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机械设备故障诊断与测试实验讲稿鹿洪禹名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -第一章概述第一节机械设备故障诊断的意义、目的一、机械设备故障诊断的意义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保证设备的安全运行，消除事故，是十分迫切的问题二、设备故障诊断的目的：1、能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性、安 全性和有效性，以期把故障损失降低到最低水平2、保证设备发挥最大的设计能力制定合理的检测维修制度，以便在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用3、通过检测监视、故障分析、性能评估等，为设备结构改造、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息。

第二节工程机械的一般检测与诊断方法一、工程机械的简易检测与诊断简易检测与诊断就是靠人的感官功能(视、听、触、嗅等)或再借助一些简单仪器、常用量具对机械设备的运行状态进行检测和诊断的过程1 听诊法机械正常运转时，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机械是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声，判断机械内部出现的松动、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2、触测法用人手的触觉可以检测机械的温度、振动及间隙的变化情况用手晃动机件可以感觉出0.1 0.3mm的间隙大小用手触摸机件可以感觉振动的强弱变化和是否产生冲击3、观察法人的视觉可以观察机械上的机件有无松动、裂纹及其他损伤等；也可以通过观察发动机的排烟状况确定发动机工作是否正常；可以检查润滑是否正常，有无干摩擦和跑、冒、滴、漏现象；可以查看油箱沉积物中金属磨粒的多少、大小名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -及特点，以判断相关零件的磨损情况；可以观察机械运动是否正常，有无异常现象发生；可以观看机械上安装的各种反映机械工作状态的仪表，了解数据的变化情况；可以通过测量工具和直接观察表面状况，检测产品质量，判断机械工作状况。

把观察的各种信息进行综合分析，就能对机械的状态及是否存在故障、故障部位、故障的程度及故障的原因，作出判断二、简单仪器检测与诊断借助于一些简单仪器对机械进行检测实际上是扩大了对机械检测的手段范围，并可提高检测的准确性这种检测的方法很多，现举例如下：1、用配有表面 热电偶探头 的温度计测量滚动轴承、滑动轴承、主轴箱、电动机等机件的表面温度，具有判断热异常位置迅速、数据准确、过程方便的特点2、电子听诊器 是一种振动加速度传感器它将机械振动状况转换成电信号并进行放大，检测人员用耳机监听运行机械的振动声响，以实现对声音的定性测量通过测量同一测点的不同时期、相同转速、相同工况下的信号，并进行对比，来判断机械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比如，目前工程机械使用的217 听诊器 就是一种简易故障诊断仪。

3、磁塞法：通过仪器，观察从机械润滑油中收集到的磨损颗粒，实现磨损状态检测的简易方法它的原理是将带有磁性的塞头插入润滑油中，收集磨损产生出来的铁质磨粒，借助读数显微镜或者直接用人眼观察磨粒的大小、数量和形状特点，判断机械零件表面的磨损程度三、故障诊断与测试的现状：由于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；故障诊断与测试技术必须适应现代设备的发展要求；必须朝着自动化、智能化、系统化方向发展：故障自动化智能化诊断系统的发展历史虽然短暂但在机电设备、军事设备等方面已取得了令人瞩目的成就比如：1 波音航空公司研制了诊断微波模拟接口MSI 的 IMA 系统；2 意大利米兰工业大学研制了用于汽车启动器电路故障诊断的系统，3 日本日立公司研究了用于核反应堆的故障诊断系统；4 法国 CGE 研究中心研制的旋转机械故障诊断专家系统DIVA；5 哈尔滨工业大学研制的汽轮发电机组故障诊断专家系统MMMD-2；6 清华大学研制的用于锅炉没备故障诊断的专家系统，等等现测试方法测试技术均已构成系列化、现代化比如：1油液分析技术：1)光谱分析2)铁谱分析2温度检测及红外线监测技术1)温度检测 2)红外线监测3超声探伤技术、X 射线探伤机、工业 CT 检测仪名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -4表面缺陷探伤技术1)磁粉探伤2)渗透探伤3)涡流探伤5 振动诊断6 数控机床状态监测与故障诊断技术7 旋转机械故障诊断1）齿轮故障诊断2）轴承故障诊断第二章仪器设备简介：一、DASP 工程版（多通道信号采集和实时分析软件）提供了强大的数据库和超大的容量，连续示波和采集（三思维采样：可同时进行示波、采样和频谱分析）、时域和自谱FFT 分析功能模块。

1.信号示波和采样具有多通道信号示波器和大容量数据连续采集功能1)示波：含时域示波、频域示波和时频域双显示波，四种频谱形式（单峰值幅值谱，有效值谱，功率谱和用于随机信号分析的功率谱密度），六种坐标方式；2)超大容量连续采样（仅受硬盘大小限制），采样随时启、随时停，并设计有：示 波-采样-回放流程，有效避免误采样；三种采样方式（随机、触发和多次触发），三种触发方式（绝对值、上升沿和下降沿），支持定时自动采样；3)三思维采样：可一边采样、一边示波、一边进行频谱分析；示波、采样、分析同时进行名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -4)虚拟仪器：INV 高精度频率计、INV 高精度幅值计、自动SF 装置等5)网络采集控制：局域网中，一台上位计算机可以控制多台下位计算机的采样2.时域波形分析（多踪）1)波形浏览：可滚动回放，向前或向后滚动，多档滚动速度；2)波形快速定位：四种方式快速定位到波形任何位置（按时间，按点号，按最大值和按最小值）；3)四种纵尺度方式：满量程的固定尺度、统一尺度、自动尺度、按基线尺度；4)多路波形可重叠对比滚动显示；5)波形分析：自动搜索若干极值，列表、排序，自动搜索最大最小值、微积分、波形压缩、峰值保持压缩、波形合成、时域指标统计等。

3.自谱分析（多踪）1)四种频谱分析方式a 波形瞬时滚动分析：在波形滚动同时进行频谱分析；b 线性或指数平均方法：线性或指数平均，适合于稳态信号或随机信号的全程平均；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -c 峰值保持方法：平均过程中保持各谱线的最大值，适合于扫频信号或非稳态信号；d 最大值保持方法：搜索信号中能量最大的位置，进行频谱分析，适合非稳态信号或声学信号；2)四种频谱形式：a 单峰值幅值谱：反映信号中各频率成分的谐波单峰值，表示振幅大小，适合于正弦信号；b 有效值谱：反映信号中各频率成分的有效值，表示能量大小，适合于正弦或随机信号；c 功率谱：反映信号中各频率成分的能量，适合于正弦或随机信号；d 功率谱密度(PSD)：反映信号中各频率成分的能量分布，适合于随机信号分析；3)谱线条数：100，200，400，800，1600，3200，6400，12800可任选；4)加窗函数：矩形、hanning、hamming、平顶等 11 种窗函数可选5)重叠平均：0，1/2，127/128 等多档可选，提高平均计算的精度；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -6)多种频谱校正方法：由于FFT 的泄漏等造成误差，可使用多种方法校正：加窗、频谱平滑、INV 频率计和阻尼计、改变谱线条数进行细化等；7)其它功能：全程波形图、多种尺度方式、频谱微积分、频谱纵向放缩和横向放缩，自动收极值标注等。

4.波形编辑和数字滤波1)切除置零：对无用信号或者干扰信号段进行切除，或者置零操作，置零操作不影响信号的相位；2)任意截取：从大容量数据中任意截取出一段波形；3)基线移动：对具有零飘或者基线不为0 的信号进行基线移动；4)波形压缩：对长数据进行压缩，或者峰值保持压缩，可以保持大峰值不会在压缩过程中丢失；5)梳状滤波：对大容量数据进行梳状滤波，一次操作可同时包括高通、低通和多个带通带阻的高衰减率(140dB)的数字滤波；6)批量处理：自动完成批量数据的各种编辑和滤波操作5.倍频程谱（进行声级分析和振级分析）1)瞬时滚动分析，在波形滚动同时进行倍频程分析；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 16 页 -2)三种平均分析，a 线性或指数平均方法：b 峰值保持方法：c 最大值保持方法：3)倍频程分析：完成多路信号的1/1 或者 1/3 倍频程谱分析，以及窄带谱分析；4)声学分析：提供 4 种声学计权(A,B,C,D)，即为声级分析；5)振动分析：提供 2 种振动计权，手感觉度计权，人体Z 计权（Z 振级）,反映人体或人手对振动的主观感受，即为振级分析；6)声级和振级基准：自动根据信号类型设置基准值，也可自由设置；7)总级值计算：得到各种计权下的信号总级值，对于声信号则为声级，振动信号则为振级；8)六种倍频程曲线绘制方式：折线、标记、折线标记、实心柱图、空心柱图、台阶图、面积图和点图9)其它：全程波形图、频谱微积分、多种尺度方式，自动收极值标注等。

6.波形公式运算：对多路采样波形进行各种运算，可以通过自由输入运算公式，进行复杂的组合运算例如对测点为X,Y,Z 的三个波形，可以自由输入一个复杂公式进行运算，如：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -lg(sqrt(X2+Y2)+sqrt(Z2+Y2)/sqrt(X2+Y2+Z2)+sin(2*pi*X)/exp(Z)1)支持算术运算：加、减、乘、除、幂、绝对值、任意多重括号等2)支持逻辑运算：、以及取反等3)支持基本函数：平方根、绝对值、符号位、指数、自然对数和十进对数等4)支持三角函数：sin,cos,tan,arcsin,arccos,arctan,sinh,cosh,tanh 等5)支持常量变量：圆周率(pi)、Euler 常数 e、采样频率 sf、采样间隔 dt、序号变量 i 等7.波形全景分析完成多路信号的全程波形的显示，可任意选择信号种的一段波形进行全景显示分析，可将多路信号任意分组进行重叠对比显示二 INV306U-1M 系列数据采集仪：1 适合较 多通道数 或者较 高采样速率 的振动、噪声、冲击 等信号的采集，最高采样频率1MHz，采用 16 位高速 AD 芯片、多通道并行、连续大容量设计，性能稳定可靠，可在具备USB2.0 高速接口的计算机上即插即用，具有精度高、失真小、噪声低、通道一致性好、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 16 页 -匹配性能好的优点，可与DASP 系列软件相连，形成具有一百余项先进技术的高性能数据采集和信号处理系统。

iNV306 大容量智能信号采集处理分析仪和DASP 虚拟仪器库软件系统,开创了“用软件制造仪器”,“用软硬件相结合”来取代传统的单纯由硬件组成的模拟式仪器的新纪元虚拟仪器的产生,不仅对仪器制造界和测试技术界,而且会对科。