2、机械故障概论
2.1 故障的含义及类型
1 故障的含义
故障——机械设备在运行过程中，丧失或降低其规定 的功能及不能继续运行的现象。
2 故障的类型
故障可以不同角度分：如
1）临时性故障 2）永久性故障
按故障发生的时间分有以下几种：
1）早发性故障
2）突发性故障
3）渐进性故障
4）复合型故障
按故障表现形式分有：
事后维修体制
定义 设备运行到坏了再进行修理。
优点
不需要安排计划。 对一些设备，更换比修理更便宜。
缺点
意外停机引起生产损失。
可能引起设备的二次损坏，甚至 灾难性事故。 库存备件投资多。
定期维修体制
定义 按预订的时间间隔或检修周期，对
设备作维修、调整和更换备件。
优点
机器寿命较长。 减少意外停机。 备件库存较少。
内容：
确定故障部位 确定故障原因 提出维修建议
由设备维修人员在现场进行
由设备诊断人员在现场或中心 进行
状态监测和故障诊断的过程
开始 检测
搜集 征兆
正常 参数
状态 判别
异常
故障定位 原因分析
趋势 分析
不可
维修 决策
尚可
正常
定期检测 缩小故障范围
状态监测和故障诊断的作用
监测与保护
监测机器工作状态。发现故障及时报警，并隔离故障。
缺点
意外停机引起生产损失。 过剩维修导致维修费用增加。 过剩维修引起人为维修故障。
预测维修体制
定义 有计划地对设备作检查和测试，以确
定其健康状态，必要时才进行维修。
优点 缺点
减少非计划停机损失。 维修时间间隔可以延长。 维修费用大为减少。 备件库存最小。
需要初始投资。 需学习和培训。
不同制度的维修成本的比较
2.3 影响故障产生的主要因素 （一）制造和修理因素对故障的影响 1、零件材料的选择 2、零件加工质量 3、装配质量 （二）使用因素对故障的影响 1、工作负荷 2、工作环境 3、设备保养和操作技术
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3、简易诊断和精密诊断
状态监测（简易诊断）
内容：
识别有无故障 明确故障严重程度 作出故障趋势分析
故障诊断（精密诊断）
分析与诊断
判断故障性质、程度和部位。分析故障原因。
处理与预防
给出消除故障的措施。防止发生同类故障。
4、设备维修制度的发展
事后维修，故障维修 (Break down)
设备坏了后才去修理。
定期维修，预防维修 (Preventive)
定期地检查和大修。
预测维修，视情维修 (Predictive)
周期的监测，必要时才去维修。
4、配置先进的检查、检测和监测设备，对重要设备和零部件进行实时监测，定期 分析，准确掌握设备故障的信息和征兆。
5、根据故障现象和信息及征兆，进行认真科学地分析，确定故障原因、类型、采取最佳的 维修策略和维修方案，及时维修过程进行记录。提供后期统计和借鉴。
6、对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系统技 术改造。建立故障信息管理流程图。
1）多样性
2）层次性
4）ห้องสมุดไป่ตู้时性
5）不确定性
3）多因素和相关性 6）修复性
2 故障管理 故障管理是设备管理的核心内容之一。其目的在于早期发现故障征兆，及时采取 措施进行预防和维修。
故障管理的程序和内容包括：
1、宣传教育和技术培训相结合。 2、制定严格的管理制度和维护保养制度。 3、熟悉机械设备结构和工作原理，掌握工作性能。
• 我国2002年规模以上企业共有固定资产￥8800万亿， 维修费有多少？能节省多少？
停产一天的损失有多大？
300MW发电机组 损失电720万kWh，约￥144万元 30万吨化肥装置 损失化肥1000t， 约￥150万元 三峡2号水轮机组700MW 停机4小时损失￥400万元
先进维修制度的作用
保证机器精度，提高产品质量 减少意外停车引起的生产损失 防止事故，杜绝灾难性故障 减少维修时间和维修费用（人力和财力） 改善环境，改善企业形象
工程机械故障检测与 诊断
1、什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下， 通过各种手段，掌握设备运行状态， 判定产生故障的部位和原因， 并预测、预报设备未来的状态。
是防止事故和计划外停机的有效手段。 是设备维修的发展方向。
机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过 程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早 期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势 的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性 能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术 方式。
大型钢铁企业
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
事后维修 定期维修 预测维修
维修费用化了多少？
• 美国1980年税收总额 $7500亿，维修费为 $2460亿, 估计其中过剩维修费为 $750亿。
• 我国1987年国营公交企业40万个，固定资产￥7000亿, 维修费约为固定资产的 3～5％。
分析技术
可用于机械状态监测与故障诊断的信号有振动诊断、油样 分析、温度监测和无损检测探伤为主，其他技术或方法为 辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基 础最为雄厚、研究得最为充分。目前，在振动信号的分析 处理方面，除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型 分析、参数辨识外，近来又发展了频率细化技术、倒频谱 分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以 及基于非平稳信号假设的短时傅里叶变换、Winger分布和 小波变换等。而当代人工智能的研究成果为机械故障诊断 注入了新的活力，故障诊断的专家系统不仅在理论上得到 了相当的发展，且己有成功的应用实例，作为人工智能的 一个重要分支，人工神经网络的研究己成为机械故障诊断 领域的一个最新研究热点。
投资获得最大和最长远的回报
5、监测和诊断的各种手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
1）功能故障
2）潜在故障
按故障产生的原因分有：
1）人为故障
2）自然故障
按故障造成 的后果分有：
1）致命故障
2）严重故障
3）一般故障
4）轻度故障
故障通常采取几种分类法复合并用，如突发性的局 部故障；磨损性的危险故障等。由此看出故障的复杂性； 严重性和起因等情况。
2.2 故障的特点与故障管理
1 故障的特点