象看本质，善于抓住事物的主要矛盾。 （一）“六诊”检测法 “六诊”------口问、眼看、耳听、鼻闻、手模、表测六种诊断方法，简单地讲就是通过“问、看、听、闻、摸、测”来发现电气设备的异常情况，从而找出故障原因和故障所在的部位。前“五诊”是凭借人的感官对电气设备故障进行有的放矢的诊断，称为感官诊断，又称直观检查法。同样，由于个人的技术经验差异，诊断结果也有所不同。可以采用“多人会诊法”求得正确结论。“表测”即应用电气仪表测量某些电气参数的大小，经过与正常数值对比，来确定故障原因和部位。 （1）口问 当一台设备的电气系统发生故障后，检修人员首先要了解详细的“病情”。即向设备操作人员了解设备使用情况、设备的病历和故障发生的全过程。 如果故障发生在有关操作期间或之后，还应询问当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲，了解情况要尽可能详细和真实，这些往往是快速找出故障原因和部位的关键。 例如：当维修人员巡查时，操作人员反应前处理一台打水离心泵不能启动，需要及时处理。这时维修人就要询问，水罐是否有水，上班和本班是否曾经运行，具体使用情况，是否运行一段时间后停止，还是未运行就不能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后，到现场进行处理就会有条理，轻松解决问题。 （2）眼看 1）看现场 根据所问到的情况，仔细查看设备外部状况或运行工况。如设备的外形、颜色有无异常，熔丝有无熔断：电气回路有无烧伤、烧焦、开路、短路，机械部分有无损坏以及开关、刀闸、按钮插接线所处位置是否正确，改过的接线有无错误，更换的元件是否相符等：还要观察信
数控机床故障诊断与维修试卷 一、填空（24分） 1、数控机床的自诊断包括_____________ 、______________ 、__________________ 三种类型。 2、数控机床的点检就是按_____________ 的规定，对数控机床进行 __________________ 的检查和维护。 3、故障的常规处理的三个步骤是_____________ 、________________ 、______________ 。 4、闭环控制的进给伺服系统包括三个环节是：_______________________________ 。 5、数控机床主轴性能检验时，应选择_______________ 三档转速连续___________________ 的启停，检验其动作的灵活性、可靠性。 6、主轴润滑的目的是为了减少___________________ ，带走_________________________ ，提高传动效率和回转进度。 7、导轨间隙调整时，常用压板来调整_________________ ，常用____________________ 来调整导轨的垂直工作面。 8、对于光电脉冲编码器，维护时主要的两个问题是：（1）__________________ ，（2 ）联接松动。 9、数控机床故障时，除非岀现___________________ 的紧急情况，不要___________________ ，要充分调查故障。 10、数控系统的故障诊断有______________ 、_________________ 和_________________ 三个阶段 11、干扰是影响数控机床正常运行的重要因数，常见的干扰有 ______________________________ 、____________ 和 ________________ 。 、选择题：（6分） 1、操作不当和电磁干扰引起的故障属于（） A）机械故障 B ）强电故障C）硬件故障 D ）软件故障 2、进行数控机床的几何精度调试时，对于关联项目精度要（） A）检测一气呵成B）检测一次完成C）检测一项，调整一项D）无所谓 3、用户对数控机床验收时，一般要求连续空运行（）不出故障，表明可靠性达到一定水平A）8小时B ）24小时C）96小时D ）一月 4、SINUMERIK810 数控系统最多可控制（）根轴 A) 4 B) 6 C) 8 D) 10 5、为提高数控机床的利用率，数控机床的开动率一般达到（） A) 100% B) 80 %~99% C) 30 %~50% D ) 60 %~70% 6、故障定位与检测应遵循以下原则，除了（） A）先一般后特殊B）先查输入后查输岀C）先专用后公用D）先机械后电气 三、简答题（30分） 1、进给伺服系统有哪些故障表现形式？哪些常见故障? 2、数控机床整个使用寿命可分为几个阶段，每个阶段设备的使用和故障发生各有什么特点? 3、数控机床的故障按故障发生的部件分类、按有无报警分类各有哪几种?
常用简易的设备故障诊 断方法 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
常用简易的设备故障诊断方法 常用的简易状态监测方法主要有听诊法、触测法和观察法等。 1、听诊法 设备正常运转时，伴随发生的声响总是具有一定的音律和节奏。只要熟悉和掌握这些正常的音律和节奏，通过人的听觉功能就能对比出设备是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声，判断设备内部出现的松动、撞击、不平衡等隐患。用手锤敲打零件，听其是否发生破裂杂声，可判断有无裂纹产生，用听诊法对滚动轴承工作状态进行监测的常用工具是木柄螺丝刀，也可以使用外径为φ20mm左右的硬塑料管。 （1）滚动轴承正常工作状态的声响特点 滚动轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快、无停滞现象，发出的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。噪声的强度不大。异常声响所反映的轴承故障锥入度大一点的新润滑脂。 （2）轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性的“嗬罗”声。这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速成正比。应对轴承进行更换。 （3）轴承发出不连续的“梗梗”声。这种声音是由于保持架或者内外圈破裂而引起的。必须立即停机更换轴承。 （4）轴承发出不规律、不均匀“嚓嚓”声。这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。声响强度较小，与转速没有联系。应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
（5）轴承发出连续而不规则的“沙沙”声。这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系，声响强度较大。应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。 （6）轴承发出连续刺耳啸叫声。这种声音是由于轴承润滑不良，缺油造成了干摩擦，或者滚动体局部接触过紧，如内外圈滚道偏斜，轴承内外圈配合过紧等情况而引起的。应及时对轴承进行检查找出问题，对症处理。 电子听诊器是一种振动加速度传感器。它将设备振动状况转换成电信号并进行放大，工人用耳机监听运行设备的振动声响，以实现对声音的定性测量。通过测量同一测点、不同时期、相同转速、相同工况下的信号，并进行对比，来判断设备是否存在故障。当耳机出现清脆尖细的噪声时，说明振动频率较高，一般是尺寸相对较小的、强度相对较高的零件发生局部缺陷或微小裂纹。当耳机传出混浊低沉的噪声时，说明振动频率较低，一般是尺寸相对较大的、强度相对较低的零件发生较大的裂纹或缺陷。当耳机传出的噪声比平时增强时，说明故障正在发展，声音越大，故障越严重。当耳机传出的噪声是杂乱无规律地间歇出现时，说明有零件或部件发生了松动。 2、触测法 用人手的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化情况。人手上的神经纤维对温度比较敏感，可以比较准确地分辨出80℃以内的温度。当机件温度在0℃左右时，手感冰凉，若触摸时间较长会产生刺骨痛感。10℃左右时，手感较凉，但一般能忍受。20℃左右时，手感稍凉，随着接触时间延长，手感渐温。30℃左右时，手感微温，有舒适感。40℃左右时，手感较热，有微烫感觉。50℃左右时，手感较烫，若用掌心按的时间较长，会有汗感。60℃左右
设备故障诊断技术简介
上海华阳检测仪器有限公司 Shanghai Huayang MeasuringInstruments Co., Ltd 目录 设备故障诊断技术定义
-----------------------------------------------（ 3）一．设备维修制度的进展-----------------------------------------------（ 4）二．检测参数类型-------------------------------------------------------（ 5） 三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择-----------------------------（ 5） 四．测点选择原则------------------------------------------------------（ 6） 五．测点编号原则------------------------------------------------------（ 7） 六．评判标准----------------------------------------------------------（ 7） 七．测量方向及代号----------------------------------------------------
（10） 八．搜集和掌握有关的知识和资料----------------------------------------（10） 九．故障分析与诊断----------------------------------------------------（11） 十．常见故障的识不----------------------------------------------------（14） 1．不平衡------------------------------------------------------------（14） 2．不对中------------------------------------------------------------（14） 3．机械松动----------------------------------------------------------（15） 4. 转子或轴裂纹
机电设备故障诊断与维 修技术试题 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.
一、填空题（每题1分，共30分） 1.机械故障是指机械设备在运行过程中丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。 2.故障按发生的时间分为：早发性故障、突发性故障、渐进性故障、复合型故障。 3.影响维修性的因素，主要有机械设备维修性设计的优劣、维修保养方针、体制、维修装备设施的完善程度，维修保养人员的水平高低和劳动情绪等。 4.机电设备常用的维修方式有：事后维修、预防维修、可靠性维修、改善维修和无维修设计。 5.修理类别有：大修、项修、小修三种类型。 6.机械零件失效形式也主要有磨损、变形、断裂、蚀损等四种。
7.按摩擦表面破坏的机理和特征不同，磨损可分为：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。 8.机械零件或构件的变形可分为弹性变形和塑性变形两大类。 9.磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。 10.“无维修设计”是设备维修的理想目标 二、不定项选择题（每题2分，共10分） 1.故障按表现形式分为：（AB） A.功能故障 B.潜在故障 C.人为故障 D.自然故障 2.故障的特点有（ABCD） A.多样性和层次性 B.延时性和不确定性 C.多因素和相关性 D.修复性 3.（B）是指机械设备在维修方面具有的特性或能力
A.维修 B.维修性 C.保修 D.保养 4.下列哪项是属于腐蚀磨损（D） A.轻微磨损 B.咬死 C.涂抹 D.氧化磨损 5.下列哪些不是项修的主要内容（B） A.治理漏油部位 B.修理电气系统 C.喷漆或补漆 D.清洗、疏通各润滑部位 三、判断题（每题2分，共10分） 1.故障管理的目的在于早期发现故障征兆，及时采取措施进行预防和维修。（√） 2.对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系统技术改造。（√） 3.维修是指维护或修理进行的一切活动。包括保养、修理、改装、翻修、检查等。（√） 4.改善维修的最大特点是修补结合。（X） 5.大修即大修理，是指以全面恢复设备工作精度、性能为目标的一种改善修理。（X） 四、名词解释（每题5分，共20分）1.维修性
（企业诊断）设备故障诊断 与维修
《设备故障诊断和维修》学习提纲 第壹章绪论 掌握设备故障诊断的意义、目的、任务及其发展概况，熟悉设备故障诊断的概念、意义和目的，熟悉状态监测和故障诊断的任务，了解设备故障诊断技术的发展概况。 1、设备诊断技术、修复技术和润滑技术已列为我国设备管理和维修工作的三项基 础技术。 2、设备故障诊断是指在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，且预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的壹门技术。 3、设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取更大的经济效益和社会效益。 4、设备故障诊断的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障且消除故障；指导设备的管理和维修。 5、设备故障诊断技术的发展历程：感性阶段→量化阶段→诊断阶段（故障诊断技术真正作为壹门学科）→人工智能和网络化阶段（发展方向）。 第二章设备故障诊断的基本概念 了解设备故障诊断的壹些基本概念和基本方法，明确设备故障诊断的重要目标——状态维修。要求掌握设备和设备故障的基本概念，全面、深入了解设备故障的概念、原因、机理、类型、模式、特性、分析及管理；了解设备故障诊断的基本方法和分类；熟知设备维修方式的发展和状态维修，认识设备故障诊断技术和状态维修的“因果”关系。 1、从系统论的观点，设备是由有限个“元素”，通过元素之间的“联系”，按照壹定的规律聚合而构成的。 2、设备的故障，是指系统的构造处于不正常状态，且可导致设备相应的功能失调，致使设 备相应行为（输出）超过允许范围，这种不正常状态称为故障状态。
3、理解故障原因、故障机理、故障模式、故障分析等概念。设备故障具有层次性、传播性、 放射性、相关性、延时性、不确定性等基本特性。 4、对故障进行分类的目的是为了弄清不同的故障性质，从而采取相应的诊断方法 5、设备故障诊断的基本方法包括传统的故障诊断方法、故障的智能诊断方法和故障诊断的 数学方法。 6、设备故障诊断的分类根据诊断对象、诊断参数、诊断的目的和要求、诊断方法的完善程 度等不同能够有各种分类方法。 7、我国的维修体制也在发生着深刻而巨大的变化，已从早期的事后维修和实施多年的定期 预防维修开始进入现代的预知性的视情（状态）维修。 8、实施设备状态维修的指导思想。 第三章设备故障诊断的技术基础 掌握设备故障诊断特别是振动诊断的技术基础，要求熟悉设备故障诊断技术的内容，掌握设备故障信息获取和检测方法的框架知识，了解设备故障常用的三种评定标准及相对判断标准的制定方法，熟悉故障诊断中的信号处理。掌握傅里叶变换在故障诊断中的应用。 1、设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程 为信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。 2、设备故障信息的获取方法包括直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法及设备性能 指标的测定。 3、设备故障的检测方法包括振动和噪声的故障检测、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测、 设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测及工艺参数变化引起的故障检测。 4、设备故障的评定标准常用的有三种判断标准，即绝对判断标准、相对判断标准以及类 比判断标准。可用平均法制定相对判断标准。
题目：机械设备故障诊断技术研究 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 2016 年 8 月 30 日
摘要 故障诊断技术对于机械设备的安全运行有着至关重要作用，一直是工程应用领域的重点和难点, 国内外已经对此问题进行了大量的研究工作。该论文介绍了机械设备故障诊断技术的基本概念，在总结研究各种诊断技术的基础上全面分析了现代故障诊断技术存在的问题, 并针对这些问题提出了故障诊断领域将来的研究方向。故障诊断是一项实用性很强的技术, 对其进行理论上的分析研究具有重要的现实意义。 关键词：机械设备故障；诊断技术；研究
第一章引言 随着现代科学技术在设备上的应用，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越齐全，自动化程度也越来越高。由于许多无法避免的因素影响，会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的以至灾难性的事故。国内外接连发生的由设备故障引起的各种空难、海难、爆炸、断裂、倒塌、毁坏、泄漏等恶性事故，造成了极大的经济损失和人员伤亡。生产过程中经常发生的设备故障事故，也会使生产过程不能正常运行或机器设备遭受损坏而造成巨大的经济损失。因此机械设备故障诊断技术在社会中的重要性越来越高，主要体现在[1]：（1）预防事故，保证人员和设备安全。 （2）推动设备维修制度的改革。维修制度从预防制度向预知制度的转变是必然的，而真正实现预知维修的基础是设备故障诊断技术的发展和成熟。 （3）提高经济效益。设备故障诊断的最终目的是避免故障的发生，使零部件的寿命得到充分发挥，延长检修周期，降低维修费用。 因此，机械设备故障诊断技术日益受到广泛重视，对机械设备故障诊断技术的研究也不断深入。但受于机械设备故障成因的复杂性和诊断技术的局限性，目前机械设备故障诊断仍存在一些问题。
1.1.设备故障诊断的含义 设备故障诊断是指应用现代测试分析手段和诊断理论方法，对运行中的机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并且根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。 1.2.设备故障诊断的过程 信号采集→信号处理→故障诊断→诊断决策→故障防治与控制 1.3.设备故障诊断的特性 多样性、层次性、多因素相关性、延时性、不确定性 1.4.三种维修制度 事后维修（故障维修）、定期维修（计划维修）、状态监测维修（预知性维修） 1.5设备故障的类型有哪些 ①结构损伤性故障（裂纹、磨损、腐蚀、变形、断裂、剥落和烧伤） ②运动状态劣化性故障（机械位置不良、刚性不足、摩擦、流体激振、非线性的谐波共振） 1.6设备故障诊断的功能 ①不停机不拆卸的状态下检测 ②可预测设备的可靠性程度 ③确定故障来源，提出整改措施 1.7.设备状态监测与故障诊断的技术和方法 振动信号监测诊断技术（普遍性、信息量丰富、易处理与分析） 声信号监测诊断技术（声音监听法、频谱分析法、声强法） 温度信号监测诊断技术 润滑油的分析诊断技术 其他无损检测诊断技术 1.8.设备故障状态的识别方法 信息比较诊断法、参数变化诊断法、模拟试验诊断法、函数诊断法、故障树分析诊断法、模糊诊断法、神经网络诊断法、专家系统 2.1信号的含义和分类 信号是表征客观事物状态或行为信息的载体 分类：确定性信号与非确定性信号；连续信号和离散信号；能量信号和功率信号；时限与频限信号 2.2.信号时域分解 直流分量和交流分量 脉冲分量 实部分量和虚部分量 正交函数分量 2.3.信号的时域统计 均值 均方值 方差
2.4.时域相关分析 相关系数： 2.5.频谱分析法 利用傅里叶变换的方法对振动的信号进行分解，并按频率顺序展开，使其成为频率的函数，进而在频率域中对信号进行研究和处理的一种过程，称为频谱分析 2.6.振动监测的基本参数振幅、频率、相位 2.7.旋转机械常用的振动信号处理图形 轴心轨迹：轴颈中心相对于轴承座在轴线垂直平面内的运动轨迹 转子振型：转子轴线上各点的振动位移所连成的一条空间曲线 轴颈涡动中心位置：在滑动轴承中，轴颈中心在激扰力作用下是绕着某一中心点运动的 波特图：描述转子振幅和相位随转速变化的关系曲线，纵坐标为振幅和相位，横坐标为转子的转速或转速频率 极坐标图：把转子的振幅与相位随转速的变化关系用极坐标的形式表示出来（直观，方便，清晰，抗干扰） 三维坐标图（级联图、瀑布图）：随转速上升，机械振动的基础幅指上升 阶比谱分析：将频谱图上横坐标的每个频率值除以某个参考频率值（读数清晰、周期采样、精度高） 3.1旋转机械的故障类型有哪些 ①转自不平衡②转子不对中③滑动轴承故障④转子摩擦⑤浮动环密封故障 3.2转子不平衡的概念 转子受材料质量、加工、装配以及运行中多种因素的影响，其质量中心和旋转中心线中间存在一定量的偏心距，使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷，从而引起机器振动的现象 不平衡产生的离心力大小 3.3转子不平衡振动的故障特征 ①不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图，转速频率成分具有突出的峰值 ②单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波 ③转子的轴心轨迹形状基本上为一个圆或者椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90° ④转子的进动方向为同步正进动 ⑤除了悬臂转子外，对于普通两端支撑的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显 ⑥转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降 3.4转子不平衡振动的原因 ①固有质量不平衡（设计错误、材料缺陷、加工与装配误差、动平衡方法不正确） ②转子运行中的不平衡（转子弯曲、转子平衡状态破坏） 3.5怎样区别转子弯曲不平衡和质量不平衡 ①振幅随转速的变化：质量不平衡与转速之间按照固定的关系式变化，弯曲的没有
设备故障诊断原理技术及应用 机械设备故障诊断技术随着近十多年来国际上电子计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来,是一门了解和掌握机械设备在使用过程中的状态,确定其整体或局部是否正常,早期发现故障及原因,并预报故障发展趋势的技术。 1.机械设备故障诊断的发展过程 设备故障诊断是指在一定工作环境下,根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象,并判定产生故障的原因和部位,以及预测、预报设备状态的技术,故障诊断的实质就是状态的识别。 诊断过程主要有3 个步骤: ①检测设备状态的特征信号; ②从所检测的特征信号中提取征兆; ③故障的模式识别。其大致经历以下3 个阶段: ①基于故障事件原故障诊断阶段,主要缺点是事后检查,不能防止故障造成的损失; ②基于故障预防的故障诊断阶段; ③基于故障预测的故障诊断阶段,它是以信号采集与处理为中心,多层次、多角度地利用各种信息对机械设备的状态进行评估,针对不同的设备采取不同的措施。 2.开展故障诊断技术研究的意义 应用故障诊断技术对机械设备进行监测和诊断,可以及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。应用
故障诊断技术可以找出生产设备中的事故隐患,从而对机械设备和工艺进行改造以 消除事故隐患。状态监测及故障诊断技术最重要的意义在于改革设备维修制度,现在多数工厂的维修制度是定期检修,造成很大的浪费。由于诊断技术能诊断和预报设备的故障,因此在设备正常运转没有故障时可以不停车,在发现故障前兆时能及时停车。按诊断出故障的性质和部位,可以有目的地进行检修,这就是预知维修—现代化维修 技术。把定期维修改变为预知维修,不但节约了大量的维修费用,而且,由于减少了许多不必要的维修时间,而大大增加了机器设备正常运转时间,大幅度地提高生产率,产生巨大的经济效益。因此,机械状态监测与故障诊断技术对发展国民经济有相当重要的作用。 3.机械故障诊断的研究现状 机械故障诊断作为一门新兴的综合性边缘学科,经过30 多年的发展,己初步形成了比较完整的科学体系。就其技术手段而言,已逐步形成以振动诊断、油样分析、温度监测和无损探伤为主,其他技术或方面为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基础最为雄厚、研究得最具生机与活力。目前,对振动信号采集来说, 计算机技术足以胜任各种场合的需要。在振动信号的分析处理方面,除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外,近来又发展了频率细化技术、倒谱分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅立叶变换、Wign2er 分布和小波变换等。就诊断方法而言,除了单一参数、 单一故障的技术诊断外,目前多变量、多故障的综合诊断已经兴起。 人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力,故障诊断的专家系统不
《机电设备故障诊断与维修》课程标准 课程名称：机电设备故障诊断与维修 适用专业：机电一体化技术 教学模式：项目化教学 总学时：32 实践学时：4 第一部分前言 一、课程性质 《机电设备故障诊断与维护》是机电技术专业群数控技术专业职业能力模块的专业拓展课程，是一门知识与技能高度结合的课程，将学生所学“机、电、液” 的知识与技能，在实践的基础上高度的“融合”，全面提升学生机电一体化知识与技能。 《机电设备维修技术》是机电应用技术专业的一门重要职业技术课程，是其它职业基础课和职业技术课的集成和技能汇总。 本课程与其它课程的关系见表1。 表1：机械基础课程的前期课程 二、课程设计理念 本课程按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，以工作任务模块为中心构建工程项目课程体系。从整体而言，本课程融理论、实验、综合训练为一体，考虑到学生差异化明显的现状，结合有关学习论的理论，采用分层化、并行化的理念进行设计。紧紧围绕项目任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任
务与知识的联系，遵循理论联系实际的原则，强化学生对专业知识的学习及应用。让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。 三、课程设计思路 考虑学生的学情及前述相关课程掌握的状况，课程整体采用项目分立、自成单元的结构，最后综合应用。课程单个项目按照由浅入深、由易到难的原则将教学内容进行重新归类、组合设计，将教学内容设计成一个具体的教学项目单元。 1.按照项目驱动、完成任务的设计思想，依据学生就业岗位职业行动能力，由理论和实训教师共同进行课程设计开发；以学习者为主体，让学生在学院里就可以接受到“职业化“的培训，并着重强调学员知识能力、学习能力、专业能力和社会能力的提升，实现高素质人才和高技能人才的统一。 2.本课程全面采用“理实一体化”教学模式，采用行动导向法、角色变换法、分组讨论法、演示教学法和多媒体辅助教学等多种教学手段，运用多种教学方法，参照“人才培养质量要求” ，由理论和实践教师共同制定课程质量标准和课程考核评价标准，全面提高教学质量。 第二部分课程目标 一、课程目标 本课程的目的与任务在于使学生获得机械设备维护与检修的基本知识，并具有一定的零部件维修技能和设备故障的检测水平。掌握正确使用检测和维修的常用器具、方法，并对机械设备进行故障分析、诊断及排除。能够制定通用机械设备检修方案，制定机械设备维修计划；掌握通用机械设备的维修、安装与调试等技能。为学生未来从事专业方面实际工作的能力奠定基础。 二、职业能力目标 （一）知识目标 1.掌握机电设备维修的基础知识； 2.了解机电设备的拆卸与装配工艺； 3.掌握各种常规诊断方法及专门的诊断技术； 4.掌握机械零件的修复技术； 5.掌握典型机械零部件的修理方法及修理精度的检验； 6.了解典型零部件及电器元件的维修； 7.了解典型机电设备的维修等；
常用简易的设备故障诊断 方法 Prepared on 22 November 2020
常用简易的设备故障诊断方法 常用的简易状态监测方法主要有听诊法、触测法和观察法等。 1、听诊法 设备正常运转时，伴随发生的声响总是具有一定的音律和节奏。只要熟悉和掌握这些正常的音律和节奏，通过人的听觉功能就能对比出设备是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声，判断设备内部出现的松动、撞击、不平衡等隐患。用手锤敲打零件，听其是否发生破裂杂声，可判断有无裂纹产生，用听诊法对滚动轴承工作状态进行监测的常用工具是木柄螺丝刀，也可以使用外径为φ20mm左右的硬塑料管。 （1）滚动轴承正常工作状态的声响特点 滚动轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快、无停滞现象，发出的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。噪声的强度不大。异常声响所反映的轴承故障锥入度大一点的新润滑脂。 （2）轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性的“嗬罗”声。这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速成正比。应对轴承进行更换。 （3）轴承发出不连续的“梗梗”声。这种声音是由于保持架或者内外圈破裂而引起的。必须立即停机更换轴承。 （4）轴承发出不规律、不均匀“嚓嚓”声。这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。声响强度较小，与转速没有联系。应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
（5）轴承发出连续而不规则的“沙沙”声。这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系，声响强度较大。应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。 （6）轴承发出连续刺耳啸叫声。这种声音是由于轴承润滑不良，缺油造成了干摩擦，或者滚动体局部接触过紧，如内外圈滚道偏斜，轴承内外圈配合过紧等情况而引起的。应及时对轴承进行检查找出问题，对症处理。 电子听诊器是一种振动加速度传感器。它将设备振动状况转换成电信号并进行放大，工人用耳机监听运行设备的振动声响，以实现对声音的定性测量。通过测量同一测点、不同时期、相同转速、相同工况下的信号，并进行对比，来判断设备是否存在故障。当耳机出现清脆尖细的噪声时，说明振动频率较高，一般是尺寸相对较小的、强度相对较高的零件发生局部缺陷或微小裂纹。当耳机传出混浊低沉的噪声时，说明振动频率较低，一般是尺寸相对较大的、强度相对较低的零件发生较大的裂纹或缺陷。当耳机传出的噪声比平时增强时，说明故障正在发展，声音越大，故障越严重。当耳机传出的噪声是杂乱无规律地间歇出现时，说明有零件或部件发生了松动。 2、触测法 用人手的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化情况。人手上的神经纤维对温度比较敏感，可以比较准确地分辨出80℃以内的温度。当机件温度在0℃左右时，手感冰凉，若触摸时间较长会产生刺骨痛感。10℃左右时，手感较凉，但一般能忍受。20℃左右时，手感稍凉，随着接触时间延长，手感渐温。30℃左右时，手感微温，有舒适感。40℃左右时，手感较热，有微烫感觉。50℃左右时，手感较烫，若用掌心按的时间较长，会有汗感。60℃左右
故障诊断技术发展历史 故障诊断(FD)始于(机械)设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断(CMFD)。它包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(FENMS)推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学(Logistics)为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修(TPM)的观点。美国自1961年开始执行阿波罗计划后，出现一系列因设备故障造成的事故，导致1967年在美国宇航局(NASA)倡导下，由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组(MFPG)，并积极从事技术诊断的开发。 美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。英国在60～70年代，以Collacott为首的英国机器保健和状态监测协会(MHMG & CMA)最先开始研究故障诊断技术。英国在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。日本的新日铁自1971年开发诊断技术，1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术。目前我国诊断技术在化工、冶金、电力等行业应用较好。故障诊断技术经过30多年的研究与发展，已应用于飞机自动驾驶、人造卫星、航天飞机、核反应堆、汽轮发电机组、大型电网系统、石油化工过程和设备、飞机和船舶发动机、汽车、冶金设备、矿山设备和机床等领域。 故障诊断的主要理论和方法 故障诊断技术已有30多年的发展历史，但作为一门综合性新学科——故障诊断学——还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法，这些方法各有特点。从学科整体可归纳以下理论和方法。 (1)基于机理研究的诊断理论和方法从动力学角度出发研究故障原因及其状态效应。针对不同机械设备进行的故障敏感参数及特征提取是重点。 (2)基于信号处理及特征提取的故障诊断方法主要有时域特征参数及波形特征诊断法、时差域特征法、幅值域特征法、信息特征法、频谱分析及频谱特征再分析法、时间序列特征提取法、滤波及自适应除噪法等。今后应注重实时性、自动化性、故障凝聚性、相位信息和引入人工智能方法，并相互结合。 (3)模糊诊断理论和方法模糊诊断是根据模糊集合论征兆空间与故障状态空间的某种映射关系，由征兆来诊断故障。由于模糊集合论尚未成熟，诸如模糊集合论中元素隶属度的确定和两模糊集合之间的映射关系规律的确定都还没有统一的方法可循，通常只能凭经验和大量试验来确定。另外因系统本身不确定的和模糊的信息(如相关性大且复杂)，以及要对每一个征兆和特征参数确定其上下限和合适的隶属度函数，而使其应用有局限性。但随着模糊集合论的完善，相信该方法有较光明的前景。 (4)振动信号诊断方法该方法研究较早，理论和方法较多且比较完善。它是依据设备运行或激振时的振动信息，通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断。在这方面应注重引入非线性理论、新的信息处理理论和方法。
第一章 1.故障的定义 产品丧失规定的功能称为失效，对可修复的产品也称为故障。 2.故障的分类 1. 按故障形成的时间规律分类 （1）渐发性故障（磨损故障）（2）突发性故障 2. 按故障因果关系分类 （1）功能故障：指一个产品不能满足规定性能标准的现象。 ①完全丧失功能。②达不到规定的性能水平。 （2）潜在故障：是一种能指示功能故障即将发生的可以鉴别的实际状态。 3. 按故障影响后果分类 汽车故障分类：致命故障严重故障一般故障轻微故障。 3.造成故障的结构因素 1. 机械结构因素 （1）连接件配合性质的破坏 ①动配合件间隙的增大。②静配合件的减弱。 （2）零件间相互位置关系的破坏 由于零件的磨损或变形造成： ①零件本身各工作面之间相互关系破坏。②不同零件之间相互关系破坏。（3）机构工作协调性的破坏 2. 导致结构因素改变的能量因素 能量因素导致零件出现缺陷，零件缺陷导致机器故障。 ①周围介质能量：环境、负荷，与操作有关。 ②机器运行的部能量：热能、动能。
③材料潜伏能量：应力，与制造、装配有关。 4.可靠性、无故障性、耐久性的定义 可靠性：机械产品在规定的条件下，在规定的时间，无故障地完成其规定功能的能力。 无故障性——产品在一定时间连续不断地保持工作能力的性能。 耐久性——产品在达到报废之前（使用期间按规定进行维修），保持其工作能力的性能。 5.维修的概念 对于可修复产品，从寻找、发现故障部位起，到修理、安装、调整、复原、试验、恢复正常工作状态的全过程。 6.可靠性设计和最佳可靠度 可靠性设计：从经济观点在可靠性和维修性之间求平衡，获得最佳可靠度。 制造费用与维修费用之和的最小值所对应的R(t) 即为最佳R(t)。 7.磨损的概念 故障表现形式：磨损、变形、疲劳断裂、腐蚀等。 磨损：机械设备在工作过程中，相对运动零件的表面上发生尺寸、形状、表面质量变化的现象。 8.磨料磨损的概念 磨料磨损：由于摩擦副的一个表面存在硬的凸起部分，或者两个表面之间存在硬质颗粒，在发生相对运动时，表面被挤压或刮削而破坏。 9.黏着磨损的机理 摩擦副表面产生高温，材料表面强度降低，承受高压力的表面凸起部分相互黏着（溶合），在相对运动中被撕裂，使材料从强度低的表面转移到强度高的表面。 后果：摩擦副咬死或划伤。 10.疲劳磨损的概念及特点 定义：摩擦副材料表面上局部区域在循环接触应力作用下产生疲劳裂纹，由于裂纹扩展而分离
数控机床故障诊断与维修 实验指导书 院(系)：机械工程学院 教研室：机电一体化教研室 课程名称：数控机床故障诊断与维修实验适用专业：机床数控技术（高职） 制订日期：2002.12 编写人：潘海丽 上海第二工业大学
一、实验性质和任务 《数控机床故障诊断与维修实验》是机床数控技术专业（高职）重要的实践性环节。本实验的任务是配合《数控机床故障诊断与维修》课程，通过对数控机床上的典型故障进行系统而全面的分析诊断、故障定位与排除故障，理论结合实践地掌握数控机床故障诊断与维修的基本思路、判断原则、基本方法与具体的实施步骤。 二、实训要求 本实验中要求学生： 1．养成安全、认真、踏实、严谨、一丝不苟的工作作风。 2.确立数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则。 3．学会全面查阅数控机床的技术资料，掌握机床的电气控制系统的组成及其基本原理。学会在现象与背景的调查与分析基础上归纳总结出一些典型故障的故障特征、故障类型与故障大定位，制作出各种相关的系统框图与相关的动作流程图，以故障流程图来确定诊断与维修的具体步骤。 4.学会应用数控机床自诊断。初步掌握故障检测与诊断的手段与方法。初步能进行故障定位。学会建立 故障档案。 5．按实验环节递交报告，最后递交数控机床故障诊断与维修的总结报告。 三、实验内容与学时安排 总学时为8学时。选做3-4个实验项目 实验一修前技术准备2学时 实验二计算机模拟故障分析2学时 实验三机床电器故障诊断2学时 实验四自诊断——参数与诊断画面的调用2学时 实验五PLC程序法、接口信号法与信号追踪法4学时 实验六故障综合分析与与故障档案的建立4学时 四、本实验与其它课程关系 相关前修课程：数控机床、典型数控系统、可编程控制器、数控机床编程、数控机床伺服系统、数控机床电器、微机原理及其应用。 五、教材及参考书 教材：数控机床故障诊断与维修实验指导书 参考书：《数控机床故障诊断与维修》 《MNC863T数控系统规格、操作说明》《MNC863T数控系统连接与维修说明》《MNC863T数控系统电气使用说明书》《MNC863T电气原理图》《MNC863T数控车床使用说明书》 《SINUMERIK802S技术手册》、《用户手册》、《简明安装调试手册》
电气设备故障诊断方法 电气故障现象是多种多样的，例如，同一类故障可能有不同的故障现象，不同类故障能是同种故障现象，这种故障现象的同一性和多样性，给查找故障带来了复杂性。但是，故障现象是查找电气故障的基本依据，是查找电气故障的起点，因而要对故障现象仔观察分析，找出故障现象中最主要的、最典型的方面，搞清故障发生的时间、地点、环境等。 1.直接感知有些电气故障可以通过人的手、眼、鼻、耳等器官，采用摸、看、闻、听等段，直接感知故障设备异常的温升、振动、气味、响声、色变等，确定设备的故障部位。 2.仪器检测许多电气故障靠人的直接感知是无法确定部位的，而要借助各种仪器、仪表，对故障设备的电压、电流、功率、频率、阻抗、绝缘值、温度、振幅、转速等等进行量，以确定故障部位。例如，通过测量绝缘电阻、吸收比、价质损耗，判定设备绝缘是否受潮；通过直流电阻的测量，确定长距离线路的短路点、接地点等。 利用眼睛、鼻子、耳朵、手等感觉器官，来进行直接观察，观察温度、声音、颜色、气味有否异常，以判断电源装置的运行情况。通过这种直观，将一些明显的故障能立即诊断出来，或者能帮助我们分析和掌握故障发生的部位、危及范围、严重程度以及元器件损坏情况。就是对那些隐蔽而复杂的故障，通过我们所直接观察到的各种现象，也能为进行诊断和分析提供重要依据，因此，直观是诊断故障的十分重要的第一步。 1.听一听有没有异常的声音。 2.嗅一嗅有没有异常气味，特别是有没有出现绝缘材料烧焦的气味。一般电气部件都由绝缘材料组成，当绝缘材料被通过的大电流（超过额定电流数倍）烧伤或烧焦后，会发出一种刺鼻的臭味，追踪气味的发生处，能帮助我们查找故障源。 3.查一查是否出出异常的温度。各种电源设各，不管是静止型还是旋转型，只要流过电流，就会产生热量，这种热量，使温度上升，但只要不超过额定温升是允许的。电源装置能持续正常的运行，这种温度基本处于饱和状态，变化不会很大。如果发现某元器件或某部位的温度突然升高，发热发烫，出现反常情况，表明可能出现故障或者有故障隐患存在，此时可根据热源去寻找故障点。检测电源装置的温度，通常采用如下几种方法。 （1）用手去摸一摸，赁感觉和经给来判断温度是否发生了异常。平时，要有意识地经常去体验设备的温度，掌握装置正常运行情况下的温度，因此，只要用手去摸一摸（但必须注意安全），就能知道温度是否超出了允许的最高温度。根据经验，在通常情况下，能够用手摸设备耐受10s左右的温度约为60度。 （2）对一些十分重要的部件或者特别需要监视的部位，可以安放温度计，用温度计来检测和监视它们的温度。 （3）对另外一些需要监视温度的部件或部位，但不便安放温度计，也不能用手摸它。在这种情况下，可以贴上示温片或涂上示温涂料，根据它们的颜色随着温度的变化而发生变化的性能，就可以知道温度是否出现了异常。 4.看一看有没有出现冒烟的情况，是否有被烧焦、烧黄或被烧得发黑的元器件。当过载和短路引起的大电流通过元器件（或零部件）时，轻者将远件烧得发烫，烤得变黄。重者将元器件（或零部件）烧得冒烟、发焦、发黑。对这种情况，可根据损坏的元器件，找出故障点，分析出故障原因。 5.看一看熔断器是否熔断。如果发现熔断器熔断，则应检查一下是哪一相的被熔断。再细细地看一下熔芯被烧断的情况和被熔断的程度。便如，对那些玻璃管熔断器，有的熔芯看上去是被慢慢地熔断的，在被熔断分开的两个断点处显得比较粗壮，头上呈现椭圆形，玻璃管仍然很透明，并且没有任何被损坏的痕迹，也没有任何发黑发黄的现象。这些多数是由于过负