工程機(jī)械可靠性-第六章

第六章 技術(shù)及第一節(jié)概述第二節(jié)技術(shù)的信息論基礎(chǔ)第三節(jié)特征量的確定第四節(jié)方法及其特點(diǎn)第五節(jié)技術(shù)狀態(tài)第六節(jié)工程機(jī)械技術(shù)概述2第一節(jié)

概述一、幾個(gè)基本概念1.故障：一臺裝置在他應(yīng)達(dá)到的功能上喪失了能力。注意是指設(shè)備運(yùn)行功能失常，不是失效或破壞。2.：包括兩方面的內(nèi)容：“診”是對設(shè)備客觀狀態(tài)做檢測；

“斷”是確定故障的性質(zhì)、故障的程度、故障的部位、故障的產(chǎn)生原因及提出相應(yīng)的對策等。3.

故障 ：就是在設(shè)備運(yùn)行中或基本上不拆卸設(shè)備的情況下，監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)量， 故障的部位及原因和對設(shè)備未來運(yùn)行的影響。3第一節(jié)

概述一、幾個(gè)基本概念技術(shù)：確定對象技術(shù)狀態(tài)的過程稱為技術(shù)。技術(shù)狀態(tài)：是指對象（零部件、整機(jī)、系統(tǒng)等）的技術(shù)特性所經(jīng)歷的全部變化的總和，并由規(guī)定的一定時(shí)刻和一定條件下的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行描述。簡單地說，機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)是一定時(shí)刻和一定條件下其技術(shù)參數(shù)和特性的總和。技術(shù)

是關(guān)于確定對象技術(shù)狀態(tài)的理論、方法和

。4第一節(jié)

概述狀態(tài)）一、幾個(gè)基本概念6.狀態(tài)監(jiān)測：了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（正?；颍翰捎酶鞣N檢測、測量、監(jiān)測、分析和判別方法考慮因素：結(jié)合系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀，考慮環(huán)境因素做法：對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，并對狀態(tài)進(jìn)行顯示和記錄目的：為設(shè)備的故障分析、性能評估、合理使用和提供信息和準(zhǔn)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。7.機(jī)械故障技術(shù)：是利用測取機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中或者相對狀態(tài)的條件下的狀態(tài)信息，通過對所測信號進(jìn)行分析和處理，并結(jié)合對象的歷史狀態(tài)，定量識別機(jī)械設(shè)備及其零部件的實(shí)時(shí)技術(shù)狀態(tài)，并預(yù)知有關(guān)異常故障和未來的技術(shù)狀態(tài)。5機(jī)械故障

技術(shù)的發(fā)展概述1、事故后維修在19世紀(jì)，當(dāng)時(shí)機(jī)械設(shè)備本身的技術(shù)水平和復(fù)雜程度都還很低，因此采用事后維修的方式。2、定期維修(計(jì)劃維修)20世紀(jì)初到20世紀(jì)50年代，隨著大生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械本身的復(fù)雜程度也有了提高，機(jī)械設(shè)備故障或事故對生產(chǎn)的影響顯著增加，在這種情況下，出現(xiàn)了定期維修的方式。這個(gè)時(shí)期，機(jī)械故障

技術(shù)處于孕育階段。6機(jī)械故障

技術(shù)的發(fā)展概述3、狀態(tài)維修(視情維修)20世紀(jì)60--70年代，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等的發(fā)展，機(jī)械故障

技術(shù)在歐美一些國家得到了發(fā)展，出現(xiàn)了更科學(xué)的按設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行維修的方式。4、智能維修進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，人工智能技術(shù)和系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等開始發(fā)展，并在實(shí)際工程中應(yīng)用，使機(jī)械故障技術(shù)達(dá)到了智能化的程度。雖然這個(gè)階段發(fā)展歷史并不長，但是已有研究結(jié)果表明，機(jī)械故障技術(shù)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。7二、技術(shù)

的分類按的不同組織形式，分為專業(yè)性是在專門的部門場所進(jìn)行的和工作。而工作。專業(yè)性則指與技術(shù)保養(yǎng)工作交替進(jìn)行的

。按

工作制度的不同，分為計(jì)劃 和事后

。計(jì)劃是根據(jù)事先制定的技術(shù) 。事后計(jì)劃，在機(jī)械運(yùn)行一段時(shí)間后所進(jìn)行的是指當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)所進(jìn)行的診斷。故障

一般屬于事后

。8按不同的一般性信息量及特點(diǎn)，分為一般性

是對整機(jī)或部件技術(shù)狀態(tài)的確定，和詳細(xì)

。的目的在于檢查機(jī)械工作能力和總體性能參數(shù)是否正常。詳細(xì) 用于檢查整機(jī)或部件的技術(shù)狀態(tài)，同時(shí)分析查明故障的部位、類型及發(fā)生的原因。還可確定機(jī)械的剩余 及維修、調(diào)節(jié)工作量等。按照

的不同場所，分為現(xiàn)場 和試驗(yàn)室斷時(shí)，機(jī)械受實(shí)際工作載荷的作用。而在試驗(yàn)室?，F(xiàn)場診時(shí)可根據(jù)需要選擇試驗(yàn)載荷，產(chǎn)生所需要的激勵(lì)和響應(yīng)，以方便

。按照

的方法，工程機(jī)械產(chǎn)品技術(shù) 可分為無損檢測法、振動噪聲分析法、油樣分析法和排氣分析法等。9三、技術(shù)的基本程序1．分析和描述即明確 什么和對象的目的，掌握 對象的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，正確選擇 所需的技術(shù)參數(shù)，分析所掌握的關(guān)于對象的信息資料。2．選擇正確的

方法和即根據(jù) 目的和確定的 參數(shù)，選擇適合的方法和相應(yīng)的儀器設(shè)備，以便獲得客觀準(zhǔn)確的類型、結(jié)果。10三、技術(shù)的基本程序3.

分析通過對結(jié)果數(shù)據(jù)的處理分析，繪制相應(yīng)的圖表，表示技術(shù)狀態(tài)及其變化過程和趨勢。4.評價(jià)和即根據(jù)技術(shù)狀態(tài)結(jié)果和相應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)變化趨勢，評價(jià)當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)并做出相應(yīng)的結(jié)論，根據(jù)要求對未來時(shí)刻的技術(shù)狀態(tài)做出。如果存在缺陷或故障，還應(yīng)提出排除故障的措施和建議。11第四節(jié)方法及其特點(diǎn)一、無損

法1．磁粉探傷法用于檢測強(qiáng)磁體材料的表面或表層缺陷。檢測時(shí)，首先在零件表面涂一層磁懸浮液，然后使零件承受一定磁場的作用，當(dāng)零件存在不連續(xù)性缺陷時(shí)，不連續(xù)縫隙內(nèi)物質(zhì)和周圍磁體之間導(dǎo)磁率的不同使磁場產(chǎn)生變形。新的磁場吸附磁粉而形成磁粉流。在零件表面上由這些磁粉流所形成的條形圖案就是的特征量，通過對磁粉量和條形圖特征的分析就可確定缺陷的大小和特性。12第四節(jié)方法及其特點(diǎn)一、無損

法磁粉探傷法主要用于檢查磁性材料表面微小裂縫，面層材料的非均質(zhì)性，以及砂眼、未焊透、雜質(zhì)等缺陷。面層非均質(zhì)性檢查的深度為0.1～0.3mm，表面微裂縫的寬度范圍為0.001～0.003mm，深度為0.01～0.05mm，砂眼、雜質(zhì)等缺陷的范圍為2～3mm2，深度為1～3mm。磁粉探傷法的主要特點(diǎn)是具有很好的可感受性和精確性，檢測工藝簡便快速，檢測方法易掌握和成本。其主要缺點(diǎn)是，檢測時(shí)須清除零件表面材料，如防護(hù)漆（厚度大于0.03mm）；檢測時(shí)易使磁粉落入軸承等連接件中；某些部件難于磁化；試驗(yàn)后一般須進(jìn)行去磁處理等。13第四節(jié)方法及其特點(diǎn)，法一、無損2．滲透探傷法滲透探傷法是利用液體和毛細(xì)作用的原理檢查零件表面細(xì)微的不連續(xù)性缺陷的方法。

檢查時(shí)，在零件表面涂一層滲透液體，讓液體浸入不連續(xù)的裂縫里，然后去除表面多余的滲透液，再用白色或其他顏色的顯影劑敷在零件表面，將裂縫中的滲透液引出。結(jié)果，在零件表面會形成有色條形圖案。通過對圖案進(jìn)行分析，即可確定缺陷的部位、形狀和范圍。若使用熒光顯影劑，則在紫外線照射下會顯示出明亮的圖案。因此，這一方法又稱為熒光探傷法。14第四節(jié)方法及其特點(diǎn)一、無損

法滲透探傷法主要用于零件表面缺陷的 ，例如，表面裂紋，鑄件砂眼、氣孔，鍛件的各種裂縫及焊接件的缺陷等。這一方法的主要特點(diǎn)是，具有較高的可感受性和分辨率，工藝方法簡單，適用于金屬和非金屬材料等。其主缺點(diǎn)是，破壞零件表面防護(hù)層，花費(fèi)較長的時(shí)間，檢查后需零件表面等。15第四節(jié)方法及其特點(diǎn)一、無損

法3．超聲波探傷法超聲波是一種彈性機(jī)械波，其振動頻率為2×104～108Hz。超聲波可在金屬或非金屬等彈性介質(zhì)中傳送。超聲波在均勻材料內(nèi)當(dāng)遇到材料時(shí)幾乎沒有損失，不連續(xù)性缺陷時(shí)會中斷，并產(chǎn)生反射波。通過分析反射波的振幅和位移變化，即可確定零件內(nèi)部的各種缺陷，如裂縫、氣孔、非金屬雜質(zhì)及焊接缺陷等。16第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)一、無損

法超聲探傷系統(tǒng)主要由探頭和探傷儀兩部分所組成。 時(shí)，首先通過電振蕩在探頭中激發(fā)高頻超聲波，使其入射到被測零件，用另一探頭接收由缺陷反射回來的反射波，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，由探傷儀放大顯示。通過對反射波形的分析，可確定缺陷

的部位、大小和性質(zhì)，再根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)判斷缺陷的危害程度。無缺陷一般缺陷重大缺陷17第四節(jié)方法及其特點(diǎn)一、無損

法力強(qiáng)，可探測零件超聲波探傷的特點(diǎn)是，檢測靈敏度高，缺陷（探測鋼板厚度可達(dá)10m）等。超聲波探傷的主要缺點(diǎn)在于，檢測能力受零件大小、外形及復(fù)雜性質(zhì)等因素的影響。對不同類型的零部件探測，需要相應(yīng)的探測方法和技術(shù)，對于復(fù)雜零件的檢測難于判別結(jié)果的正誤。18方法及其特點(diǎn)第四節(jié)一、無損法4。、，．電渦流探傷法利用塊狀導(dǎo)體中產(chǎn)生電渦流的原理進(jìn)行探傷檢測。檢測時(shí)，通過電流和感應(yīng)線圈形成交變磁場，使其穿過被測零件，從而在被測零件中產(chǎn)生渦電流這種渦電流的大小會隨材料的電導(dǎo)率磁導(dǎo)率、尺寸、均勻性等的變化而變化。當(dāng)零件表面有非連續(xù)性缺陷時(shí)，會使渦電流重新分布，電流密度降低信號強(qiáng)度減小，通過測量分析，可確定零件的缺陷。19第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)一、無損

法電渦流探傷法主要適用于磁性材料或非磁性導(dǎo)電材料表面裂紋、材質(zhì)非均勻性等缺陷的檢測，其特點(diǎn)是不接觸不損壞零件表面材料，不受轉(zhuǎn)速和載荷影響，可實(shí)現(xiàn)檢測和檢測自動化等。這一方法的缺點(diǎn)是，測量誤差易受表面狀況的影響；要求材質(zhì)均勻；難于測量缺陷的尺寸等。除以上介紹的方法外，無損法還有放射線法、熱量檢驗(yàn)法、全息照像法、微波檢驗(yàn)法等多種方法。20第四節(jié)方法及其特點(diǎn)二、振動與噪聲

法振動測量

法的基礎(chǔ)是對象振動參數(shù)的變化，即通過檢測機(jī)械振動的位移、速度或加速度，以及噪聲及其頻譜分析，進(jìn)行機(jī)械狀態(tài)評價(jià)或故障

。在振動測量時(shí)，使用加速度傳感器將系統(tǒng)的機(jī)械振動波轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過記錄分析儀器，對信號進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，通過個(gè)別點(diǎn)振動水平的測量即可對技術(shù)狀態(tài)做出大致的評價(jià)。振動水平一般用重力加速度g的倍數(shù)來衡量。噪聲測量分析的基礎(chǔ)是，機(jī)械在工作過程中所產(chǎn)生的噪聲

波頻率的變化與零件的運(yùn)動間隙的增加，以及零件載荷、

速度和熱力工況的變化緊密相關(guān)。21第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)二、振動與噪聲法噪聲信號（又稱聲振信號）是一個(gè)脈沖序列，每一個(gè)脈沖都是機(jī)構(gòu)中某一運(yùn)動副發(fā)生撞擊的結(jié)果。高頻脈沖與機(jī)構(gòu)的自振頻率相對應(yīng)。噪聲脈沖的振幅與零件撞擊的速度成正比，而速度決定于運(yùn)動幅間隙的大小。脈沖在時(shí)域圖上的時(shí)間位置是重要的參數(shù)，因?yàn)闄C(jī)械傳動的零件都按照一定的順序運(yùn)動，在各運(yùn)動副中產(chǎn)生的撞擊也遵循一定的順序，這樣，按照脈沖在噪聲波中的時(shí)間位置，即可確定產(chǎn)生這一脈沖的運(yùn)動幅。噪聲信號分析方法分為時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻域分析等三類。22第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)二、振動與噪聲

法時(shí)域分析主要研究信號在時(shí)間域上的各種特性，其內(nèi)容主要包括信號特征參數(shù)（峰值、平均值、方差、有效值等），信號分布特性（概率密度函數(shù)、分布函數(shù)），無量綱幅域

參數(shù)（波形系數(shù)、峰值系數(shù)、脈沖系數(shù)等），相關(guān)分析（自相關(guān)函數(shù)，互相關(guān)函數(shù)）等。頻域分析主要研究噪聲信號的各種頻率特性，而時(shí)域分析主要用于非平穩(wěn)信號時(shí)頻域特性的研究。振動與噪聲 法主要適用于軸承磨損、齒輪磨損、軸線偏移、不同軸性及動不平衡等方面故障的

。23第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)三、油樣分析法油樣分析法是通過工作油樣的試驗(yàn)檢測，根據(jù)油液中零件磨損的微粒及其它成分的分析結(jié)果，評價(jià)機(jī)械技術(shù)狀態(tài)的方法。油樣分析法廣泛用于內(nèi)燃機(jī)零件磨損和濾清器工作性能等方面的分析與評價(jià)。油樣分析可分為微粒分析和油質(zhì)分析兩個(gè)方面。油液中微粒分析包括微粒總量分析、微粒尺寸分布分析、化學(xué)成分分析和微粒形態(tài)分析等內(nèi)容。24第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)三、油樣分析法根據(jù)油液、鋁、鉻、鎂等元素的定量分析，可以判斷零件磨損的速度。按微粒尺寸的大小，可將油液中微粒分為兩組。一組是尺寸小于2.5×10-6mm的微粒，這是零件在正常摩擦條件下所產(chǎn)生的微粒；另一組是尺寸超過正常磨損尺寸的微粒，表明零件材料表面出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。從各種微粒的數(shù)量和類型分析，可以判別故障的部位和類型。例如，對內(nèi)燃機(jī)來說，機(jī)油微粒的存在表明氣缸出現(xiàn)磨損，鋁微粒的存在可判斷為活塞的磨損，而鉻與鉛微粒的存在分別表示活塞環(huán)與曲軸軸承發(fā)生磨損。如果油液中有硅等磨料存在，則說明空氣濾清器工作狀況不佳。25第四節(jié)

方法及其特點(diǎn)三、油樣分析

法油質(zhì)分析的任務(wù)在于監(jiān)測機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中潤滑油品質(zhì)的變化趨勢，以防止油 化、污染及性