机械松动故障的诊断

机械松动故障的诊断（精选7篇）

机械松动故障的诊断 篇1

1 前言

机械松动类故障是旋转机械比较常见的一种故障现象, 该类故障的许多特征经常与不平衡和不对中类似, 易造成故障原因的误判断, 给机组的有效维修带来困难。根据故障特征判断机械松动故障的方法能及时有效的识别和诊断出该类故障, 对指导维修、节约维修费用和缩短检修时间具有较高的实用价值。

2 机械松动的故障诊断

2.1 机械松动的故障原因

机械松动主要是指转子支撑部件的联接松动, 即系统结合面存在间隙或联接刚度不足, 造成机械阻尼偏低、机组运行振动过大的一种故障。支撑系统结合面间隙过大, 紧力不足, 在外力或温升作用下产生间隙, 固定螺栓强度不足导致断裂或缺乏防松措施造成部件松动, 基础施工质量欠佳等都是造成松动的常见原因。由于存在松动, 极小的不平衡或者不对中都会导致支撑系统产生很大的振动。机组的振动大小是由激振力和机械阻尼共同决定的, 转子支撑部件一旦松动, 会使联接刚度下降, 机械阻尼降低, 这是松动故障导致振动异常的原因[1]。

如图1所示, 当轴承套与壳体配合具有较大间隙时, 轴承套受转子离心力的作用沿圆周方向发生周期性变形, 从而改变了轴承的几何参数, 影响油膜的稳定性;当轴承座螺栓紧固不牢时, 由于结合面上有间隙, 系统发生不连续的位移[2-3]、

2.2 机械松动的分类

机械松动的故障特征的表现形式很多, 主要可以分为以下三类:

结构框架或基础松动:

其中包括的故障类型有: (1) 结构松动或机器地脚、基础平板和混凝土基础弱 (刚性差) ; (2) 变形或破碎的砂浆; (3) 框架或基础变形 (软底脚) ; (4) 地脚螺栓松动。

其故障征兆为: (1) 振动频谱为工作转速频率占主导; (2) 表现为单一转子的高振动; (3) 振动的方向性非常固定; (4) 每个轴承座的水平和垂直方向的相位差为0度或180度。

由于摇动运动或裂纹的结构或轴承座引起的松动;

包括的故障类型有: (1) 结构裂纹或轴承座裂纹; (2) 支撑脚高度不同引起的摇动运动; (3) 轴承座固定螺栓松动; (4) 轴承松动或零部件配合不当。

其故障征兆为: (1) 典型的径向方向2倍工作转速频率的振动幅值超过1倍工作转速频率的振动幅值的50%; (2) 振动相位不稳定; (3) 不能用动平衡和调整对中的手段降低振动; (4) 振动始终保持工作转速频率和2倍工作转速频率。

轴承在轴承座中松动或两个部件之间的配合不良引起的松动。

故障类型包括: (1) 轴承在轴承座中松动; (2) 轴承内部间隙过大; (3) 轴承衬套在其盖内松动; (4) 轴承在轴上松动或转动。

其故障征兆为: (1) 在振动频谱中存在多个转速频率的谐波频率, 有时高达10Ⅹ和20Ⅹ; (2) 趋向于在松动方向上的定向振动; (3) 产生转速的二分之一倍间隔的频率 (即0.5Ⅹ, 1.5Ⅹ, 2.5Ⅹ, 转速频率等) 或三分之一倍间隔的频率; (4) 相位不稳定; (5) 在径向和轴向的相位差接近0度或180度。

上述三类机械松动故障中, 第一类属于基础松动类故障, 第二类和第三类属于转子支撑部件松动类故障, 其中第二类故障劣化严重时就会发展成为第三类故障, 同时伴随着故障征兆的变化。

2.3 机械松动的故障征兆和诊断方法

根据机械松动的独特故障征兆可以方便的判断出机械松动的故障类型, 但是在故障征兆不是很明显的情况下, 一定要注意松动类故障与不平衡、不对中等故障类型的区别, 针对机械松动的独有的故障征兆和振动敏感参数进行综合判断, 从而准确判断松动类故障。该类故障的诊断依据见表1和表2所示。Á

2.4 机械松动的故障原因及治理措施

机械松动的故障原因与治理措施见表3。

3 故障诊断实例:

某石化公司动力厂一台电机驱动的空压机组, 自试车以来电机的两端轴承垂直方向振动就超标, 机组结构简图如图2所示。机组主要参数为:电机功率3000kW, 转速为2995r/min, 型号YKS6303-2, 压缩机原动机功率:3000kW, 主轴转速10887r/min, 型号3MGL526变速箱传动功率3000kW, 主轴转速2885 r/min, 变速比3.649。在机组空载运转时测得电机各个测点的振动值如表4所示, 站在电机自由端面向电机测其地脚振动值如表5所示。

从表4和表5测得的数据可以看出, 电机的两端轴承的垂直方向振动幅值远高于水平方向振值, 而且同侧地脚的振动值高于轴承的同方向振值, 高振动的方向固定在垂直方向, 电机的左侧地脚振值明显高于右侧, 呈现一种电机基础两侧刚性支撑不一致的状态;从频谱分析仪测得的频谱图可以看出电机两端垂直方向和四个地脚的振动频谱皆为1Ⅹ的工作转速频率占主导, 表现为电机转子的高振动;并且随着机组负荷的增加和运行时间的延长各测点的振值呈上涨的趋势。从相位的变化来看:负荷端的水平和垂直方向的振动相位在80~125度范围内变化, 基本呈现同相位, 而且相位不稳定, 变化差值在40度范围内;频谱图见图4~图11所示。这些故障特征恰与结构框架或基础松动的故障征兆吻合, 而且由于垂直方向的振动值远大于水平方向, 可以初步确定为转子支撑系统薄弱, 并排除了不平衡故障原因;由于该机组安装时采用了激光对中仪对机组轴系进行了精确对中, 达到了“0-0”, 也可以排除不对中故障导致机组高振动。根据GB10068旋转电机振动限值中的规定:转速在1800~3600 r/min范围内刚性安装的电机振动速度有效值不得超过2.8mm/s;电机的刚性安装要求中还规定:在电机底脚上或座式轴承相邻基座的底脚上测得的速度有效值应不超过相邻轴承同方向测得值的50%, 否则认为安装不符合要求。由上述测得的电机的振动数据明显已超过国标10068的规定限值, 可以诊断出电机振动的故障原因为机械松动中的基础平板和混凝土基础弱 (刚性差) , 即安装不符合要求。检修时将电机吊离机座后发现灌浆层与基础钢结构之间的缝隙最大处达33mm, 如图3所示。经过重新灌浆填实缝隙后安装, 电机的振动值明显下降至2.8mm/s以下, 地脚振值也符合了要求。数值见表6和表7。

4 结论

本文通过对机械松动的故障原因, 故障征兆, 敏感参数, 诊断方法和治理措施的理论和实践应用的论述, 证明了根据故障征兆判断机械松动故障的方法的有效性。机械松动作为旋转机械中比较常见的故障类型, 对其进行准确及时有效的诊断对提高维修的效率, 降低维修费用起到了积极的作用, 具有较大的潜在经济效益。

摘要：本文论述了机械松动造成机组振动的故障原因和故障特征, 通过对一台空压机机组的驱动电机松动故障的成功诊断实例介绍, 论证了根据故障特征判断机械松动故障方法的有效性。该方法的使用能准确地得出诊断结论, 对指导现场维修具有积极的作用

关键词：故障征兆,机械松动,故障诊断

参考文献

[1]徐敏.设备故障诊断手册[M].西安, 西安交通大学出版社, 1998.

[2]沈庆根.化工机器故障诊断技术[M].杭州, 浙江大学出版社, 1994

[3]盛兆顺, 尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京, 化学工业出版社, 2008.

机械松动故障的诊断 篇2

1 工程机械液压系统的结构组成。

工程机械液压系统的组成部件主要 10 个部分：①原动机(电动机、发动机)：向液压系统提供机械能;②液压泵(齿轮泵、叶片泵、柱塞泵)：把原动机所提供的机械能转变成油液的压力能，输出高压油液;③执行器(液压缸、液压马达、摆动马达)：把油液的压力能转变成机械能去驱动负载作功，实现往复直线运动、连续转动或摆动;④控制阀(压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀)：控制从液压泵到执行器的油液的压力、流量和流动方向，从而控制执行器的力、速度和方向;⑤油箱及管路：盛放液压油、向液压泵供应液压油、回收来自执行器的完成了能量传递任务之后的低压油液，管路输送油液;⑥过滤器：滤除油液中的杂质，保持系统正常工作所需的油液清洁度;⑦密封件：在固定连接或运动连接处防止油液泄漏，以保证工作压力的建立;⑧蓄能器：储存高压油液，并在需要时释放之;⑨热交换器(散热器)：控制油液温度;⑩液压油：是传递能量的工作介质，也起润滑和冷却作用一个系统中不一定包含以上所有的组成部分，但是液压泵、执行器、控制阀、液压油是必须有的。

浅析煤矿机械的故障诊断与维修 篇3

【关键词】煤矿机械设备；故障诊断技术；维修措施

煤矿机械设备频繁的故障发生率在很大程度上取决于其自身的特点。在煤矿企业中，除了大量的采煤工人，煤矿机械设备是保证煤炭生产的必备条件，并且随着科技水平的不断提高，我国煤矿的机械化程度将日益提高。实践证明，在生产过程中机械设备因各种原因导致的故障频繁发生，严重影响了煤炭的有效生产。

1、煤矿机械设备的特点

（1）工作环境恶劣：极差的照明条件，矿井内无处不在的粉尘、水汽、噪音、有害气体和液体等；

（2）工作条件苛刻：多数机械设备都在高速、重载、振动、冲击、摩擦和润滑不良的工况条件下工作；3工作时间长：绝大多数机械设备都是不分昼夜，常年累月连续运行。

上述诸特点导致了煤矿机械设备频繁的故障和事故发生，其维修工作重要而又艰巨。

2、故障分析中磨损失效分析的重要性

在煤矿机械发生故障的众多原因中，摩擦损失是最主要原因之一。据统计，30%的综采设备事故率中，有90%是由机件失效引起，而其中又有80%是因磨损所致。在煤矿机械中存在各种各样的磨损，送带磨损失效、中部槽磨损失效、钢丝绳磨损失效，以及其它机械零部件的磨损失效等等。

因上述各种磨损失效造成的经济损失数额巨大，并且随着我国煤矿机械化程度的日益提高，机械设备的摩擦学问题也越来越突出，因此，研究磨损失效问题，积极采取主动预防性维护措施，努力把新技术（如耐磨材料的研发、表面工程技术及润滑理论的应用等）应用到煤矿机械的设计、维护中去，解决煤矿机械中的摩擦学问题具有十分重要的意义。

3、煤矿机械的故障诊断技术

3.1振动检测诊断技术

它是根据设备运行时振动信号的时域或频域特性或其特征值的变化规律来分析设备的运行状态和故障的一种方法。这种诊断技术由于能实时地、直观地精确地表征机械动态特征及其变化过程，监测诊断方法简单实用，而被广泛应用。

3.2油液磨屑分析诊断技术

从机械的液压和润滑系统中提取抽样，采用光谱分析、铁谱分析等油液分析技术对油液磨屑粒形状态进行识别或观察油液介质的物理、化学成分的变化，从而判断机械运行状况。

3.3红外测温诊断技术

由于机械磨损、电器结点的烧坏等会造成材料的局部温度升高，从而影响材料的其他性能（如力学性能等）。根据此原理，通过采用温度传感器等，监测机械设备各部位的不同温度或温度变化来分析判断机械设备运行状态。

3.4无损检测技术

无损检测技术是目前应用领域较广的一种技术，它的一大特点是它可以在不损伤被检测对象的条件下来探测检测对象的内部或表面的缺陷。如利用渗透检测、超声波检测、声全息检测、磁粉检测等技术检测材料表面的缺陷，检测内部缺陷的技术有：微波检测、中子检测、射线检测等。当用无损检测技术对煤矿机械设备进行故障诊断时，必须要确定使用哪种检测手段，因此首先要对被检对象的材质、加工过程、缺陷可能的类型作认真地分析。

3.5提高可维修性的措施

3.5.1从机械设备的设计上

（1）简化煤矿机械的结构设计。结合使用环境，通过对设备的功能分析，在能够保证设备完成所要求的使用性能的前提下，最初的方案设计必须考虑有利于维修性这一设备生命周期的环节，尽量简化结构设计，以方便维修作业和降低维修工作量。

（2）可达性设计。可达性包括安装场所的可达性、设备外部及内部的可达性等。当需要进行设备维修时，要能够保证维修人员有充裕的操作空间、并根据可能的维修需要在设备的外部和内部设计能满足人机工程学原理的一些窗口、装置或部件等。

（3）模块化、标准化设计。部件采用模块级设计后，可以大大缩短维修时间，并且更换后的部件可以重新修复备用，提高了部件的利用率，从而节省维修费用。另外，标准化、系列化的部件设计，再加上标准化的维修工具，将利于实施快速维修，并降低维修技术要求。

（4）易识别性设计。由于煤矿机械设备特殊的工作环境，以及零部件的复杂性，零部件的易识别性设计就显得尤为重要。对同一类别的部件或设备采用同一的标记形式（如统一的颜色）可以大大方便维修人员对待更换部件的快速识别。

3.5.2采用现代润滑技术

由前面分析知，磨损失效在机械故障的诱因中占有极大的比重，而机件由于磨损所引起的失效中，又有85%是由于液压系统和润滑系统中的油液遭受到严重污染所造成的。润滑是设备保养维修宗旨中的一个重要方面，因此将润滑理论应用到煤矿机械设备保养维修工作中去，采用现代的润滑技术可以大大减少设备的磨损失效现象，从而降低设备的故障发生率。

3.5.3建立失效模型，找出最佳维修的周期

在对机械设备观察分析的基础上，总结并建立其失效模型，得到“正常—工作—失效—修复”的失效率曲线，然后再对该曲线进行分析计算，弄清楚设备的工作规律，科学的确定维修时间，从而降低维修的盲目性。

3.5.4采用先进的故障诊断和机械维修技术

针对不同机械设备的特点和性能选取一种或多种上面所讲的先进的故障诊断技术，再结合可靠经济的维修技术（如热喷涂技术等），可以让机械维修的质量得以保证。

4、结束语

煤矿机械设备占有煤矿总固定资产很大的比重，做好对其故障分析、诊断和维修工作对于保证其正常有效的运行，提高其利用率，使企业获得最大的经济利益，有非常重要的意义。综上所述，当前煤矿机械设备的维护和故障诊断分析可以更好的为企业的发展服务，它能够降低企业事故的发生率，提高企业安全生产的效率，同时也可以减少企业的维修费用支出，提高企业的利润二所以煤矿企业要想更好的实现自身发展，就要加大对机械设备的维护，及时发现故障，做到早发现、早处理，从而提高企业自身的生产效益，促进煤矿企业更好更快的发展，最终实现生产的目的。

参考文献

[1]谷裕，杨金波.浅谈煤矿机械设备的维修[J].甘肃科技，2005，21（3）：129-130.

[2]韩永海.煤矿机械维修性的初探[J].煤矿机械，2005，（6）：114-115.

[3]刘捷.煤矿机械设备的失效及维修[J].煤矿机械，1999，（6）：64-65.

裂纹型机械设备松动故障诊断 篇4

一、机械设备松动类型

1. A型结构框架或基础松动

结构框架或基础松动类松动包括:结构松动或机器地脚、基础平板和混凝土基础弱;变形或砂浆破碎;框架或基础变形;地脚螺栓松动等。这些松动现象较明显, 且破坏力大。A型松动故障的振动频谱主要存在1X转速频率 (图1) , 因此常被误诊为不平衡和不对中, 区分就在于不平衡和不对中大的振动往往只限于一个转子, 而松动引起很多部位振动加大。

2. B型由于摇动或开裂的结构或轴承座产生的松动

这种类型产生的原因包括:结构裂纹或轴承座裂纹、支承脚高度不同引起摇动运动、轴承座固定螺栓松动、轴承松动或零部件配合不当等。这些松动现象也可以观察到, 但内部件配合问题只有通过拆检来查找验证。可通过更换断裂部件、调整不适当部件的配合情况、紧固螺栓等来减少振动。该类型松动往往存在多倍转频谐波, 且振动幅值有些不稳定。根据裂纹出现部位不同, 一般径向或轴向的2X转频幅值与1X转频幅值相近甚至高于1X转频幅值时, 则认为可能有此类故障发生 (图2) 。

3. C型轴承在轴承座中松动或两个零部件之间配合不良引起的机械松动

C型机械松动包括:轴承在轴承座中松动、轴承内部间隙过大、轴承衬套在其盖内松动、轴承在轴上松动或转动。该类机械松动是最常见的机械松动故障, 主要特征为:振动频谱中有高倍转频谐波, 有时会高达10X或者20X转频的多个转频的谐波频率。如果谐波频率的振幅明显, 也会产生转速的二分之一或三分之一倍间隔频率 (图3) 。这类机械松动趋于定向振动, 振动幅值相对较高。

二、B型机械松动故障诊断

1. 风机叶轮裂纹故障

(1) 前期检修及现场平衡处理

武钢某厂5流2#蒸汽风机在2014年7月9日进行检修, 其中包括紧固处理, 联轴器对中检查处理及各项间隙检查处理等, 从而排除了一般性松动和不对中故障。此后诊断员对其风机转子进行振动测试及动平衡。通过D300数据采集器测得数据, 测点图如图4, 径向振动频谱主要为1X转频, 符合不平衡特点, 初始不平衡量为测点1H幅值3.63mm/s, 相位3.8, 测点2H幅值7.19mm/s, 相位为352, 悬臂风机在做平衡时校正平面A对2#测点的振动比较敏感, 校正平面B对1#测点的振动比较敏感。1#测点和2#测点振动幅值相差较大, 所以做平面A动平衡。测试测点2振动值7.2mm/s, 对测点2进行动平衡。A面加试重488g, 振动值 (不平衡量) 降至2.4m/s, 后保留试重, 加配重755g, 振动值 (不平衡量) 降至0.22mm/s。

(2) 振动分析

(1) 1#测点轴向振动分析, 其时域波形图及频谱图见图5、6。

振动分析:如表1所示, 1#测点轴向振动频谱和波形分析可以知道该测点平衡后残余振动较大, 突出表现在1倍频和2倍频相近并都较大, 由于检修前排除了一般性松动和不对中情况, 后续又排除了失衡故障, 因此该振动可能为裂纹引起的松动故障造成。

(2) 1#测点垂直振动分析, 其时域波形图及频谱图见图7、8。

振动分析:1#测点垂直振动频谱和波形分析可以知道该测点突出表现在1倍频和2倍频都较大, 并且2倍频远大于1倍频, 由于排除了不对中情况, 因此该振动极有可能为裂纹引起的松动故障造成。

2#测点的垂直、轴向振动和1#测点的垂直、轴向振动波形和频谱基本一致, 而这两个测点的水平方向振动通过现场平衡以后都有很大的下降。因此可以推断该系统存在裂纹现象。通过再次检查, 发现该风机转子存在严重裂纹。此次诊断避免了一次重大事故。

2. 电机轴承裂纹故障

2014年8月6日, 对该厂1#煤气风机在高速工作时进行振动测试分析。电机转速:2 950r/min。该煤气风机轴承座振动幅值见表2, 振动测试的布点如图9所示, 测点1水平、垂直方向频谱图见图10。

根据频谱图分析, 转频的1倍频、及其多倍频都存在, 符合机械松动的频谱特征, 且测点1反映了2X转频超高1X转频而占主导地位, 符合B型机械松动的特征频谱, 且测点1、测点2径向振动相差不大, 而测点2轴向方向振幅7.98mm/s, 因此诊断员对现场建议开盖检查轴承情况, 2014年8月7日停机对该轴承进行了拆检, 发现轴承出现了明显裂纹。

三、结语

通过机械松动的三种类型介绍及裂纹型松动的故障案例分析, 有效区分了B型机械松动故障的诊断, 对此类机械松动故障的诊断具有指导意义。

参考文献

[1]王江萍.机械设备故障诊断技术及应用[M].西北工业大学出版社, 2001.

机械松动故障的诊断 篇5

在很多高校，机械故障诊断学已经成为机械工程、仪器仪表和能源动力等学科专业研究生培养体系中一门重要的选修课程，有些高校甚至还把该课程列为必修课程。我校近几年作为选修课开设了这门课程，但在该课程的教学过程中，主要还是从理论来到理论去，在理论联系实际方面还有许多工作要做。为了提高学生对该课程在工程实践中应用的认识，并提高教学质量和效果。我们提出了新的教学改革思路，主要包括是增加学生讲解环节、讨论环节、与工程实践相结合及实验教学等环节，并且对课程的考核方式也进行了改革。期望这些教学改革可以显著提高这门课程的教学效果，使得其在研究生的就业及工作中能够真正的发挥作用。

一、机械故障诊断学教学现状

目前，在机械故障诊断学的教学过程中，存在不少问题，其中的主要问题如下。

1.内容广泛。机械故障诊断学是多学科综合的课程，与数学、信号处理、传感器、人工智能等学科关系密切。本课程主要包括：信号检测、动态系统分析、故障诊断的人工智能方法、故障诊断的工程应用等，知识面非常宽广。因此，理论性非常强，我们以前讲授这门课程的时候，也都是特别注重理论，所以教学效果还有待提高。

2.学生基础薄弱。机械故障诊断学是为动力机械与工程专业的研究生开设的一门专业选修课，但是学生以前本科所学专业基本上都是热能工程或机械制造及其自动化专业。对于在故障诊断中占有重要地位的振动基础、传感器等的基础知识几乎都不具备。因此，从一开始，学生在听课的时候就感觉非常难，例如对于时域中的时间序列模型预测及频谱分析中各种频域概念很难理解。此外，有不少同学还没有接触过Matlab软件，或者说对此软件还是一知半解，课程后面的一些作业都很难完成。

3.与工程实际结合不紧密。以前在教学过程中，我们主要强调理论知识的讲解，和工程实际的结合不是非常紧密。因此，很多理论知识，即使学生学习过了，也不知道在工程实际中有什么用处。理论教学与工程实际仍然存在一定的距离。

4.缺少实验教学环节。在以前的教学环节中，由于缺少实验设备，没有安排实验教学环节。因此机械故障诊断总归是纸上谈兵。

5.考核方式单一。本课程一直以来都是采用大作业的形式进行考核，学生往往在交作业的前面几天进行突击，写出来的报告要么是格式不符合要求，要么就是大段地抄袭参考文献资料。

以上这些问题在机械故障诊断学课程的教学过程中，一直存在。因此，这也是我们在该课程的教学改革过程中，需要重点解决的问题也是亟待需要进行改变的现状。

二、补充讲解基础环节

针对很多同学的故障诊断方面的基础较薄弱的情况，在本课程的绪论课之后，安排了一二次课，用来讲解与故障诊断直接相关的振动基础、传感器知识及Matlab仿真的一些基本知识。讲解的内容不要求非常全面，而是着重介绍一些基础知识，特别是这些知识在故障诊断方面可能的应用，例如：振动中三类问题、频响函数、振幅的几种表现形式等。传感器的基本知识。此外，对于在故障诊断仿真研究中具有重要地位的Matlab软件中的Simulink及后面将要用到的若干工具箱的应用进行了一定的介绍。通对这些基础知识的补充，同学们对于后面碰到的内容不会感觉太突兀，可以快速领会并且直接应用到后续的学习内容中去。

三、增加学生讲课环节

为了在教学过程中，充分调动学生的学习积极性，在这门课程中能够做到学有所得，学有所用，我们专门安排了学生讲课的环节。由于选这门课程的研究生人数不多，从操作上来说，是比较可行的。首先选取了重点内容，例如：作为最重要的故障诊断基础的时域分析和频域分析;作为现代智能故障诊断代表的模糊诊断方法、神经网络诊断方法、专家系统等。选取的内容还可以根据学生的人数进行相应的调整。布置安排学生进行讲课，给予学生充足的准备时间。现有的实践表明，学生在教学过程中，体现了良好的积极性和主动性。大部分讲课的学生都能够做到充分准备，采用ppt形式或者板书的形式进行讲解。而且他们在讲解的过程中，还能够查找相应的文献资料，从而自己对所讲的这部分内容在故障诊断实践中有了非常深刻的认识。实践证明学生讲课环节对于主讲的学生可以起到非常好的作用，该学生对于这部分内容的掌握非常扎实，大作业也绝大部分同学都是选择与自己讲过内容想过的题目，来完成本课程的大作业。

四、增加讨论环节

尽管学生讲课环节，对于主讲学生，可以充分发挥主观能动性，并取得较好的学习效果。但是对没有参加讲课的学生，由于没有认真准备，所以学习的效果比较有限。为此，我们在增加学生讲课环节的同时，特意增加了讨论环节，希望能够弥补学生讲课环节的不足。讨论环节的内容可以有两种选择：一种是在教师所讲授内容的基础上，提前安排每一位同学准备讨论内容。第二种在学生讲课环节的基础上，对于某些非常重要的内容，要求主讲学生认真准备讲课，而其他同学也要认真准备，并进行讨论。在课程的教学过程中，可以在模糊诊断方法、神经网络诊断方法及故障诊断实例教学部分等安排讨论环节。实践证明，讨论环节可以很好地避免学生的学习惰性，经过提前准备，学生对于一些需要讨论的内容可以掌握得比较扎实。而且这种讨论环节可以在教学过程中经常进行，从而不断地敦促学生积极参与。

五、增加与工程实践相结合环节

由于本课程与工程实践实际结合非常紧密，为了避免在课程的讲授过程中，过于强调理论知识，从如下几个方面增加了与工程实际相结合的教学活动。

1.在理论教学过程中，不断将理论知识在工程实践中的实际应用介绍给学生。在绪论的教学过程中就使用一个水轮机故障诊断系统引起学生的注意力和兴趣，并且给学生简单介绍Open Predictor故障诊断系统。例如在介绍故障树诊断方法时，介绍了船舶碰撞故障树的实例分析。

2.要求学生自己针对某一方面的.内容，查找具体的实例应用。例如在模糊诊断方法的学习过程，要求同学们介绍自己所查到的模糊诊断方法在实际工程实践中的实例。

3.尝试在教学环节中采用项目教学法，例如在故障诊断实例部分的内容，教师可以对旋转机械的故障诊断系统、齿轮故障诊断、轴承故障诊断采用项目教学的方式进行讲解和介绍。

六、添加实验教学环节

尽管采取了多种措施对机械故障诊断学课程进行了教学改革，但是实验教学环节还是必不可少。以前没有开设课程实验是由于缺少实验设备。现在已经具备了基本的故障诊断实验设备，因此，为了加强理论联系实际，我们在教学过程中添加了实验教学环节。实验内容选择旋转机械故障诊断中比较常见的齿轮故障诊断及轴承故障诊断。而且把实验安排在课程相关教学内容之后，希望学生能够将理论知识与实验教学内容相结合。实验教学，使得学生对于故障诊断的整个过程，从布置传感器、数据采集、信号处理、诊断分析、诊断报告等方面有个深刻的认识。这一点是其他教学过程学生所得不到的训练。

七、考核方式多样化

由于本课程以前的考核方式过于单一，仅仅依靠课程结束后学生所提交的大作业。由于这种大作业的形式较好，对于研究生综合素质的提高具有一定的作用。因此，在本课程的教学改革过程中，仍然继续保留写报告的大作业形式。但是，在教学改革中，将显著提高大作业的要求，例如：对题目的要求有明显限制、要求字数要求、参考文献的篇目要求显著提高。而且，特别鼓励在大作业中加入针对具体问题所进行的故障诊断研究。大作业所占的比例要求，从原来的100%降为60%。除此之外，将学生在课堂表现、作业情况、讲课环节、讨论环节和实验环节等的表现纳入本课程的评价体系中，这几项所占分值比例为40%。结果表明，这样对学生将会产生一定的压力，从而在各个不同环节中都能够积极投入，从而提高了教学效果和质量。

八、结论

机械松动故障的诊断 篇6

【关键词】汽车机械；故障；诊断技术；智能化

汽车机械故障在汽车总体故障中占有很大比例。汽车机械故障对汽车的性能造成的影响也比较大，包括影响汽车的安全性、稳定性、操纵性及动力性等，严重会造成安全事故的发生，给驾驶人造成人身伤害。

1.传统的汽车机械故障诊断技术

传统的诊断方法有经验诊断法、通过仪器测量诊断法、利用大型检测诊断设备诊断法、车载自诊断法、诊断仪诊断法及计算机诊断等。

经验诊断法是最早而且最常用的一种机械故障诊断方法。它主要是依靠维修人员通过积累的维修经验对车的异常情况进行诊断。这种方法的缺点是费时费力而且准确度差。

利用仪器和大型诊断设备诊断技术提高了故障诊断的准确度的诊断速度，而且利用诊断设备可以记录存储故障情况，便于故障诊断经验的积累，但是这种方法投资比较大，尤其是大型诊断设备。

车载自诊断是汽车机械故障诊断智能化的标志。它是利用智能化的控制装置时刻监测汽车的相关数据是否偏离正常的设定值来判断汽车的故障情况。维修人员可以通过车载监测装置的提示迅速确定故障位置并将其排除。这种方法的缺点在于监测传感器的检测范围有限造成只能诊断部分故障。

诊断仪诊断法和计算机诊断法是目前比较先进的诊断技术，具有高智能化和准确度高的特点。随着技术逐渐成熟，这两种方法的应用越来越广泛。

2.汽车机械故障的诊断原理

汽车零部件的磨损、变形、断裂、腐蚀及老化的因素是造成汽车机械故障的主要原因。汽车机械故障的主要特征表现在振动异常、响声异常、温度异常、及运动副轨迹异常等。根据汽车的不同部位，故障表现的特征也有差别。车轮轴承及转向操纵机构的机械故障表现为其几何特性的改变；发动机气缸活塞组、冷却系统、润滑系统及轮胎气压的故障变现为部件的密闭性改变；汽车点火系统、发电机转速系统、电系统及灯光系统的故障表现为电光热的状态参数的改变；传统系统和发电机的故障表现为车体振动或者声频的改变；发电机供给系统、润呼系统及配合副磨损等的故障表现为润滑机油成分和排气成分的改变。

根据机械故障的特征信号的检测可以确定机械故障的类型及故障部位。主要的机械故障特征信号包括几何信号，压力信号、电信号及物质含量信号。几何信号包括角度间歇、自由行程、工作行程及侧滑量等；压力信号包括气缸压缩压力、机油压力、进气管真空度及轮胎气压等；电信号包括电压、电流、频率、相位、时域特性及频域特性等；物质含量信号包括机油粘度、金属杂质含量、机油中清洁剂含量及排气中特殊气体的含量等。

机械故障特征信号的获取是机械故障诊断的基础。振动传感器是获取振动信号的主要部件，其原理是将机械振动信号转换成电信号来表示振动参数（包括位移、速度及加速度等）。振动传感器包括电涡流式位移传感器、磁电式速度传感器及压电式加速度传感器等。电磁传感器是获取磨粒信号的主要部件，其原理是利用金属颗粒对磁场的扰动转换为对应的电压值，从而确定金属颗粒的尺寸，还可以利用相位的变化确定颗粒是否带电。热电阻传感器和热电偶传感器是温度信号获取的主要部件，热电偶的原理是不同材料的导体或者半导体构成闭合回路，两导体的温差会使其产生电压，从而将温度信号转换为电信号；热电阻是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特征。

机械故障特征信号的分析是机械故障诊断的关键。特征信号的分析包括信号的预处理，时域分析及频域分析等方法。信号的预处理包括模拟信号的滤波、A/D转换及直流分量分离和数字信号的异常值处理。模拟信号滤波的目的是滤去噪声，消除干扰信号。时域分析法包括统计分析法、无量纲指标分析法、相关累积分析法及模型分析法等。频域分析法包括傅里叶分析、倒谱分析及小波分析等。经过特征信号的分析后，最终对故障做出诊断。常用的诊断方法包括残差分析法、距离分类法及逻辑判别法等。这几种故障诊断的方法的原理是根据不同故障特征确定一个对应的数学模型，然后通过观测模型本身参数的变化来判定系统的工作状态。

3.现代机械故障诊断仪

本文经过故障诊断原理的阐述，结合现代通信技术、检测技术及计算机处理技术等，提出了一种现代机械故障诊断仪的设计。

3.1硬件设计

诊断仪硬件部分包括计算机、微机控制系统、通讯模块、按键显示及检测接口等。诊断仪处理系统采用嵌入式的设计方法。诊断仪和汽车ECU之间的通信采用OBD—II通信模块，其设计原理为通过电压比较器来完成各总线协议与计算机之间的电平转换。总线通信采用CAN协议通信，其特点主要体现在成本低、极高的总线利用率、具有可靠的错误处理和检错机制及传输距离长等。

3.2软件设计

根据检测诊断任务的需要，软件系统完成的任务包括基本的操作功能（键盘及显示等）、故障诊断功能及数据传输。软件系统主要包括主函数模块、通信模块及诊断模块等。

主函数模块是软件的核心，主要负责各子函数之间的调用和任务分配。通信模块的主要任务是接收、识别及发送信号，包括收发函数和协议识别函数。收发函数由接收字节函数、发送字节函数、接收命令函数及发送命令函数四部分组成。协议识别函数的方法是发送特定的校验码与读取到的信息进行比较，若相同，则认为找到该协议，若不同，则认为找不到该协议。诊断模块包括传统的诊断模块和智能模块。诊断模块由读取故障码函数、清楚故障码函数、及读取数据流函数组成。

4.汽车机械故障诊断技术的发展趋势

随着汽车功能和结构的复杂程度加大，自动化程度的提高，针对汽车机械故障诊断技术的要求也越来越高。诊断技术的发展主要体现在以下几个方面：

4.1多功能化和人性化

车载自诊断系统和车外诊断仪的配合使用将越来越广泛。车载自诊断可以及时地监视汽车的行驶情况并记录故障数据，为汽车维修中心或安全部门提供汽车的实况数据，就像飞机的黑匣子一样。车外诊断仪将日趋人性化，例如易于操作、携带方便及价格便宜等。

4.2诊断智能化

诊断的智能化的主要体现为现代人工智能与诊断理论的结合。现代人工智能包括神经网络和专家系统等。神经网络可以有效的组织和运用积累的经验知识进行故障的诊断。目前神经网络应用于故障诊断的研究范例是BP神经网络在汽车故障中的应用。相对于神经网络，专家系统适合用于解决需要大量准也知识的问题。其实两者的结合是未来人工智能在故障诊断应用的发展方向。

4.3诊断信息的网络化

诊断信息的网络化可以实现各种车型故障资料的共享，维修人员不仅可以通过网络获得这些信息，而且可以网络平台传递诊断信息和维修经验，提高维修效率。随着无线通讯技术和电子技术的发展，远程故障诊断将成为可能。 [科]

【参考文献】

[1]肖云魁.汽车故障诊断学[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[2]王凯军.汽车性能综合检测与故障排除方法[J].汽车维修技术，2009，33（10）：85-87.

机械松动故障的诊断 篇7

关键词：煤矿 机电设备 机械故障 检测诊断技术

0 引言

随着煤矿行业的发展，对于机电设备的运用越来越多，其影响在不断上升的同时用于该项之上的维护费用也随之增加。发生机电故障，轻则造成企业的巨大的经济损失，重者引发重大安全事故，影响工作人员的人身安全。因此就要求要不断的提高设备运行的安全性和稳定性，而将故障检测诊断技术运用其中，将能够有效的解决上述存在的问题。

1 发展简述

故障检测诊断技术，通过对设备运行当中的状态、故障等的检测和诊断，进而对设备的运行进行监管。该技术最早应用在机械设备的运行生产检测当中，针对故障的检测和诊断，一方面进行实时监测，方便有关工作人员能够及时掌握运行状况，另一方面则是检测异常状况，并且对存在的故障进行分析和判断，以及进行隔离处理。我国在这方面的探究还处在初级阶段，但实际的应用已经十分广泛了。随着煤矿行业的发展，该技术的成功应用，将进一步的推动煤矿行业的前进，提高设备的寿命周期，降低企业成本，从而达到提高企业经济效益、社会效益的目的。

二十世纪八十年代初期，我国开始正式步入该项技术的研究当中。最初所运用的有关设备基本只能依靠进口，同时只有部分大型企业，技术、资金等方面较为雄厚的企业才能够应用。随着在该项技术之上的研究增多，和近几年的发展，我国在该技术之上进步十分明显且巨大，取得了不少的研究成果。比如重庆大学的CDMS故障诊断与模态分析系统、MMMDO3微计算机化旋转机械状态监测故障诊断装置等。在该技术广泛应用到煤矿机电设备之上的今天，还需要进一步的扩大应用范围，同时不断进行改进和完善。

2 应用分析

2.1 在提升机之上的应用 作为整个煤矿工作当中的一个重要设备，在其的运行当中，以下两种故障发生几率最高。第一，硬故障。这种故障主要是由于在设备的操作当中，对于一些本应该受到限制却因为各种因素超出限制，进而出现硬故障。针对这类故障，通常通过维护其保护装置进行处理。第二，软故障。对于该故障的检测，通常需要从运行参数之上着手，通过详细的分析诊断，最终判定软故障。一般情况之下，硬故障发生前兆就是软故障，因此需要提高软故障之上的检测诊断能力。

以矿井提升机中双筒体提升机设备的松绳故障作为例子，该项故障最为容易发生，极大的影响了设备运行的安全性和稳定性。主要利用一种简单的检测装置进行检测和诊断。具体操作就是，将小磁钢在天轮之上安装一周，同时选择合理区域安装传感器，便于检测其转速。则在该设备正常运行的前提之下，天轮的转速将不会存在差异性，与此同时，通过传感器的测试结果，两个天轮数值基本相同。反之，如果出现了松绳故障，那么天轮之间的转速将存在一定的差异性，而且传感器的数据也不会一致。当传感器通过分析和计算确认其数据差异之后，将会发出报警信号，并且以此作出刹车处理。以保障该故障的发生不会影响其他设备，或者尽力降低不利影响。

2.2 在通风机之上的应用 针对通风机的检测诊断，主要是用于主风机之上。具体说来就是集中检测KFC-A通风机，或者是FJZ矿井主风机在线监测与故障诊断仪等仪器设备。首先针对FJZ矿井主风机，主要立足于针对该装置的一体化检测诊断功能实现。该检测诊断系统的核心是8098，在实际的运用当中能够有效的进行在线检测，同时针对该设备存在的故障进行诊断。其主要能够进行风机振动烈度、风量、风机轴温等检测。并且在诊断出故障之后及时报警，还可以进行打印。除此之外，能够分析检测数据，然后根据具体情况进行智能诊断。将有效的控制故障造成的不利影响，提高其运行安全性。

针对采煤机的故障检测诊断当中，具体的检测过程是根据左右摇臂、机身外围等检测单元实现。针对煤矿矿用高压一步电动机进行检测诊断，就可以根据人工神经网络、模糊逻辑等技术进行，最终实现及时掌握故障情况，确保其运转的稳定性和安全性。具体有两种方式进行检测和诊断，首先是局部放电检测，能够有效的测定绝缘剩余寿命信息，诊断定子的不同故障。其次是电流高次谐波检测。其针对接地性和非接地性两类，所运用的方式也存在差异性。最后是磁通检测。通过对磁通在径向与切向之上的分量变化，进而断定定子故障。

3 结束语

我国煤矿机电设备机械故障检测诊断技术的研究，比之国外起步较晚，整体水平也相对落后。然而随着近几年的发展和广泛的应用，该项技术已经为煤矿机电的运用提供了良好的保障，使得有关工作人员能够及时掌握运行状况，提高对设备的维护效率。进一步的降低企业在设备之上的成本费用，同时不断的提高设备运行的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]温勇.煤矿机电设备管理中机械故障检测诊断技术的应用分析[J].机电信息，2013，06：107+109.

[2]殷华.论故障检测诊断技术在煤矿机电设备中的应用[J].科技风，2013，08：67.

[3]李旭东.论煤矿机电设备中故障检测与诊断技术的应用[J].科技致富向导，2013，05：308+350.