1、典型零部件的故障診斷本章教學目標：1、理解齒輪傳動故障的成固和特征2、了解帶傳動故障的診斷3、熟悉診斷方法教學重點、難點：教學學時：教學手段：課件、現場教學，分組訓練教學內容：一、典型零部件故障成因及故障信號特征故障振動：某運動部件出現破損、磨損、疲勞失效、異常侵入運動副等，都會使運動部件的運動狀態發生變化，引起異常振動。故障振動的頻率成分為故障特征頻率故障診斷的工作方法之一：在設備振動頻率成分中尋找故障頻率，從而判斷設備的故障部位1. 電動機故障診斷電力振動引起的電動機振動的基本頻率成分應當是電力工頻（50HZ的整數倍，與電動機的極對數有關。In=60f/p當電動機的機械頻率部分產生故障時，

2、故障頻率與電動機基本頻率應當一致。實際情況中，因電動機存在滑移和相位滯后關系，實際故障頻率略低于基本頻率。（二）電動機故障診斷2. 帶傳動故障診斷2.1帶輪質量不均衡引起的振動類型：帶本身振動；由帶輪幾何精度超差引起的振動2.2帶傳動誤差引起的振動1) 帶本身振動：振動形式一橫波振動基頻f=fo(1-u2/u2)u波速N=12、3高階fn=Nf=Nfo(1-u2/u2)2) 帶輪幾何精度超差或尺寸形狀不均檢測：作信號平均分析，取兩組同步取點：一是輪上，二是帶上，分析信號周期與哪個件運動周期吻合，就是哪個件引起的沖擊振動。一般帶形狀誤差引起的傳動沖擊在轉轉有量運轉一段時間后會有所改善。頻率計法：

3、先計算帶軸轉速回頻率fr，再計算帶環圈沖擊頻率fk。fk=kfr式中：k=L/nDL帶長頻譜觀察：質量好的帶的頻譜較豐富的頻率成分，幅值較低。質差的帶的頻譜特征則相反。X(t)0X(t)帶傳動誤差引起的沖振動b)t3. 軸的故障診斷軸的故障引起的振動頻率如下：(1) 軸彎曲或質量不均引起頻率為回轉頻率與齒輪嚙合頻率的振動(2) 聯軸器兩軸中心線偏移不同軸時，引起回轉頻率及其諧波頻率的振動(3) 軸的松動也會引起以回轉頻率為基頻的振動W性洼：fr冋轉麵事；就一軸的轉速；人囲輪輔合撅率”船幅與M的關系振動方向備拄其、巧、3上*帕與11無轉向振動為主振恒A亦撤向掃動九于趙向ft,|/Th2fr,福上

4、下變牝1.*自方向1豪為主當禺心力大于嚏力匡毓動方向不足軸彎味（或魅上黃乾不平循】撮與Ftaa水平徑向損動為主洋丸不嚴格與用威止.：時還存存不廚軸抿商總之，軸引起的振動都在低頻范圍，三種振動可從其振動方向、振動幅值與轉速關系上判別出故障原因來。4. 齒輪激發的振動及其特征頻率4.1產生振動和噪聲原因：齒輪誤差、失效、疲勞磨損等4.2振動的三個特征頻率點：1）軸回轉頻率fr=n/60轉/秒軸不同fr不同2）嚙合頻率一一每秒嚙合次數fm=ZfrZ齒數對于一對齒，fm1=fm2=Zifr1=Z2fr23）齒輪的固有頻率振動儀號類型：調頻、調幅、脈沖沖擊。為尋找故障信號，需對信號解調，找出調制頻率和信

5、號基頻，然后參照齒輪振動覺頻率及特征表找故障。m齒數到等效質量k等效彈簧彈性模量4.3振動分析1）在判別齒輪系統異常成因時，先從時域圖上分析振動類型，看它屬于幅值調制型或脈沖型，再從頻譜圖上分析其頻率成分、幅值大小及邊頻帶，判斷設備異常部位、故障性質及原因。2）當齒輪嚙合不好或齒面粗糙會引起軸向振動；當齒輪側隙過大時會出現.嚙合沖擊。3）軸的彎曲變形會產生軸向力造成齒輪軸向振動5. 滾動軸承引起的振動及噪聲特征：滾動軸承損傷程度高低及其劣化程度都能通過軸承旋轉過程中產生的振動、噪聲以及基其它可測信號加以測量與判斷。滾動軸承曲振動時頻域波形如下圖所示。從圖中可以看出，其波形有兩個特點：一是無沖擊

6、，二是變化慢。舉例：頻譜分析方法二、滾動軸承的故障診斷2.1 滾動軸承的振動監測技術（1）頻率分析法原理：滾動軸承出現故障必表現一定的特征頻率成分，在譜圖上找出峰值點的頻率，進而找出故障原因。頻率種類：fr-軸的頻率fr=n/60fi-內環上一點與一個滾動體的接觸頻率fi=fr（1+d/Dcos）fc-外環上一點與一個滾動體的接觸頻率fc=fr（1-d/Dcos）fb-滾動體上一點與外環上或內環的接觸頻率fb=f2D/d1-（d/Dcos）/2注：實際頻譜的故障頻率往往在fr、fi、fc、fb等頻率為間隔的上、下邊頻率（2）包絡分析法原理：軸承運轉時，軸承的某一零件表面的點蝕與其它零件接觸會產

7、生一系列的高頻脈沖，其脈沖間隔即脈沖的重復速率就是指示故障部位的重要信息。方法：a）從滾動軸承某元件共振區的高頻部分中找出其諧波間隔b）從包絡信號中找出基波頻率（3）倒譜分析法原理：利用其諧波和邊頻的特征可為軸承質量評定和故障診斷提供信息案例：（對下圖二個圖形分析）經分析解剖觀察證實該故障是由于軸承內圈具有疲勞剝落和點蝕損傷引起的特點：在倒頻譜上反映出軸的故障遠比時域描述和頻譜分析靈敏、清晰。（4）振動簡易診斷法原理：用測振儀在高頻段測取軸承的故障信息，以此判斷軸承的運行狀態。方法：（a）當用測振儀直接以軸承振動值時，一般以相對標準做為診斷標準。（b）也可用測取軸承振動的沖擊峰值與其有效值之比

8、來判斷軸承的故障狀態。2.2 沖擊脈沖法診斷故障適用：診斷滾動軸承故障設備：SPM-43A型和國產CMJ-1型沖擊脈沖計測量原理：基于軸承的損傷沖擊壽命間的關聯性而工作的?；谶@個原理，通過檢測軸承內滾珠或滾軸與滾道的撞擊程度就可有效了解軸承的工作狀態。分析：1）滾動軸承因損傷或制造裝配不良等原因引起的周期性沖擊，損傷越嚴重，沖擊越劇烈。2）其輸出時域波形即成為高頻周期性減幅振幅信號。3）當沖擊脈沖值達到初始目標值i的1000倍，軸承壽命終止。初始沖擊值：i表面良好但n或D不同時的沖擊量i=nd0.61/2150其分貝值用dBi表示絕對沖擊值任何時候的沖擊量5v,也用分尺dBsv故障級（倍數）

9、N=sv/i用分尺時dBndBN=dBsv-dBi良好：dBi35Db紅區）國產CMJ-1沖擊脈沖計應用條件：先預知軸承轉速n,內徑do測量：脈沖-傳感-放大-解調、濾波、比較-輸出CMJ-1型國產脈沖計2.3 接觸電阻法診斷軸承故障原理：在軸承的電阻值來判斷,如右圖：正常接觸，有油膜存在r軸承=1106故障：r軸承1,油膜厚度與接觸電阻關系見下圖區別：振動監測法對剝落、凹坑比較敏感，而接觸電阻法對磨損、腐蝕等這一類的缺陷較敏感，兩者是相互補充。采用接觸電阻法的注意問題：（1）轉速較低時，軸承的油膜遭到破壞，此時不能使用此法。（2）為測量軸承固定部分與旋轉部分兩端電阻，旋轉軸和外殼必須在軸承以

10、外部位相對絕緣。（3）在同一軸上有許多軸承時，不易作出判斷，則要經過多點、多次測試才能給出正確的緒論。三、齒輪傳動的故障診斷3.1 齒輪傳動的基頻特征和頻譜特點齒輪傳動的故障診斷大多借助的是頻譜分析，可檢測的信號除振動和噪聲外，還可檢測振動的位移。齒輪嚙合振動的波形可分解為許多簡諧波之和，且在這些諧波的頻率分量中，有與齒數有關的fm、2fm、3fm等，均與fm有關。說明fm在齒輪傳動故障診斷中的重要意義。結論：鑒于倒頻譜有使譜線定位明確和峰值突出優點，對于復雜齒輪傳動系統的多種頻率成分的邊帶調制信號分析尤其有利，常常以倒頻譜分析作為齒輪箱精密診斷的基本分析方法之一。3.2 齒輪傳動故障診斷技術

11、功率譜分析法倒譜分析法同步平均分析法時域分析法齒輪箱精密診斷實例以高速精密車床主軸箱為例（1）診斷步驟確定診斷對象進行調查分析結構分析及理論計算確定診斷方法參數測量，信息處理分析判斷，得出結論（2）診斷實例（以上圖進行振動診斷）選一傳動路線進行分析：故障分析：由表1010可發現與軸承有關的振動主要發生在第7、8、12、13、14、17軸承及相關零件上。齒輪引起振動主要由Z3、Z8齒輪嚙合引起。四、機床電氣設備維修引言：現代制造裝備自動化程度不斷提高，機床電氣控制系統重要性越來越突出，電氣控制系統的故障都會造成設備故障停機。做好機床電氣設備的維修工作，提高電氣控制系統的工作可靠性是機電設備維修的

12、一項重要任務。4.1 電氣系統故障檢查方法電氣控制線路組成：電氣元件、電源、導線及連接的固定部分引起電氣故障的原因：損耗引起的發熱、散熱條件改變、電弧產生，電源電壓、頻率變化以及環境因素等。4.1.1 電氣系統故障檢查準備工作（1）電氣控制電路主要故障類型電源故障：其中電源參數變化占20%左右線路故障：導線故障（絕緣層老化破損、導線折斷）；導線連接部分故障（松脫、氧化、發霉等）元器件故障元器材損壞、性能變差（2）準備工作根據故障現象對故障進行充分的分析和判斷，確定可行的檢修方案研讀設備電氣控制原理圖準備好電氣故障維修用各種儀表工具（驗電器、?；馃?、萬用表、電池燈、電路板測試儀）望、問、聽、切（

13、用手觸摸、通、斷電檢查；對多路并存電路在分清主次情況下按步檢修）4.1.2 現場調查和外觀檢查4.1.3 利用儀表和診斷技術確定故障(1)利用儀表確定故障 線路故障的確定電阻測量法：分階測量；分段測量電壓測量法：分段測量法；分階測量法短接法：長短接法；局部短接法圖1局部短接法圖2長短接法元件故障的查找確定電阻元件故障的查找：對懷疑有故障的元件可測量其本身電阻加以判定測量電阻元件熱態電阻采用伏安法(b)對于阻值較小且需要精確測量的電阻采用電橋法測量10Q以上可使用單臂電橋10Q以下應使用雙臂電橋R=krR-被測電阻k-電橋倍率r電橋可調電阻電容元件的故障查找：測量容量和漏電阻。容量可用電阻表簡單

14、測算電感元件的故障查找：基本參數：電感、電阻、功率和電壓等判定方法：測量其直流電阻和交流電阻，如無異常則電感元件無故障(2)利用經驗確定故障彈性活動部件法電路敲擊法黑暗觀察法非接觸測溫法元件替換法對比法交換法加熱法分割法(3) 電氣故障快速查找法檢查線路狀況檢查電源情況對易查件進行檢查4.1.4 故障的排除與修理絕緣不良：清潔、更換新線或元件導線連接故障：過渡板、墊圈、錫焊接等4.2 試驗技術4.2.1 電氣設備的絕緣預防性試驗目的：掌握設備的絕緣強度，及早發現隱藏缺陷，采取對應措施處理，避免停電或設備損壞事故。內容：絕緣電阻和吸收比測量介質損失測量直流耐壓和泄漏電流的測量交流工頻耐壓試驗交流

15、電動機和開關電器試驗(1)交流電動機試驗分為同步和異步電動機(主要介紹異步電動機的有關試驗)測量絕緣電阻和吸收比泄漏電流及直流耐壓試驗(見下圖)工頻交流耐壓試驗繞組直流電阻電動機空轉檢查和空載電流的測定(2)低壓開關試驗老化試驗老化：絕緣材料受熱、電和機械應力等因素性能逐漸變化，導致損壞現象?？紤]到各材料運行條件不同，老化因素不同，應把各種老化因素組合起來進行多因素老化試驗內容：熱老化試驗、電老化試驗4.3 常用電氣設備故障診斷維修實例4.3.1 低壓電器常見故障與檢修低壓電器有保護類低壓控制電路如熔斷器、漏電保護器等；控制電器類，如接觸器、繼電器、電磁閥和電磁抱閘等；主電器類，如萬能轉換開關、按鈕、行程開關等。(1)接觸器(a)交流接觸器檢查步驟：電氣檢查-機械部分檢查-通電檢查(可靠動作，吸合無明顯響聲，斷電復位迅速)常見故障： 線圈故障：過熱燒毀和斷線 接觸器觸頭熔焊：頻繁起動，有短路點，觸頭氧化，接觸壓力不正常。 吸合不正常 斷電后鐵芯不能釋放(a) 直流接觸器常見故障與交流接觸器相同，分析方法相似。例：一臺CZQ-40/20直流接觸器，吸合后馬上斷開，又吸全合，有時吸合，不能吸合。分析：線圈回路不良繼電器(a) 熱繼電器常見故障現象：接入主電路或控制電路不通；誤動作；電動機已燒毀，而熱