学习项目一机械维护与修理基础知识

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械故障诊断的基本过程和原理,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,3.1.3机械故障诊断的基本方法,(1)简易诊断法简易诊断法指主要采用便携式的简易诊断仪器,如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温仪对设备进行人工巡回监测,根据设定的标准或人的经验分析,了解设备是否处于正常状态。,(2)精密诊断法精密诊断法指对已产生异常状态的原因采用精密诊断仪器和各种分析手段(包括计算机辅助分析方法、诊断专家系统等)进行综合分析,以此来判断故障的类型、程度、部位和产生的原因及故障发展的趋势等问题。,(3)直接观察法传统的直接观察法如“听、摸、看、闻”,在一些情况下仍然十分有效。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(4)振动噪声测定法机械设备动态下的振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系,因此,利用这种信息进行故障诊断是比较有效的方法。,(5)无损检验法无损检验法是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法,它是在不破坏材料表面及其内部结构的情况下检验机械零部件缺陷的方法。,(6)磨损残余物测定法机器的润滑系统或液压系统的循环油路中携带着大量的磨损残余物(磨粒)。,(7)机器性能参数测定法显示机器主要功能的机器性能参数,一般可以直接从机器的仪表上读出,由这些数据可以判定机器的运行状态是否偏离正常范围。,3.2监测与诊断系统,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,机械运转状态与故障诊断的手段,体现在一套完整的装置上,构成一个完整的系统,称为机械状态监测与故障诊断系统。,3.2.1监测与诊断系统的工作过程与步骤,(1)选定敏感参数选定对系统影响最大和最敏感的参数作为系统识别的敏感因子,建立系统的数学模型。,(2)信号采集信号采集就是对监测系统敏感点上的敏感参数的采集。,(3)状态参数识别通过敏感因子的识别,或经过必要的推导计算,将待检模式与样板模式(故障档案)对比,识别待检系统运转状态。,(4)诊断决策及其输出检测与诊断系统对设备当前状态根据判别结果采取相应对策。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-10设备监测与诊断过程,3.2.2简易诊断系统,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-11便携式振动分析仪,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-12声级计,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-13红外点温度计,3.2.3精密监测诊断系统,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-14监测和诊断系统硬件框图,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(1)数据采集系统数据采集系统包括传感器、放大器、滤波器、示波器、记录器、AD接口板及微型计算机。,1)传感器。,2)放大器。,3)滤波器。,4)示波器。,5)记录器。,6)AD接口板。,7)微型计算机。,(2)数据采集系统的工作步骤,1)组态。,2)巡检准备。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,3)数据采集。,3.3旋转机械的振动监测与诊断,旋转机械是各类机械设备中数量最多、应用最广的一类机械,其主要组成部分为转轴组件,转轴组件又称为转子轴承系统或转子系统,它包括转子(轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器等)、轴承(滑动轴承、滚动轴承)、支座(定子、机座等)及密封装置等部分。,3.3.1旋转机械故障的简易诊断方法,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(1)主要测点的布置主要测点应布置在反映转子振动特征最敏感的部位,即轴承的部位。,1)测轴承的振动(绝对值)。,2)测轴位移(相对值)。,图1-15测轴承振动的测点布置,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-16测轴位移的测点布置,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(2)辅助测点的布置对于结构比较复杂的大型旋转机械,有时必须根据具体情况增加辅助测点。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-17电站锅炉离心式给,水泵的振动测点布置示意图,1、3、6、8、9、11垂直振动测点,2、4、7、10、12横向振动测点,5轴向振动测点,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,3.3.2旋转机械的精密诊断原理,图1-18简易诊断与精密诊断过程的比较,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-19模式识别的方法原理,3.4齿轮的故障诊断,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,齿轮箱是各类机械的变速传动部件,在齿轮箱中齿轮本身的故障发生率较高,约占60,采用振动监测对齿轮进行故障诊断是一种行之有效的方法。,3.4.1齿轮的振动机理,3.4.2齿轮故障的振动诊断,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-20齿面损伤引起的振动,a)高频b)低频,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-21齿轮偏心的振动波形,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-22齿轮回转质量不平衡的振动波形,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-23齿轮局部性缺陷的振动波形,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-24齿距误差的振动波形,3.5滚动轴承的故障诊断,轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。,3.5.1滚动轴承常见的异常现象,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(1)落入异物造成的损伤当砂粒和氧化皮等异物落入轴承内部时,会造成旋转体和滚道之间的磨损及产生压痕。,(2)润滑不良造成的损伤当润滑剂不足或润滑剂和润滑方法与使用条件不相适应时,滚动轴承会在很短时间内损伤,产生点蚀、胶合、烧损等损伤。,(3)内外环倾斜造成的损伤各种不能调心的轴承(圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承等),由于轴承和转轴的加工和装配误差,或当轴的挠度较大时,轴承往往会在短时间内即产生表面脱落,或在滚针轴承的滚道和滚动体的端面发生胶合,而在高速旋转时则会出现烧损。,(4)保持架受载造成的损伤在高速下突然增减速度和反复换向运转,保持架往往会受到损伤。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(5)异常推力载荷引起的损伤在长轴的轴承组合设计中,通常是将一端固定而另一端为自由设置,以补偿轴的热伸长变形。,(6)装配不良造成的损伤热装内环时,如加温过高或内环的过盈量不足,就会因内环和轴相对滑动而发生擦伤甚至胶合。,(7)电蚀如在滚动轴承的滚道面与滚动体之间存在漏电电流则会发生电火花,从而使滚道与滚动体的表面局部熔化或退火,严重时会出现凹坑或凸起点。,3.5.2滚动轴承损伤(缺陷)而引起的振动及诊断,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-25轴承偏心时的振动特性,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-26内环有缺陷时的振动,a)振幅被轴的旋转频率调制b)振幅被滚动体的公转频率调制,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-27外环有缺陷时的振动,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-28滚动体缺陷的振动特性,a)振幅受到滚动体公转频率的调制b)振幅未被调制,3.6无损检验法,无损检测法是指在不改变被检测物体的前提下,利用物质因存在缺陷而使其某一物理性能发生变化的特点,完成对物体的检测与评价的技术手段的总称。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,3.6.1超声波探伤检测技术,图1-29脉冲反射法探伤原理,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(1)脉冲反射法脉冲反射法是生产中应用最普遍的一种超声波探伤方法。,(2)穿透法穿透法是根据超声波能量变化情况来判断零件内部状况的,它是将发射探头和接受探头分别置于零件的两相对表面,发射探头发射的超声波能量是一定的,在零件不存在缺陷时,超声波穿透到零件一定厚度以后在接收探头上所接收到的能量也是一定的。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-30脉冲波穿透探伤法示意,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-31连续波法穿透探伤示意,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-32铁磁物质中的磁力线分布情况,1表面横向裂纹2近表面气泡3深层纵向裂纹,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,3.6.2磁粉探伤,图1-33磁化方法,1被测工件2磁轭3线圈4磁力线,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(1)预处理预处理是用溶剂把零件表面上的油脂、涂料和锈去掉,使磁粉能很好地附着在缺陷上。,(2)磁化关于磁化方法前面已作介绍,可根据被探伤零件种类和大小,具体进行选择。,(3)加磁粉磁粉有普通磁粉和荧光磁粉两类,一般使用普通磁粉,只有在有荧光设备的条件下和检测暗色工件时才使用荧光磁粉。,(4)磁粉痕迹的观察磁粉痕迹的观察是在施加磁粉后进行的。,(5)退磁经磁粉探伤后,零件应进行退磁。,3.6.3渗透探伤,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(1)渗透首先将零件除去油污,然后浸入渗透液中或将渗透液涂于工件表面。,图1-34渗透法探伤过程,a)渗透b)清洗后c)吸附d)显像,(2)清洗待渗透液充分渗透到缺陷中后用水或清洗剂把零件表面上的渗透液洗掉,如图1-34b所示。,(3)吸附对零件表面施加一薄层显像剂,由于显像剂的作用,以及由显像剂颗粒构成的多孔状覆盖层形成新的毛细管作用。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(4)显像由于显像剂的吸附作用以及渗透液的扩散作用,使渗透液的散布范围扩大,如图1-34d所示。,(1)工件预处理清除工件表面的油污、将工件进行干燥处理。,(2)浸涂渗透液零件在渗透液中浸泡的时间应不小于30min;当向零件表面涂抹渗透液时,应用质地柔软的毛刷或海绵材料在零件上涂抹34次,每涂抹一次应在空气中停放1.52min。,(3)除去零件表面的渗透液渗透进行完毕后,应尽快除去表面上的多余渗透液。,(4)在零件表面涂白色显像剂显像剂可用毛刷涂抹或用喷枪喷涂,厚度要薄而均匀。,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,(5)观察缺陷痕迹一般可在正常室温下(1821),涂抹显像剂56min后即可显现出缺陷,当温度偏低时,可适当延长时间。,3.6.4射线探伤,图1-35X射线的产生,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,2. X射线、射线及其检测装置,4.射线检测(照相法)的特点和适用范围,3.7机械故障诊断的油样分析技术,在机械设备中广泛存在着两类工作油:液压油和润滑油。,3.7.1磁塞检查法,3.7.2颗粒计数器方法,3.7.3油样光谱分析技术,3.7.4油样铁谱分析技术,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,图1-36直读式铁谱仪的结构和工作原理,a)工作原理b)结构,1、2光伏探测器3磁铁4光导纤维5白炽灯光源6接油杯7放大电路,8数显装置9压块10沉积管11毛细管,任务3机械故障诊断技术的原理及应用,谢谢!,
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