機械設(shè)備的故障診斷參數(shù)性質(zhì)及選用原則
故障征兆又稱為故障癥狀，是指機械設(shè)備發(fā)生故障時所表現(xiàn)出來的各種現(xiàn)象。如動力系統(tǒng)故障的癥狀有功率下降、燃料消耗增大、排氣管冒濃煙、起動困難、漏油、漏水甚至不能起動；傳動系統(tǒng)故障的癥狀有振動異常、噪聲增大，掛不上擋、離合不清、滑輪不能保持預(yù)定的運動規(guī)律、效率下降、傳遞平穩(wěn)性逐漸遭到破壞、以致失去傳遞動力的作用；液壓系統(tǒng)故障的癥狀一般是達不到預(yù)定的壓力或壓力分布、效率下降、異常的振動與噪聲、發(fā)熱、漏油等；行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障的癥狀常常是出現(xiàn)撞擊聲、跑偏、轉(zhuǎn)向不靈等。
以上這些變化多端的故障跡象主要分為6類：
1．總體性能的變化
這是一種十分明顯的常見故障跡象。如挖掘機、裝載機的班生產(chǎn)量下降；車床、刨床的加工精度降低；柴油機油耗量與輸出的關(guān)系發(fā)生變化等。這些故障跡象十分明顯，容易察覺。但其形成原因比較復(fù)雜，在進行故障診斷時必須認真分析，才能正確判斷故障的部位及其原因。
2．振動異常
機械設(shè)備的振動是機械設(shè)備在運行過程中的一種屬性，即使是最精密的機械在運轉(zhuǎn)過程中也不可避免要產(chǎn)生振動。但機械設(shè)備在正常狀態(tài)時振動參數(shù)的數(shù)值在允許范圍內(nèi)。如果機械設(shè)備振動發(fā)生異常，一定是由故障引起的。
如轉(zhuǎn)子不平衡可引起徑向上的振動加大，軸線不重合會引起軸向上的振動加大，潤滑油逐漸減少可發(fā)生激烈的、不穩(wěn)定振動等。這種故障跡象反映了機械設(shè)備工作狀態(tài)的變化，是機械設(shè)備故障診斷的重要信息。因此，研究和分析機械設(shè)備產(chǎn)生振動的特征及其變化，可以對機械設(shè)備的故障進行診斷。
3．聲響異常
機械設(shè)備處于正常的技術(shù)狀態(tài)時，在運轉(zhuǎn)過程中能夠聽到的僅是一些均勻而輕微的聲音。如果在機械設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中伴隨著其它雜亂而沉重的聲響，如連續(xù)或間隙發(fā)出沉重的“當(dāng)、當(dāng)”金屬敲擊聲，發(fā)出短暫而清晰的“嘎，嘎”聲響或發(fā)出連續(xù)的金屬摩擦聲等。這些機械設(shè)備運轉(zhuǎn)聲響異常標(biāo)志著機械設(shè)備的正常技術(shù)狀態(tài)巳發(fā)生變化。
異響故障不僅所涉及的范圍相當(dāng)廣泛，而且經(jīng)驗表明；凡是聲響沉重并伴有明顯振抖現(xiàn)象的多屬嚴重故障，預(yù)告機械設(shè)備可能發(fā)生機件創(chuàng)傷性事故。所以，聲響異常足機械沒備技術(shù)狀況不良的有力證明。對噪聲異常的故障跡象必須認真對待，仔細檢查，正確判斷。
4．過熱現(xiàn)象
過熱現(xiàn)象通常發(fā)生在發(fā)動機、變速器、制動器、軸承等部位，在正常上作狀態(tài)下，無論機械設(shè)備工作多長時間這些部能都應(yīng)保持一定的工作溫度，，如果這些部位的溫度超過了規(guī)定的工作溫度，即稱為過熱現(xiàn)象，則表明機械設(shè)備的某一部位存在潛在的故障。
如發(fā)動機出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，說明冷卻系統(tǒng)存在故障，變速器或軸承發(fā)生過熱現(xiàn)象多屬缺少潤滑油所造成的。有些過熱現(xiàn)象的故障如不及時診斷并加以排除，會引起機件的燒損或燒熔事故。因此，對過熱這種故障跡象是不容忽視的。
5．磨損殘余物激增
機械設(shè)備中的軸承、齒輪、活塞環(huán)以及缸筒等零件在運行過程中的磨損殘余物可以在潤滑油或液壓油中采集到，油樣中磨損微粒的含量是機件損傷的函數(shù)。測定出油樣中磨損微粒含量的多少可以確定機件磨損的程度。因此，通過磨損殘余物的收集和油樣的分析可以獲得有關(guān)機件磨損故障的信息，這也是故障診斷的一個重要方法。
6．裂紋的擴展
機械零件表面或內(nèi)部缺陷和損傷是導(dǎo)致機械設(shè)備故障的一種隱患，所謂零件的表面或內(nèi)部缺陷是指金屬機件或材料在機械加工（包括焊接、鍛造、鑄造、壓延等）過程中引起的夾渣、疏松、氣孔、砂眼、裂紋等。其中以裂紋缺陷對機件弧度的影響最為嚴重。
近年來，機械設(shè)備的“老化”已作為一個重要的問題被提出來，在“老化”過程中，機件的磨損、斷裂、腐蝕等各種形式的損傷形態(tài)中都會產(chǎn)生裂紋?？梢姡蟛糠止收喜课慌c機件內(nèi)存在各種形式的裂紋有密切聯(lián)系。機件中存在裂紋不一定都會造成故障，裂紋在達到某種尺寸之前完全可能不使機械設(shè)備的工作能力明顯下降。
所以問題不在于裂紋是否存在，而在于這種裂紋是否會很快擴展，而致使機械設(shè)備工作能力下降。不管是機件在加工中形成的裂紋還是在使用中產(chǎn)生的裂紋，當(dāng)機件在變應(yīng)力的長期作用下，裂紋必然會擴展。在裂紋擴展過程中庇變以庇力波形式釋放，當(dāng)釋放出的能量足夠大時還會發(fā)出聲音，這種聲音是裂紋擴展的跡象。采用先進的聲發(fā)射技術(shù)就可以根據(jù)裂紋擴展的跡象診斷由裂紋造成的故障。
二、故障診斷參數(shù)
診斷參教的分類
故障診斷參數(shù)是指用來判斷機械設(shè)備技術(shù)狀態(tài)及故障的有效特征參數(shù)，它可以分為直接診斷參數(shù)及間接診斷參數(shù)。
1)直接診斷參數(shù)：
是指能夠直接反應(yīng)機械設(shè)備故障狀態(tài)的參數(shù)，如機床的加工精度、機械生產(chǎn)率、油泵效率、柴油機功率等，一般來說，直接診斷參數(shù)是比較容易檢測的，但各種參數(shù)指標(biāo)對于機械設(shè)備的早期故障反應(yīng)往往并不很靈敏。如一些主要零件在影響機械設(shè)備性能之前可能就存在缺陷，
但不一定已反應(yīng)到直接診斷參數(shù)上，因此，直接診斷參數(shù)一般難以發(fā)現(xiàn)早期故障。另外，這類故障特征參數(shù)只能用以判斷機械設(shè)備工作能力的強弱，只表明有無故障，而無法判斷故障部位、故障形式及故障原因。
2)間接診斷參數(shù)：
間接診斷參數(shù)是指能夠間接反應(yīng)故障的參數(shù)，也稱二次效應(yīng)參數(shù)。在機械設(shè)備的運行過程中，會產(chǎn)生一些附加的運動特征如振動、噪聲、溫度、電量等，這些特征能夠間接地對設(shè)備的故障狀態(tài)進行反應(yīng)，被稱為二次效應(yīng)參數(shù)。
對于某一個間接診斷參數(shù)，會有不同的指標(biāo)對其描述，如振動的指標(biāo)有位移、速度、加速度；聲音的指標(biāo)有噪聲、超聲、聲發(fā)射；溫度的指標(biāo)有溫差、熱像、溫度場；電量的指標(biāo)有電壓、電流、功率、頻率、相位、電容、電阻、電感等。作為故障信號的二次效應(yīng)參數(shù)很多，如何選擇合理的選擇特征參數(shù)是故障診斷中一個很重要的問題。
2．診斷參數(shù)的選擇原則
對于診斷參數(shù)，應(yīng)本著信息性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、靈敏性、單值性、方便性、安全性、不解體性等原則進行選擇。
1)信息性是指診斷參數(shù)應(yīng)確實能夠包含故障信息，從而反映故障變化情況；
2)經(jīng)濟性是指診斷參數(shù)應(yīng)具有較高的功能價比，即診斷設(shè)備與診斷的經(jīng)濟效益應(yīng)成比例；
3)穩(wěn)定性是指診斷參數(shù)在一定的時間內(nèi)應(yīng)保持穩(wěn)定，否則將引起誤診，并且無法取得一系列的歷史數(shù)據(jù)進行預(yù)測；
4)靈敏性是指診斷參數(shù)對故障應(yīng)較為敏感，實效性要強，以便能夠及時地反應(yīng)出故障；
5)單值性是指診斷參數(shù)最好能夠與一種或少數(shù)幾種故障對應(yīng)，這樣便于故障的判別；
6)方便性是指診斷參數(shù)較容易檢測，從而節(jié)約診斷時間，便于診斷的長期開展；
7)安全性是指該參數(shù)在檢測過程中不應(yīng)有危險發(fā)生；
8)不解體性是指最好對設(shè)備不進行大的拆卸就能進行診斷的參數(shù)。
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