機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)研究

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)化水平的提高，機(jī)械設(shè)備行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變化，智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)械設(shè)備的性能更加的優(yōu)越，生產(chǎn)效率大幅度提升，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)故障，影響著其使用，因此，需要做好故障的診斷和維修，以降低維修成本，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。基于此，對(duì)機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)進(jìn)行研究。通過(guò)分析機(jī)械設(shè)備的基本特征與常見(jiàn)故障，深入探討完善機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)的對(duì)策，以此來(lái)為相關(guān)部門(mén)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備" 故障診斷" 維修技術(shù)" 堵漏技術(shù)

Research on Mechanical Equipment Fault Diagnosis and Maintenance Technology

QIU Yang

Jiangsu Rugao Secondary Vocational School， Nantong， Jiangsu Province， 226500 China

Abstract： With the improvement of China's industrialization level， the mechanical equipment industry is undergoing unprecedented changes. The application of advanced technologies such as intelligence， automation， and digitization has made the performance of mechanical equipment more superior， greatly improving production efficiency and promoting the improvement of enterprise economic benefits. Mechanical equipment often malfunctions during use， affecting its functionality. Therefore， it is necessary to diagnose and repair faults to reduce maintenance costs and ensure the normal operation of mechanical equipment. Based on this， research is conducted on the diagnosis and maintenance technology of mechanical equipment faults. By analyzing the basic characteristics and common faults of mechanical equipment， this paper explores in depth the countermeasures for improving the diagnosis and maintenance technology of mechanical equipment faults， in order to provide reference for relevant departments.

Key Words： Mechanical equipment; Fault diagnosis; Maintenance technology; Leak sealing technology

機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)是確保機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。常用的機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)包括振動(dòng)信號(hào)分析法、油液分析技術(shù)、溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)等，這些技術(shù)都可以對(duì)故障進(jìn)行快速的定位、檢測(cè)、診斷、判斷，以便相關(guān)人員識(shí)別故障的原因，并根據(jù)故障的原因進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的維修和更換，以保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性。然而，現(xiàn)階段，很多行業(yè)在使用機(jī)械設(shè)備過(guò)程中依然面臨著機(jī)械設(shè)備頻繁故障的問(wèn)題，機(jī)械設(shè)備的診斷、維修逐漸成為了企業(yè)成本支出的主要組成部分，如何采用合適的診斷和維修技術(shù)降低機(jī)械設(shè)備的故障率、降低維修成本成為了當(dāng)下企業(yè)亟需解決的問(wèn)題。因此，本文通過(guò)文獻(xiàn)綜述，結(jié)合部分案例，對(duì)機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)進(jìn)行深入分析與探討，目的是給中等專業(yè)的機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)教學(xué)提供素材，以及為相關(guān)企業(yè)提供指導(dǎo)。

1" 機(jī)械設(shè)備的基本特征

機(jī)械設(shè)備具備結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、功能多樣性、高精度性，以及自動(dòng)化與智能化等特征。（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。主要是指機(jī)械設(shè)備通常由多個(gè)部件、組件和子系統(tǒng)組成，這些部分相互關(guān)聯(lián)、相互作用，共同實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整體功能。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜性使機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中需要充分考慮各部件之間的配合和協(xié)調(diào)，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。（2）功能多樣性。機(jī)械設(shè)備的功能多種多樣，涵蓋了從簡(jiǎn)單的物料搬運(yùn)到復(fù)雜的加工制造等多個(gè)領(lǐng)域。不同的機(jī)械設(shè)備具有不同的功能特點(diǎn)，如切削、磨削、沖壓、鍛造、焊接、裝配等，這種功能多樣性使機(jī)械設(shè)備能夠滿足不同行業(yè)、不同生產(chǎn)流程的需求。（3）高精度性。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備對(duì)加工精度和裝配精度的要求越來(lái)越高。高精度機(jī)械設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)微米級(jí)甚至納米級(jí)的加工和裝配，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。同時(shí)，高精度性也要求機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用先進(jìn)的測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)，以確保設(shè)備的精度和穩(wěn)定性。（4）自動(dòng)化與智能化。隨著自動(dòng)化和智能化技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)械設(shè)備開(kāi)始采用自動(dòng)化和智能化技術(shù)，增強(qiáng)了設(shè)備的靈活性和適應(yīng)性，提高了機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低了人工成本[1]。

2" 機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)與流程

2.1" 基于感官的診斷技術(shù)

機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)中，基于感官的診斷技術(shù)包括觀、聽(tīng)、模、聞，這是最傳統(tǒng)也是最直接的診斷技術(shù)。操作人員可以通過(guò)觀察設(shè)備的運(yùn)行情況，檢查是否有異常現(xiàn)象或異響；通過(guò)聽(tīng)取設(shè)備運(yùn)行時(shí)是否有異常聲音，初步判斷故障的可能原因；通過(guò)觸摸設(shè)備的某些部位，感受其溫度、振動(dòng)等，以判斷設(shè)備是否存在過(guò)熱、振動(dòng)過(guò)大等故障。在基于感官診斷技術(shù)應(yīng)用中，還需要通過(guò)“便攜式測(cè)振儀、泄露聽(tīng)診儀、光纖內(nèi)窺鏡、紅外熱像儀、激光全息攝影”等現(xiàn)代的手段來(lái)延長(zhǎng)人的感官器官，以解決傳統(tǒng)方法（依靠人的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)）局限性的問(wèn)題。

2.2" 基于儀器設(shè)備的診斷技術(shù)

2.2.1 振動(dòng)信號(hào)分析法

振動(dòng)信號(hào)分析法是根據(jù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)頻譜分析或時(shí)域分析等方法，提取故障特征信息，判斷設(shè)備的故障類型和位置。這種方法具有易于測(cè)取、信號(hào)信息量豐富、診斷范圍廣、診斷精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)。（1）時(shí)域分析法是使用最高的診斷故障的方法，其主要將時(shí)域范圍內(nèi)的濾波進(jìn)行放大，在通過(guò)相關(guān)性分析、統(tǒng)計(jì)特征計(jì)算等來(lái)對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別，并最終判斷異常的依據(jù)[2]。（2）頻譜分析是最完善且有效的一種故障診斷法，其主要是通過(guò)對(duì)比故障信號(hào)的振動(dòng)頻率與原始時(shí)域信號(hào)中的震動(dòng)頻率來(lái)識(shí)別設(shè)備故障。

2.2.2 油液分析技術(shù)

油液分析技術(shù)是通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備中使用的潤(rùn)滑油、液壓油等進(jìn)行取樣分析，檢測(cè)其理化性能、雜質(zhì)含量等，以判斷設(shè)備的磨損情況，進(jìn)而判斷設(shè)備的故障狀態(tài)。這種方法只對(duì)磨屑類故障有效，并且診斷周期較長(zhǎng)。其中，通過(guò)磨屑總數(shù)可以判斷磨損處于什么階段；通過(guò)磨屑的尺寸可以判斷磨損的嚴(yán)重程度；通過(guò)磨屑的化學(xué)成分可以判斷磨損部件、故障位置；通過(guò)磨屑的形態(tài)可以判斷磨損類型，如是疲勞磨損還是粘著磨損等。

2.2.3 溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)

溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)接觸式或非接觸式測(cè)溫方式監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵部位的溫度變化，從而判斷設(shè)備的故障狀態(tài)。這種方法在需要連續(xù)監(jiān)測(cè)或不可觀察的部位尤為有效，適用于工業(yè)爐窯、熱力機(jī)械、電機(jī)、電器等機(jī)械設(shè)備故障的診斷。

（1）接觸式主要是利用熱平衡的原來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的精度比較高。但是，如果溫度過(guò)高，則不適宜采用接觸式的溫度測(cè)試方法。接觸式測(cè)溫又包括熱膨脹式測(cè)溫、熱電偶測(cè)溫、熱電阻測(cè)溫。其中：熱膨脹式測(cè)溫是利用熱脹冷縮的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)溫；熱電偶測(cè)溫是利用熱電效應(yīng)進(jìn)行測(cè)溫，當(dāng)形成閉合回路的熱電極材料A、B確定后，若使冷端溫度不變，則熱電勢(shì)就只是熱端溫度的單值函數(shù)，此時(shí)，通過(guò)測(cè)量熱電勢(shì)就可以測(cè)出溫度；熱電阻測(cè)溫主要是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值的特性來(lái)進(jìn)行測(cè)溫，其會(huì)隨著溫度的變化而變化。

（2）非接觸式儀表測(cè)溫又包括單色溫度和輻射溫度測(cè)溫。其中：?jiǎn)紊珳囟葴y(cè)溫是通過(guò)測(cè)量機(jī)械設(shè)備的輻射亮度來(lái)進(jìn)行溫度的檢測(cè)；輻射溫度測(cè)溫是通過(guò)檢測(cè)被測(cè)設(shè)備入射的探測(cè)元件上的輻射能來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)溫[3]。

2.2.4 聲音分析法

聲音分析法是使用聲音傳感器或聽(tīng)診器來(lái)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的聲音進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并通過(guò)聲音特征的變化來(lái)判斷設(shè)備是否存在故障。例如：利用聲強(qiáng)法判斷機(jī)器各部分發(fā)射噪聲的大小和方向，或利用頻譜分析法從噪聲的頻譜中找出與機(jī)械系統(tǒng)工作特性有關(guān)的頻率分量。該方法適用于壓力容器、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等機(jī)械設(shè)備的故障診斷。

2.3" 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

機(jī)械設(shè)備故障診斷中常會(huì)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行診斷，其在不破壞被檢對(duì)象的前提下，根據(jù)物質(zhì)因存在缺陷而發(fā)生變化的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，以探測(cè)其中是否有缺陷存在。這種方法具有無(wú)損性，適用于各種機(jī)械設(shè)備中關(guān)鍵零部件的故障診斷。

2.3.1 超聲波探傷法

超聲波探傷法是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一種，其是根據(jù)超聲波在材料中的傳播特性，檢測(cè)材料內(nèi)部的缺陷和損傷。該方法成本低、可測(cè)厚度大、速度快、對(duì)人體無(wú)害，是目前最常用的檢測(cè)技術(shù)。

2.3.2 射線探傷法

射線探傷法主要是采用X/射線，通過(guò)射線在材料中的透射和散射，檢測(cè)材料內(nèi)部的缺陷和損傷。該方法主要用于展示體積型缺陷，適用于一切材料，但測(cè)量成本較高，對(duì)人體也有一定的損害。

2.3.3 磁粉探傷法

磁粉探傷法主要是根據(jù)磁場(chǎng)的作用，使鐵磁性材料表面的缺陷處產(chǎn)生磁粉堆積，從而顯示缺陷的形狀和位置。該方法使用簡(jiǎn)便，較滲透探傷法更靈敏，能探測(cè)近表面的缺陷，但僅適用于鐵磁性材料。

2.3.4 渦流探傷法

渦流探傷法主要是利用渦流在導(dǎo)體中的感應(yīng)作用，檢測(cè)導(dǎo)體表面和近表面的缺陷。該方法對(duì)封閉在材料表面下的缺陷有較高的檢測(cè)靈敏度，屬于電學(xué)測(cè)量方法，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)處理。

2.4" 其它診斷技術(shù)

機(jī)械設(shè)備故障診斷中有時(shí)也會(huì)采取故障代碼和報(bào)警系統(tǒng)分析。現(xiàn)階段，很多機(jī)械設(shè)備都配有故障代碼和報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄相關(guān)的故障代碼，并發(fā)出警報(bào)。通過(guò)查閱設(shè)備的故障代碼和報(bào)警信息，可以快速定位故障的類型和位置。

很多機(jī)械設(shè)備通常配備有各種傳感器和儀表，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，首先需要檢查傳感器和儀表是否正常工作，以確定是否有異常信號(hào)輸出，從而幫助定位故障。

如果通過(guò)以上方法無(wú)法確定故障原因，則可能需要進(jìn)行拆解和檢查關(guān)鍵部件。這包括檢查設(shè)備的機(jī)械部件、電氣部件和液壓部件等，以查找可能存在的故障點(diǎn)。

目前，在很多中等專業(yè)教學(xué)中，在對(duì)機(jī)械設(shè)備故障診斷教學(xué)中，這些方法都有涉及到，教師也將教學(xué)目標(biāo)設(shè)置為知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)。其中，知識(shí)目標(biāo)是掌握機(jī)械故障診斷的方法及其分類，了解故障診斷的主要工作環(huán)節(jié)和簡(jiǎn)易診斷方法。能力目標(biāo)是能夠采用合理的診斷方法對(duì)普通機(jī)械系統(tǒng)故障原因、故障部位、故障程度做出正確的判斷，能夠利用溫度診斷技術(shù)、振動(dòng)診斷技術(shù)、油樣分析技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)等故障診斷技術(shù)手段對(duì)機(jī)械設(shè)備故障做出最正確的診斷[4-5]。

2.5" 故障診斷的流程

首先，故障檢測(cè)，采集信號(hào)，發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的異常狀態(tài)。其次，根據(jù)檢測(cè)到的異常狀態(tài)，利用專業(yè)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行故障診斷（信號(hào)處理，提取故障特征），確定故障的類型、位置和原因，對(duì)故障的性質(zhì)、嚴(yán)重程度和影響范圍進(jìn)行評(píng)估，對(duì)故障進(jìn)行判斷（狀態(tài)識(shí)別），以便制訂合理的維修方案。最后，對(duì)故障進(jìn)行定位（診斷決策）。準(zhǔn)確確定故障在機(jī)械設(shè)備中的具體位置，為維修工作提供精確的指導(dǎo)。

3" 機(jī)械設(shè)備維修技術(shù)

在對(duì)機(jī)械設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中，提取征兆，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。如果檢測(cè)參數(shù)正常，則會(huì)繼續(xù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期的檢測(cè)；如果檢測(cè)參數(shù)異常，則需要對(duì)故障診斷原因與趨勢(shì)進(jìn)行分析，并做出最后的維修決策。

（1）原位搶修技術(shù)是機(jī)械設(shè)備維修中一種常用的維修技術(shù)。其又包括堵漏技術(shù)（當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)裂縫和細(xì)孔時(shí)，可以固化內(nèi)部零件，防止泄漏）、結(jié)構(gòu)切片修復(fù)技術(shù)（防止設(shè)備薄壁破洞，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)）、貼體封存技術(shù)（防止設(shè)備表層被腐蝕物質(zhì)破壞）、耐磨修補(bǔ)技術(shù)（對(duì)設(shè)備磨損進(jìn)行修補(bǔ)，恢復(fù)設(shè)備性能）等，應(yīng)根據(jù)故障的原因，采取合適的維修技術(shù)。

（2）狀態(tài)維修也是機(jī)械設(shè)備維修中一種常用的維修方法。它利用維修人員的感官能力和經(jīng)驗(yàn)，觀察設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常特征，并選擇合適的檢測(cè)和維修手段進(jìn)行維修。

在中等專業(yè)機(jī)械設(shè)備診斷教學(xué)中，會(huì)教授學(xué)生典型零部件的結(jié)構(gòu)與維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械設(shè)備的一般維修過(guò)程的內(nèi)容和步驟、機(jī)械零件失效與對(duì)策等知識(shí)，還會(huì)將機(jī)械設(shè)備維修流程、零件失效形式分析與對(duì)策、零件維修更換原則作為教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。

維修的原則即安全第一，要選診斷后維修，要使用合適的工具和設(shè)備，要保持維修現(xiàn)場(chǎng)的情結(jié)和整齊。

維修的步驟即詢問(wèn)與檢查、故障排查、維修與測(cè)試。維修過(guò)程中，維修人員要熟悉維修流程、機(jī)械設(shè)備相關(guān)的技術(shù)知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)等，做好維修記錄，制訂合理的維修保養(yǎng)計(jì)劃，以保證維修工作順利進(jìn)行。

4" 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)的研究和發(fā)展對(duì)制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過(guò)不斷更新和完善故障診斷與維修技術(shù)，可以提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率、降低維修成本、延長(zhǎng)設(shè)備壽命和提升安全性。未來(lái)，隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的手段，故障診斷會(huì)更加的精準(zhǔn)，也會(huì)實(shí)現(xiàn)維修流程的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)在線診斷和快速的維修，促使機(jī)械設(shè)備行業(yè)繼續(xù)保持蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，為全球經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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