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1、第三章第三章 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测与故障诊断与故障诊断 1v故故障障是是指指机机械械技技术术状状况况恶恶化化到到一一定定程程度度的的表表现现，即即指指机机械械运运行行功功能能的的失失常常。诊诊就就是是指指对对机机械械状状态态的的检检测测。包包括括各各种种测测量量，分分析析和和诊诊断断方方法法。断断是是指指对对故故障障的的确确定定，包包括括其其性性质质，程程度度，类类别别，部部位位，原原因因等等。: v技技术术状状态态检检测测是是指指对对机机械械的的某某些些特特征征参参数数(如如振振动动、噪噪音音和和温温度度等等)进进行行测测取取，将将测测定定值值与与正正常常值值进进行行比比
2、较较，从从而而判判断断机机械械工工作作是是否否正正常常及及预预测测寿寿命命长长短短。工程机械技术状态检测与故障诊断工程机械技术状态检测与故障诊断 2工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v机机械械设设备备状状态态检检测测是是运运用用现现代代分分析析手手段段，在在原原始始的的一一看看、二二听听、三三检检查查的的基基础础上上，不不需需要要拆拆卸卸机机械械，对对机机械械运运转转状状况况进进行行检检测测和和预预测测，从从而而实实现现机机械械设设备备的的动动态态维维修修。对对每每台台工工程程机机械械建建立立设设备备检检测测档档案案，监监测测工工程程机机械械设设备备工工作作状状态态，对对存存在在的的隐隐
3、患患提提前前预预测测，可可避避免免许许多多机机械械事事故故的的发发生生，对对降降低低生生产成本起不可低估的作用。产成本起不可低估的作用。故障诊断总的有以下两种方法故障诊断总的有以下两种方法概念概念优点优点缺点缺点人工诊断人工诊断通通过过对对机机械械实实际际工工作作性性能能和和直直观观检检查查来来确确定定技技术术状况和故障状况和故障不不需需要要专专用用设设备备，投资少投资少诊诊断断速速度度慢慢，准准确确度度差差，很很难难查查实潜隐故障实潜隐故障不解体诊断不解体诊断在在总总成成不不解解体体的的条条件件下下用用测测试试仪仪表表和和检检验验设设备备来来确定故障确定故障诊诊断断故故障障速速度度快快，准准
4、确确，不不需需要要解解体体，能能发发现现潜潜隐隐故障故障投资较大投资较大331 工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v工工程程机机械械技技术术状状态态检检测测是是运运用用各各种种仪仪器器测测量量机机械械运运转转时时的的性性能能参参数数，判判断断机机械械性性能能状状态态及及是是否否满满足足使使用用要要求求，通通过过机机械械设设备备性性能能参参数数下下降降程度可以决定修理类别及修理时机。程度可以决定修理类别及修理时机。v发发动动机机功功率率检检测测设设备备分分为为有有负负荷荷测测试试设设备备（如如水水力力测测功功仪仪、电电涡涡流流测测功功仪仪等等）及及无无负负荷荷测测试试设备（无负荷加速测试仪
5、）。设备（无负荷加速测试仪）。v常用液压系统检测设备为动态压力检测系统常用液压系统检测设备为动态压力检测系统v工工程程机机械械底底盘盘的的检检测测、诊诊断断常常用用的的检检测测仪仪器器有有光学测量仪、五轮仪等。光学测量仪、五轮仪等。 4工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v检检测测的的信信息息既既可可以以用用来来判判断断机机械械设设备备的的技技术术性性能能状状态态，也也可可以以用用来来决决策策机机械械设设备的维修。备的维修。 5工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v状态检测与故障诊断技术的研究主要集中在以下几个方面：状态检测与故障诊断技术的研究主要集中在以下几个方面：v1)传感技术研究
6、。传感技术是反映机械状态参数的仪表技术。国传感技术研究。传感技术是反映机械状态参数的仪表技术。国内先后开发了电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度内先后开发了电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度传感器等，最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等；传感器等，最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等；v2)信号分析与处理技术的研究。从传统的谱分析、时序分析和时信号分析与处理技术的研究。从传统的谱分析、时序分析和时域分析，到引入一些更新的信号分析手段如短时傅立叶分析、域分析，到引入一些更新的信号分析手段如短时傅立叶分析、Wigner谱分析和小波变换等，弥补了传统分析方法的不足；
7、谱分析和小波变换等，弥补了传统分析方法的不足；v3)人工智能和专家系统的研究。已成为诊断技术的发展主流，目人工智能和专家系统的研究。已成为诊断技术的发展主流，目前已有前已有“工程机械故障诊断专家系统工程机械故障诊断专家系统”；v4)神经网络的研究。旋转机械神经网络分类系统等的研究已经得神经网络的研究。旋转机械神经网络分类系统等的研究已经得到应用，并取得了满意的效果；到应用，并取得了满意的效果；v5)诊断系统的开发与研究。从单机巡检与诊断到上下位机式的主诊断系统的开发与研究。从单机巡检与诊断到上下位机式的主从结构，直至网络为基础的分布式结构，系统的结构越来越复杂，从结构，直至网络为基础的分布式结
8、构，系统的结构越来越复杂，实时性越来越高；实时性越来越高；v6)专门化与便携式诊断仪器和设备的研制与开发。专门化与便携式诊断仪器和设备的研制与开发。一、状态检测与故障诊断技术的研究方向一、状态检测与故障诊断技术的研究方向 6工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v1.计算机辅助检测诊断技术 v2.专家诊断系统 v3.神经网络诊断技术 二、现代检测诊断技术二、现代检测诊断技术 732 工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v1.工程机械使用初期阶段的故障工程机械使用初期阶段的故障 v2.工程机械正常使用阶段的故障工程机械正常使用阶段的故障 v3.工程机械使用接近大修期阶段的故障工程机械
9、使用接近大修期阶段的故障 v4.不同季节工程机械的故障特点不同季节工程机械的故障特点 一、工程机械故障产生的阶段及特点一、工程机械故障产生的阶段及特点 8工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v 诊断方法有很多种，常用的有两种：一种是诊断方法有很多种，常用的有两种：一种是人工直观诊断，另一种是用设备诊断。这两种诊人工直观诊断，另一种是用设备诊断。这两种诊断方法都是在不解体或拆下个别小的零件的条件断方法都是在不解体或拆下个别小的零件的条件下，来确定工程机械的技术状况，查明故障的部下，来确定工程机械的技术状况，查明故障的部位及原因。位及原因。 二、工程机械故障诊断方法二、工程机械故障诊断方
10、法 9工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v1.人工直观诊断人工直观诊断v由于工程机械施工时，其施工现场一般由于工程机械施工时，其施工现场一般远离修理厂所，如在施工现场出现故障，远离修理厂所，如在施工现场出现故障，往往不具备利用设备诊断的条件，这就往往不具备利用设备诊断的条件，这就需要维修人员凭借丰富的经验或借助于需要维修人员凭借丰富的经验或借助于简单工具、仪器，以听、看、闻、试、简单工具、仪器，以听、看、闻、试、摸、测、问等方法来检查寻找故障。摸、测、问等方法来检查寻找故障。工程机械故障诊断方法工程机械故障诊断方法 10工程机械故障及诊断方法工程机械故障及诊断方法 v2.仪器检测法
11、。仪器检测法即采用专门的故障检测仪来诊断系统故障，能对故障做定量的检测。 v3.逻辑分析。对于复杂的系统故障，常采用逻辑分析法，即根据故障产生的现象，采用逻辑分析与推理方法，渐渐接近故障的部位，最终找出产生故障的原因。 v4.计算机辅助测试v计算机辅助测试是采用计算机采集、存储、显示、处理被测信号的一种技术，高效，准确易于存储分析。 v5.智能诊断技术法。 工程机械故障诊断方法工程机械故障诊断方法 11工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v1.振动检测诊断技术振动检测诊断技术v工程机械应用最普遍的是振动状态检测与故障诊断技术。它利用工程机械应用最普遍的是振动状态检测与故障诊断技术。它利用正
12、常机械与故障机械振动特性正常机械与故障机械振动特性(位移、速度、加速度、声响等位移、速度、加速度、声响等)的的差异来判断故障，根据振动和声响的强度，对振动信号的测量、差异来判断故障，根据振动和声响的强度，对振动信号的测量、处理、频谱分析及识别来判断机械运行是否存在问题，依靠探寻处理、频谱分析及识别来判断机械运行是否存在问题，依靠探寻故障部位。进而判断故障部位、原因以及劣化程度，并对故障采故障部位。进而判断故障部位、原因以及劣化程度，并对故障采取相应的措施。取相应的措施。v振动检测诊断包括以下几个步骤振动检测诊断包括以下几个步骤 v1) 对诊断对象进行必要的机理分析对诊断对象进行必要的机理分析
13、v2） 对可能的异常振动部位进行检测对可能的异常振动部位进行检测 v3) 故障诊断故障诊断 三、几种工程机械常规检测诊断技术与方法三、几种工程机械常规检测诊断技术与方法 122.油样分析油样分析 v通通过过对对机机械械设设备备润润滑滑油油或或液液压压油油性性能能衰衰减减及及污污染染变变质质程程度度的的检检测测，可可以以为为正正确确使使用用或或更更换换油油液液以以及及进进行行维维修修或或更更换换零零部部件件提提供供科科学学可可靠靠的的依依据据。这这种种方方法法是是通通过过从从机机械械各各部部位位中中取取出出用用过过的的油油样样进进行行一一系系列列的的诊诊断断试试验验并并加加以以分分析析，经经过过
14、测测量量和和比比较较油油中中机机件件磨磨损损材材料料的的含含量量，依依据据这这些些数数据据，来来判判断断发发动动机机、变变速速箱箱、终终传传动动、液液压压系系统统及及齿齿轮轮箱箱的的磨磨损损趋趋势势，及及时时了了解解机机械械的的运运转转情情况况。 v应应用用较较多多的的有有光光谱谱分分析析和和铁铁谱谱分分析析。对对油油液液中中金金属属杂杂质质的的检检测测设设备备有有发发射射光光谱谱测测定定仪仪、原原子子吸吸收收光光谱谱测测定定仪仪、铁铁谱谱仪仪等等。 13工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v光光谱谱分分析析是是利利用用元元素素的的原原子子在在基基态态和和激激发发态态之之间间跃跃迁迁时时要
15、要吸吸收收或或发发射射特特点点频频率率光光量量子子的的特特性性,分分析析油油样样中中金金属属磨磨粒粒的的种种类类、数数量量和和增增长长率率,从从而而判判断断配配合合副副磨磨损损程程度度和和磨磨损损趋趋势势，光光谱谱分分析析只只能能从从磨损产物的数量中取得信息。磨损产物的数量中取得信息。v铁铁谱谱检检测测技技术术是是对对油油液液污污染染度度的的检检测测，主主要要是是能能根根据据污污染染物物颗颗粒粒的的性性状状与与机机械械设设备备的的磨磨损损状状况况进进行行检检测测。铁铁谱谱技技术术既既反反映映磨磨损损程程度度及及趋趋势势，又又能能够够揭揭示示磨磨损损的的形形式式及及部部件件。铁铁谱谱分分析析是是
16、利利用用磁磁场场将将油油中中金金属属磨磨粒粒分分离离出出来来,按按序序排排列列用用以以观观察察和和分分析析磨磨粒粒的的种种类类、数数量量、尺尺寸寸、尺尺寸寸分分布布和和形形貌貌,从从而而判判断断配配合合副副的的磨磨损损程程度度和和磨磨损性质损性质。v铁铁谱谱分分析析除除了了磨磨损损产产物物数数量量之之外外，还还可可以以通通过过磨磨粒粒形形貌貌取取得得磨磨损损性性质质的的信信息息，因因而而比比光光谱谱分分析析更更加加敏敏锐锐。以以内内燃燃机机为为动动力力的的工工程程机机械械,由由于于内内燃燃机机燃燃烧烧情情况况和和往往复复运运动动质质量量对对振振动动的的影影响响很很大大,通通过过振振动动检检测测
17、以以判判断断故故障障的的难难度度很很大大。另另外外,在在机机械械零零件件失失效效的的各各种种原原因因中中,磨磨损损占占80%以以上上,因因而而以以磨磨损损为为检检测测对对象象的的油油样样分分析析技技术术更具有针对性。更具有针对性。 几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法油样分析油样分析 14几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法v 用用各各种种仪仪器器测测量量机机械械运运转转时时的的性性能能参参数数，从从而而判判断断机机械械性性能能降降低低程程度度以以及及机机械械能能否否满满足足使使用用要要求求，通通过过机机械械设设备备性性能能参参数
18、数下下降降程程度度来来决决定定它它何何时时修修理理是是最最直直接接、可可靠靠的的。如如采采用用功功率率检检验验设设备备测测量量发发动动机机的的功功率率，用用光光学学测测量量仪仪、五五轮轮仪仪等等检测、诊断工程机械底盘等。检测、诊断工程机械底盘等。 3.机械性能测试机械性能测试 15几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法v反反映映液液压压系系统统工工作作状状态态的的参参数数是是系系统统的的工工作作压压力力、温温度度、流流量量和和泵泵组组功功率率等等，系系统统工工作作过过程程中中出出现现的的任任何何问问题题都都直直接接或或间间接接地地与与这这几几个个参参数数有有关关。
19、液液压压系系统统故故障障的的表表现现形形式式多多种种多多样样，原原因因复复杂杂多多变变，同同一一故故障障原原因因可可能能导导致致不不同同的的故故障障现现象象，而而同同一一故故障障现现象象又又可可能能对对应应着着多多种种不不同同的的原原因因。例例如如：油油液液的的污污染染可可能能导导致致液液压压系系统统压压力力、流流量量等等方方面面不不同同类类型型的的故故障障，这这给给液液压压系系统统的的故故障障诊诊断断带来极大的困难。带来极大的困难。 4.液压系统工作状态的参数法诊断液压系统工作状态的参数法诊断 16几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法v系统参数都工作在设计和设
20、定值附近，超过范围，可以系统参数都工作在设计和设定值附近，超过范围，可以认为故障已经发生或将要发生。认为故障已经发生或将要发生。v 在液压元件和液压系统的性能测试中，常见的测量指在液压元件和液压系统的性能测试中，常见的测量指标有压力、温度、流量以及其他响应类型的参数。标有压力、温度、流量以及其他响应类型的参数。 v在测量这些参数的基础上，结合逻辑分析法，即可快速在测量这些参数的基础上，结合逻辑分析法，即可快速准确地找出故障所在。参数测量法不仅可以诊断系统故准确地找出故障所在。参数测量法不仅可以诊断系统故障，而且还能预报可能发生的故障障，而且还能预报可能发生的故障(即液压系统状态的即液压系统状态
21、的监测监测)，并且这种预报和诊断都是定量的，大大提高了，并且这种预报和诊断都是定量的，大大提高了诊断的速度与准确性。诊断的速度与准确性。 液压系统工作状态的参数法诊断液压系统工作状态的参数法诊断 1)参数法诊断故障原理参数法诊断故障原理 17几种工程机械常规检测诊断技术与方法几种工程机械常规检测诊断技术与方法v对设备具体工作情况的了解、检查；对设备具体工作情况的了解、检查；v判明液压系统的工作条件和外围环境状况；判明液压系统的工作条件和外围环境状况；v区域判别；区域判别；v掌握故障种类进行综合分析；掌握故障种类进行综合分析；v建立系统参数运行记录表；建立系统参数运行记录表；v验证可能故障的原因
22、时，一般从最可能的故障验证可能故障的原因时，一般从最可能的故障原因或最易检验的地方开始，这样可降低拆卸的原因或最易检验的地方开始，这样可降低拆卸的盲目性和二次故障的发生率，减少拆装工作量，盲目性和二次故障的发生率，减少拆装工作量，提高诊断速度。提高诊断速度。 液压系统工作状态的参数法诊断液压系统工作状态的参数法诊断 2)参数法诊断液压系统故障的步骤。参数法诊断液压系统故障的步骤。 18工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v1. 专业化的诊断与简易诊断仪器的推广普及相结合专业化的诊断与简易诊断仪器的推广普及相结合 v2. 制订诊断技术标准制订诊断技术标准 v 1)全寿命跟踪统计法 2)试验室
23、强化试验法 3)生产统计法 4)采用相对标准 v3. 在选购仪器时要仔细调查，认真比选在选购仪器时要仔细调查，认真比选 v4. 确定合理的诊断周期确定合理的诊断周期 T=(0.750.9)MTBFv 式中：式中：MTBF-故障间隔平均时间故障间隔平均时间v T-诊断周期诊断周期四、故障诊断技术需注意的问题四、故障诊断技术需注意的问题 19工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测v一、机械设备运行状态参数检测仪一、机械设备运行状态参数检测仪 v 机械设备运行状态参数一般包括：温度、压力、流量、转速、噪声、振动、油质等，相应的有单项测试仪和综合性测试仪。正确地选用这些仪器，能有效地收集、记录有关机
24、械技术状态的信息，尽早发现或预测机械的功能故障，适时地采取对策，以保证机械处于良好的技术状态。33 工程机械技术状况诊断的仪工程机械技术状况诊断的仪器与设备简介器与设备简介 20工程机械技术状态检测工程机械技术状态检测 工程机械技术状况诊断的仪器与设备简介工程机械技术状况诊断的仪器与设备简介二、发动机定期检测内容及仪器二、发动机定期检测内容及仪器 项目内容目内容方法方法项目内容目内容方法方法柴油机的柴油机的转速速测试转速表（速表（电子子计数器数器式）式）机油机油压力的力的测量量压力表力表气气门间隙的隙的检查及及调整；整；塞尺塞尺油油质的的污染和劣化染和劣化检查快速分析快速分析仪漏气漏气压力的力
25、的检测漏气漏气测试仪机油中混入燃油的机油中混入燃油的检查机油机油检验器器气缸气缸压缩压力的力的测量量气缸气缸压力表力表机油中混入水的机油中混入水的检查机油机油检验器器排气烟色的排气烟色的测量量烟度烟度计机油中含有金属粉末的机油中含有金属粉末的检查光光谱仪PTPT泵燃油燃油压力的力的检测专用用试验台台水温的水温的测量量热敏温度敏温度计PTPT泵真空真空压力的力的测量量真空表真空表防防冻液冰点的液冰点的测试防防冻液比重液比重计燃油燃油喷射器正射器正时的的检查和和调整整专用正用正时工具工具水水质的的测试水水质分析分析仪21工程机械常见故障的分析与排工程机械常见故障的分析与排除举例除举例 22变速器常
26、见的故障，原因与排除方法变速器常见的故障，原因与排除方法故障故障原因原因排除方法排除方法跳档变变速速滑滑轨轨槽槽，销销和和定定位位钢钢球球磨磨损损，或或定位钢球弹簧折断；定位钢球弹簧折断；变速器轴线不平行，齿轮牙齿磨损；变速器轴线不平行，齿轮牙齿磨损；变速叉弯曲变形或工作面磨损；变速叉弯曲变形或工作面磨损；齿轮啮合时接触面积不足；齿轮啮合时接触面积不足；轴承松旷轴承松旷更更换换滑滑轴轴，销销，定定位位钢钢球球和和定定位位钢钢球弹簧；球弹簧；检检查查变变速速铝铝壳壳是是否否变变形形，齿齿轮轮牙牙齿齿磨损过甚便焊修或更新；磨损过甚便焊修或更新；教正变速叉，焊修工作面；教正变速叉，焊修工作面；调整轴
27、承或更新调整轴承或更新乱档变变速速杆杆球球头头定定位位销销松松旷旷，损损坏坏或或变变速速杆球头磨损过大；杆球头磨损过大；变变速速杆杆下下端端的的工工作作面面或或变变速速叉叉滑滑轨轨上上的槽磨损过大；的槽磨损过大；变速叉滑轨互销钉磨损过大，失效变速叉滑轨互销钉磨损过大，失效更更换换定定位位销销，焊焊修修变变速速杆杆球球头头或或更更换变速杆；换变速杆；焊焊修修变变速速杆杆下下端端工工作作面面和和滑滑槽槽的的轨轨，更换变速杆和滑轨；更换变速杆和滑轨；更换互销销钉更换互销销钉变速器发响齿轮间隙增大或齿轮损坏；齿轮间隙增大或齿轮损坏；由于齿轮的误差或刚性变化有撞击由于齿轮的误差或刚性变化有撞击轴承磨损；
28、轴承磨损；润滑油不足润滑油不足更换齿轮对；更换齿轮对；更换齿轮对；更换齿轮对；更换轴承；更换轴承；注满润滑油注满润滑油变变速速器器漏漏油油游封磨损，硬化或失去弹性；游封磨损，硬化或失去弹性；与油箱相配合的变速器轴颈磨损；与油箱相配合的变速器轴颈磨损；变速器壳有裂纹；变速器壳有裂纹；衬垫破损或接缝不严密；衬垫破损或接缝不严密；油面过高油面过高更换油；更换油；焊修变速器轴；焊修变速器轴；更换变速器壳体；更换变速器壳体；更换衬垫；更换衬垫；放出多余的润滑油放出多余的润滑油变变速速器器温温度度过过高高（超超过过6060）油量不足；油量不足；润滑油质量不符和要求；润滑油质量不符和要求；轴承过紧轴承过紧加注至标准高度油面的润滑油；加注至标准高度油面的润滑油；更换润滑油；更换润滑油；调整轴承间隙调整轴承间隙23
