【正文】 但是它只適用于對帶磁性的材料進(jìn)行分析，其殘渣尺寸大于50。所謂采樣，就是采集能正確反映當(dāng)前液壓設(shè)備中元部件運行狀態(tài)的、有代表性的油樣；所謂檢測，就是對油樣進(jìn)行分析，測定油樣中磨屑的數(shù)量、大小及成分等；所謂診斷，就是初步回答設(shè)備的磨損狀態(tài)屬于正常還是異常，如果是異常磨損還要確定屬于哪些元部件磨損和何種磨損類型；所謂預(yù)測，就是估計處于異常磨損狀態(tài)的元部件的剩余壽命和今后可能發(fā)生的磨損類型；所謂處理，就是根據(jù)預(yù)測的情況確定維修方式、時間和部位。特別是固體磨粒其數(shù)量在每100ml油液中可高達(dá)108顆以上；其數(shù)量、成分、尺寸、形狀、分布反映了不同磨損失效類型和故障特征。一、油液分析技術(shù)的意義 機(jī)械設(shè)備中的潤滑劑在使用過程中，受設(shè)備工況條件變化、環(huán)境和相關(guān)機(jī)械子系統(tǒng)的影響，難以避免的外來物質(zhì)污染和系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)在微觀或宏觀上變化等諸多因素的影響，不但在數(shù)量上會有損耗，而且在組成成分和結(jié)構(gòu)上也會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致品質(zhì)下降，直至最終喪失應(yīng)有的潤滑效能，如果不能得到及時的補充或更換，設(shè)備相關(guān)摩擦副將由于得不到有效的保護(hù)而發(fā)生損傷甚至失效；如果能通過及時檢測設(shè)備在用潤滑劑的品質(zhì)和污染物指標(biāo)的變化，適時掌握設(shè)備潤滑劑的劣化、污染程度以及設(shè)備中關(guān)鍵摩擦副的磨損情況，確定合理的換油周期及維護(hù)措施，可有效防止設(shè)備中關(guān)鍵摩擦副的損傷，延長設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備工作的可靠性。通過學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生針對冶金機(jī)電設(shè)備相關(guān)零部件進(jìn)行油液分析，能合理確定診斷策略，選取恰當(dāng)?shù)脑\斷方法，并能熟練使用各種常見檢測儀器。圖45是功率譜分析的結(jié)果：圖上半部分為結(jié)構(gòu)振動信號x1(t)的功率譜S1（f）；圖下半部分為電動機(jī)噪聲信號x2(t)的功率譜S2（f）。頻譜分析法與振動診斷方法一樣，頻譜分析是識別聲源的重要方法，特別是對噪聲頻譜的結(jié)構(gòu)和峰值進(jìn)行分析，可求得峰值及對應(yīng)的特征頻率，進(jìn)而尋找發(fā)生故障的零件、部件及故障原因。在人們所處的某一環(huán)境中所有噪聲的總和稱為環(huán)境噪聲。聲強測量儀可以在現(xiàn)場條件下進(jìn)行聲學(xué)測量和尋找聲源，具有較高的使用價值。輸出衰減器和輸出放大其的作用與輸入衰減器和輸入放大器相同，都是將信號衰減或放大。電容式傳聲器一般配有精密聲級計。輸出放大器的輸出信號必須經(jīng)檢波電路和顯示裝置，以讀出總聲級，A、B、C、D計權(quán)聲級計或各頻帶聲級。例如，維修人員用聽棒檢查軸承的運行狀態(tài)，鐵路工人用手錘檢驗車架以判斷其故障等，這些都是敲擊聲檢測法。訓(xùn)練學(xué)生處理實際設(shè)備診斷能力。判別標(biāo)準(zhǔn)可以用絕對標(biāo)準(zhǔn)或相對標(biāo)準(zhǔn)，也可以用類比的方法。從頻域上看，調(diào)制的結(jié)果是在齒輪嚙合頻率及其諧波周圍產(chǎn)生以故障齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率為間隔的邊頻帶，且其振幅隨故障的惡化而加大。其計算公式為 （25）式中，為主、從動齒輪的齒數(shù)；為主、從動齒輪的轉(zhuǎn)速。齒輪振動信號的頻率特征振動和噪聲信號是齒輪故障特征信息的載體，目前能夠通過各種振動信號傳感器、放大器及其它測量儀器測量出齒輪箱的振動和噪聲信號，通過各種分析和處理方法提取其故障特征信息，從而診斷出齒輪的故障。方法是用在撞擊部裝有力傳感器的錘頭快速撞擊結(jié)構(gòu)物，將力傳感器與加速度傳感器所檢驗到的力與振動的信號輸入信號分析儀，即可求得此結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)。如在結(jié)構(gòu)的各階共振時移動傳感器的位置，則可測得結(jié)構(gòu)的各階固有振型。采用磁帶記錄儀的好處：①將振動信號保存起來，在需要時可以隨時復(fù)現(xiàn)；②當(dāng)振動測試的現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，不適于信號分析儀等精密儀器工作時，通過磁帶記錄儀可在實驗室內(nèi)對振動信號進(jìn)行分析研究；③對于沒有信號分析儀、計算機(jī)的單位，可通過磁帶記錄儀到其它單位分析研究。顯然，不同的部件其固有頻率是不同的。三、振動監(jiān)測 振動測試的類型和測試系統(tǒng)工程中所進(jìn)行的振動測試工作主要有下列兩類：（1）測量振動物體上某點的振動。常用的振動判斷絕對標(biāo)準(zhǔn)有ISO237ISO349VDI205BS467GB/T —199ISO10816等。（2）隨機(jī)檢驗 對不重要的設(shè)備，一般不定期地進(jìn)行檢測。如機(jī)座、軸承座，一般都選為典型測點。而對低中速、小設(shè)備來說，常常不具備這種條件，在此情況下，可以選擇在軸承座或機(jī)殼上放置傳感器進(jìn)行測試。但是另外一些標(biāo)準(zhǔn)都采用相對位移參數(shù)進(jìn)行測量，這在發(fā)電、石化工業(yè)的機(jī)組振動監(jiān)測中用的最多。而復(fù)雜周期振動的各簡諧分量中任何兩個分量的頻率之比是有理數(shù)。振幅A表示振動的大小，而角頻率表示振動的快慢。確定性振動的規(guī)律可以用某個確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述，其振動的波形具有確定的形狀。重物從平衡位置移動到上極限位置，再返回經(jīng)過靜平衡位置移動到下極限位置，又返回移動到靜平衡位置，為一個運動循環(huán)，即往復(fù)振動一次。另外，振動的理論和方法比較成熟，且簡單易行。通過學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生針對冶金機(jī)電設(shè)備的常用旋轉(zhuǎn)零件進(jìn)行振動診斷，能合理確定診斷策略，選取恰當(dāng)?shù)脑\斷方法，并能熟練使用各種常見檢測儀器。這些無量綱診斷參數(shù)有：波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖指標(biāo)、裕度指標(biāo)及峭度指標(biāo)。利用包含這種寬帶頻率成分的振動進(jìn)行診斷時，要把所測的振動按頻帶分類，然后根據(jù)各類振動進(jìn)行診斷。由于齒輪載荷不均、齒距不等及故障造成載荷波動，除了影響振幅之外，同時也必然產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動，使齒輪轉(zhuǎn)速波動。以直齒圓柱齒輪為例，其嚙合區(qū)分為單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)。但撞擊時間越短，其激勵的能量水平就越低，從而可能激勵不出結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)。應(yīng)當(dāng)指出，頻率掃描的速度應(yīng)使系統(tǒng)的響應(yīng)能接近穩(wěn)態(tài)振動，過快就會影響試驗的精度。所以通過試驗測定了系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)后，就可用解析的方法確定該系統(tǒng)的各階固有頻率、振型以及各階模態(tài)參數(shù)。接著將此信號輸入信號分析儀進(jìn)行信號處理。如確定結(jié)構(gòu)或部件的各階固有頻率、阻尼、剛度等參數(shù)以及分析其各階振型等。因此，在實際工作中，應(yīng)通過反復(fù)試驗才能確定。對于定期檢測，為了早期發(fā)現(xiàn)故障，以免故障迅速發(fā)展到嚴(yán)重的程度，檢測的周期應(yīng)盡可能短一些；但如果檢測周期定的過短，則在經(jīng)濟(jì)上可能不合理。不論是測軸承振動還是測軸振動，都需要從軸向、水平和垂直三個方向測量。一般情況下，測點位置選擇的原則是：能對設(shè)備振動狀態(tài)做出全面的描述；應(yīng)是設(shè)備振動的敏感點；應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)鍵點；應(yīng)是容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點。一般說來，監(jiān)測軸比測試軸承座或機(jī)殼的振動信息更為直接和有效。二、振動監(jiān)測參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)振動參數(shù)及其選擇如前所述，通常用來描述振動響應(yīng)的三個參數(shù)是位移、速度和加速度。2）周期振動若振動波形按周期T重復(fù)出現(xiàn)，也就是 （2—2）成立時，稱為周期振動，相對簡諧振動而言，一般它是一個復(fù)雜的周期振動，是由一個靜態(tài)分量和無限個諧波余弦分量（振幅為，相角為）組成，實踐中產(chǎn)生復(fù)雜周期振動的情況遠(yuǎn)多于產(chǎn)生簡諧振動的情況。在機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，常遇到的振動多為周期振動、準(zhǔn)周期振動、窄頻帶隨機(jī)振動和寬頻帶隨機(jī)振動等，以及其中幾種振動的組合。這種正弦振動，稱之為“簡諧振動”，它是一種最簡單的振動。振動分析（理論或?qū)嶒灧治觯┚褪茄芯窟@三者間的相互關(guān)系?！癫贾米鳂I(yè) 振動診斷實施要點演示文檔（PPT）、機(jī)電設(shè)備載體、各類維修技術(shù)工器具和材料、技術(shù)資料引題5分鐘；授課40分鐘；實訓(xùn)30分鐘；總結(jié)5分鐘 振動監(jiān)測與診斷機(jī)械振動是工程中普遍存在的現(xiàn)象，機(jī)械設(shè)備的零部件、整機(jī)都有不同程度的振動。《冶金機(jī)械設(shè)備維修》教案學(xué)習(xí)情景1：設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷授課日期授課時數(shù)4授課形式項目教學(xué)法模塊二振動監(jiān)測與診斷教學(xué)目的了解振動基本知識。我國冶金企業(yè)的維修費用一般占到生產(chǎn)成本的8～10％，許多大型鋼廠，每年設(shè)備維修費達(dá)數(shù)億萬元以上。據(jù)統(tǒng)計，重要設(shè)備因事故停機(jī)造成的損失極為嚴(yán)重：一個乙烯球罐停產(chǎn)一天，損失產(chǎn)值500萬元，利潤200萬元；一臺大型化纖設(shè)備停產(chǎn)一小時，損失產(chǎn)值80萬元。 故障診斷技術(shù)經(jīng)過40多年的研究與發(fā)展，已應(yīng)用于飛機(jī)自動駕駛、人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)、核反應(yīng)堆、汽輪發(fā)電機(jī)組、大型電網(wǎng)系統(tǒng)、石油化工過程、飛機(jī)、汽車、冶金、礦山設(shè)備等領(lǐng)域。除了故障機(jī)理的研究得益于數(shù)學(xué)、物理學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科之外，還特別地從自動控制、信號處理、人工智能、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展中得到支持。歸納來說，這三個階段對應(yīng)著故障分布的三種基本類型：早期為故障遞減型；偶發(fā)期為故障恒定型；耗損期為故障遞增型。工程實例：上述的深井泵站在投產(chǎn)2～3年后，隨著對設(shè)備的逐步熟悉，檢修維護(hù)水平的逐步提高，設(shè)備便進(jìn)入偶發(fā)故障期，這一時期水泵的大修臺時普遍提高到7000h，部分甚至可到12000h以上。在此期間，故障的發(fā)生是隨機(jī)的。 早期故障率是影響設(shè)備可靠性的一個重要因素，會使設(shè)備的平均無故障工作時間減少。研究故障規(guī)律對制定維修策略，以及建立更加科學(xué)的維修體制都是十分有利的。美國政府《工程項目管理人員測試性與診斷性指南》(AD－A208917)中，則把故障定義為：“造成裝置、組件或元件不能按規(guī)定方式工作的一種物理狀態(tài)”。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生針在一定程度選取恰當(dāng)?shù)脑\斷方法對冶金機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行判斷，并能熟練使用各種常見檢測儀器，處理設(shè)備問題。了解故障診斷技術(shù)的作用及意義。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是近年來國內(nèi)外發(fā)展較快的一門新興學(xué)科，它所包含的內(nèi)容比較廣泛，諸如機(jī)械狀態(tài)量（力、位移、振動、噪聲、溫度、壓力和流量等）的監(jiān)測，狀態(tài)特征參數(shù)變化的辨識，機(jī)械產(chǎn)生振動和損傷時的原因分析、振源判斷、故障預(yù)防，機(jī)械零部件使用期間的可靠性分析和剩余壽命估計等等。在實際工程中，對于“失效”和“故障”沒有嚴(yán)格的區(qū)別，通常對于可修復(fù)產(chǎn)品常用“故障”，而對于不可修復(fù)產(chǎn)品常用“失效”。設(shè)備處于早期故障期，其故障率開始往往很高，但通過跑合運行、故障排除和使用維修人員對設(shè)備的逐步熟悉，故障率將逐漸降低并趨于穩(wěn)定，設(shè)備進(jìn)入正常工作階段。 （2）偶發(fā)故障期 (t1≤tt2)：經(jīng)過第一階段的調(diào)試、試用后，設(shè)備的各部分機(jī)件進(jìn)人正常磨損階段，操作人員逐步掌握了設(shè)備的性能、原理和機(jī)構(gòu)調(diào)整的特點。故通過提高設(shè)計質(zhì)量、改進(jìn)使用管理、加強監(jiān)視診斷與維護(hù)保養(yǎng)等工作，可使故障率降低到最低。這說明設(shè)備的一些零部件已經(jīng)達(dá)到了其使用壽命。因此，了解設(shè)備故障診斷的分類，對我們今后更好地理解和運用診斷技術(shù)，具有積極的意義。但是故障診斷技術(shù)真正作為一門學(xué)科，則是20世紀(jì)60年代以后才發(fā)展起來的，這也是設(shè)備故障診斷歷史上第二次革命性的轉(zhuǎn)變。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)的主要工作內(nèi)容是：（1） 保證機(jī)器運行狀態(tài)在設(shè)計的范圍內(nèi)（2） 隨時報告運行狀態(tài)的變化情況和惡化趨勢（3） 提供機(jī)器狀態(tài)的準(zhǔn)確描述（4） 故障報警五、故障診斷技術(shù)作用及意義現(xiàn)今社會，設(shè)備診斷技術(shù)日益獲得重視和發(fā)展，一方面是隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展，設(shè)備工作強度不斷增大，生產(chǎn)效率、自動化程度越來越高，同時設(shè)備更加復(fù)雜，各部分間的關(guān)聯(lián)更加密切，往往微小的故障就可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致整個設(shè)備系統(tǒng)或與設(shè)備有關(guān)的環(huán)境遭受災(zāi)難性的破壞。在許多場合下，這是非常不合理的，致使不該修的修了（即過維修），不僅浪費人力、物力、財力，甚至還會降低設(shè)備工作性能；而該修的可能又沒修（即欠維修），不僅降低設(shè)備壽命，而且還將導(dǎo)致事故發(fā)生。4. 通過實施設(shè)備故障診斷，帶動與故障診斷有關(guān)的一系列相關(guān)理論，如信號采集、信號分析、模式識別等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，同時可檢驗相關(guān)理論的完善程度，尋找最佳故障診斷方法，完善設(shè)備故障診斷學(xué)。通過學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生針對冶金機(jī)電設(shè)備的常用旋轉(zhuǎn)零件進(jìn)行振動診斷，能合理確定診斷策略，選取恰當(dāng)?shù)脑\斷方法，并能熟練使用各種常見檢測儀器。另外，振動的理論和方法比較成熟，且簡單易行。重物從平衡位置移動到上極限位置，再返回經(jīng)過靜平衡位置移動到下極限位置，又返回移動到靜平衡位置，為一個運動循環(huán)，即往復(fù)振動一次。確定性振動的規(guī)律可以用某個確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述，其振動的波形具有確定的形狀。振幅A表示振動的大小，而角頻率表示振動的快慢。而復(fù)雜周期振動的各簡諧分量中任何兩個分量的頻率之比是有理數(shù)。但是另外一些標(biāo)準(zhǔn)都采用相對位移參數(shù)進(jìn)行測量，這在發(fā)電、石化工業(yè)的機(jī)組振動監(jiān)測中用的最多。而對低中速、小設(shè)備來說，常常不具備這種條件，在此情況下，可以選擇在軸承座或機(jī)殼上放置傳感器進(jìn)行測試。如機(jī)座、軸承座，一般都選為典型測點。（2）隨機(jī)檢驗 對不重要的設(shè)備，一般不定期地進(jìn)行檢測。常用的振動判斷絕對標(biāo)準(zhǔn)有ISO237ISO349VDI205BS467GB/T —199ISO10816等。三、振動監(jiān)測 振動測試的類型和測試系統(tǒng)工程中所進(jìn)行的振動測試工作主要有下列兩類：（1）測量振動物體上某點的振動。顯然，不同的部件其固有頻率是不同的。采用磁帶記錄儀的好處：①將振動信號保存起來，在需要時可以隨時復(fù)現(xiàn)；②當(dāng)振動測試的現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，不適于信號分析儀等精密儀器工作時，通過磁帶記錄儀可在實驗室內(nèi)對振動信號進(jìn)行分析研究；③對于沒有信號分析儀、計算機(jī)的單位，可通過磁帶記錄儀到其它單位分析研究。如在結(jié)構(gòu)的各階共振時移動傳感器的位置，則可測得結(jié)構(gòu)的各階固有振型。方法是用在撞擊部裝有力傳感器的錘頭快速撞擊結(jié)構(gòu)物，將力傳感器與加速度傳感器所檢驗到的力與振動的信號輸入信號分析儀，即可求得此結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)。齒輪振動信號的頻率特征振動和噪聲信號是齒輪故障特征信息的載體，目前能夠通過各種振動信號傳感器、放大器及其它測量儀器測量出齒輪箱的振動和噪聲信號，通過各種分析和處理方法提取其故障特征信息，從而診斷出齒輪的故障。其計算公式為 （25）式中，為主、從動齒輪的齒數(shù)；為主、從動齒輪的轉(zhuǎn)速。從頻域上看，調(diào)制的結(jié)果是在齒輪嚙合頻率及其諧波周圍產(chǎn)生以故障齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率為間隔的邊頻帶，且其振幅隨故障的惡化而加大。判別標(biāo)準(zhǔn)可以用絕對標(biāo)準(zhǔn)或相對標(biāo)準(zhǔn)，也可以用類比的方法。了解振動診斷的作用及意義。由此可見，振動加劇往往是伴隨著機(jī)器部件工作狀態(tài)不正常、乃至失效而發(fā)生的一種物理現(xiàn)象。振動診斷還包含對其環(huán)境的預(yù)測，即已知系統(tǒng)的輸出及系統(tǒng)的參數(shù)（質(zhì)量、剛度、阻尼等）來確定系統(tǒng)的輸入，以判斷系統(tǒng)環(huán)境的特性，如尋找振源等問題的研究