机械故障诊断学第一章绪论
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石家庄铁道大学机械工程学院机械故障诊断与维修课程论文内燃机故障诊断摘要故障诊断:利用各种检查和测试方法,发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测;而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。
故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。
要求把故障定位到实施修理时可更换的产品层次(可更换单位)的过程成为故障隔离。
故障诊断就是指故障检测和故障隔离的过程。
关键词:内燃机智能故障诊断第一章绪论1.1内燃机内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后,直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。
这也是将热能转化为机械能的一种热机。
内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。
但是内燃机一般使用石油燃料,同时排出的废气中含有害气体的成分较高。
内燃机,是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机,也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出,驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机,通过将内能转化为机械能,是通过做功改变内能。
1.2故障诊断故障诊断技术的产生和发展为提高设备系统的可靠性和可维修性开辟了一条新的的途径。
状态检测与故障诊断是以可靠性理论、信息论、控制论、和系统论为理论基础,以现代测量仪器和计算机为工具,结合各种诊断对象的特殊规律逐步形成的一门新技术,它是一门综合性技术,涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工只能专家系统等多门基础科学,是对这些基础理论的综合应用。
设备状态检测与故障诊断是以多学科为依托,自成体系,发展十分迅速,取得了较大的经济和社会效益。
设备状态监测与设备故障诊断技术第一章:绪论第一节:什么是设备诊断技术机械设备状态监测与故障诊断是同一学科的两个不同层次,它们既有联系又有区别,为了方便起见统称为机械设备故障诊断。
机械设备故障诊断是识别机械设备(机器或机组)运行状态的一门综合应用科学和技术,它主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映。
具体来说,就是通过测取设备运行的状态信号,并结合其历史状况对所测取的信号进行处理、分析、提取特征,从而定量诊断(识别)机械设备及其零部件的运行状态(正常、异常、故障),再进一步预测设备未来的运行状态,最终确定需要采取何种必要的措施来保证机械设备取得最优的运行效果。
主要内容包括对机械设备运行状态的监测、诊断(识别)和预测三个方面。
其中,状态监测也被称为简易诊断,一般是通过测定设备的某些较为单一的特征参数(如:振动、温度、压力等)来检查设备运行状态,再根据特征参数值与门限值之间的关系来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态。
如果对设备进行定期或连续的状态监测,就可以获得设备运行状态变化的趋势和规律,据此就可以预报设备的未来运行发展趋势,也就是人们常说的趋势分析。
诊断(识别)则不仅要掌握设备的运行状态和发展趋势,更重要的是查找产生故障的原因,识别、判断故障的严重程度,为科学检修指明方向,这就是人们常说的精密诊断,设备状态监测与设备故障诊断可以从以下两个方面来理解。
1.设备状态监测以监测设备振动发展趋势为手段的设备运行状态预报技术。
2.设备故障诊断以分析设备振动主要特征为手段的设备运行故障诊断技术。
设备故障诊断技术是以设备为对象,采用多种现代化科学成果而形成的一门综合性学科。
它涉及了传感器技术、信息采集技术、信息处理技术、识别理论、预报决策、计算机诊断技术及有关机械设备的专业技术与理论。
第二节:故障诊断的目的机械设备故障诊断的根本目的就是要保证设备的安全、可靠和高效、经济地运行,具体来说就是:1.及时、正确、有效地对设备的各种异常状态和故障状态作出诊断,预防或消除故障;同时对设备的运行维护进行必要的指导。
研究生课程教学大纲课程编号:S292011课程名称:机械故障诊断学开课院系:机电工程学院任课教师:刘文艺先修课程:机械工程测试技术,信号处理适用学科范围:机械工程学时:36 学分:2开课学期:2 开课形式:讲授课程目的和基本要求:本课程的授课对象是机械设计制造及其自动化专业硕士研究生,属机械类专业的专业选修课。
开设本课程的目的是研究以振动、噪声测量为基础、以信号处理和分析为手段的机械设备状态监测、故障诊断和故障预测的理论、方法以及技术。
该课程研究的内容为机械系统动态信号处理与分析及以上内容在典型机械零部件运行过程中的状态分析与识别。
在本课程中,培养学生利用所学知识正确分析与判断典型机械零部件运行过程中的状态的技能,并了解掌握故障诊断知识的更新及发展动向。
课程主要内容:本课程主要介绍机械故障诊断的基础理论和工程应用,阐述机械动态信号数学变换的本质、物理意义和工程背景。
内容包括信号的时域分析、频域分析、时频域分析,基于小波变换和第二代小波变换、模型以及动力学机理的故障诊断方法,故障微弱信号的随机共振、循环平稳理论以及盲源分离诊断技术,智能诊断与状态评估、典型故障诊断系统、远程监测诊断系统以及故障诊断标准(振动与噪声)等。
通过课程的学习,旨在使学生理解和掌握机械监测诊断领域的基础理论和方法及系统深入的专门知识,提高独立解决工程实际中设备运行维护与维修问题的能力,培养学生的科研创新能力。
课程主要内容如下:第1章绪论机械故障诊断的课程概述、机械故障诊断的意义、机械故障诊断的国内外研究现状、基础和关键科学问题及发展趋势分析。
第2章特征信号检测信号分析基础、数据采集与数字信号处理、工程信号分析基础、信号处理方法。
第3章动态系统特性的时域分析随机过程的基本概念及其数字特征,线性时间序列模型分析及其应用,工况状态变化趋势性模型分析,时间序列的预报信号的典型时域分析方法如时域统计分析、相关分析知识介绍。
第4章动态系统特性的频谱分析周期信号的傅里叶级数及频谱,非周期信号的傅里叶变换原理,傅里叶变换的周期性与离散性,频谱分析和FFT算法、相干分析、频谱细化分析、倒频谱分析、信号调制与解调分析、全息谱理论和方法介绍。
第1章机械故障诊断技术绪论随着现代工业及科学技术的迅速发展,生产设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化,设备在生产中的地位越来越重要,对设备的管理也提出了更高的要求,能否保证一些关键设备的正常运行,直接影响到一个行业发展的各个层面。
现代工业生产,一旦因故障停机,损失将十分巨大。
因此,设备诊断这一技术,日益引起人们的重视,并在理论和实践应用方面得到了迅猛的发展。
1.1 机械故障诊断的基本概念、研究内容和分类1.1.1故障的定义和分类关于机械设备故障(Fault)这一概念,目前并没有一个严格、统一的定义。
基于不同的文献资料或不同的应用环境往往有不同的解释。
按照国标(GB3187-82)的规定,给定层次级上的子分系统的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”,或者说,给定层次织上的子分系统的输出与所预期的输出不相符合。
按电子工业部部标(SJ-2166-82)的规定,所谓故障是指:(1)设备(系统)在规定条件下,不能完成规定的功能。
(2)设备(系统)在规定的条件下,一个或几个性能参数不能保持在规定的上下限值之间。
(3)设备系统在规定的应力范围内工作时,导致设备(系统)不能完成其功能的机械零件、结构件或元器件的破裂、断裂、卡死等损坏状态。
另外,从设备维修的角度,故障被定义为:设备运行的功能失常,或者是设备的系统或局部的功能失效。
从诊断对象出发,故障又可以被认为是系统的观察(测)值与由系统的行为模型所得的预测值之间存在着矛盾。
依状态识别的观点,则定义设备的故障为其不正常状态。
也有的专家认为,设备故障是设备在运行过程中出现异常,不能达到预定的性能要求,或者表征其工作性能的参数超过某一规定界限,有可能使设备部分或全部丧失功能的现象。
美国《工程项目管理人员测试与诊断指南》(AD-A208917)把故障定义为“造成装置、组件或元件不能按规定方式工作的一种物理状态”。
在工程应用中,我们一般习惯于用机械设备的状态来定义故障。