機(jī)械故障診斷是20 世紀(jì)六七十年代產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的一門綜合性邊緣學(xué)科。一方面, 隨著現(xiàn)代設(shè)備的日趨大型化、復(fù)雜化、自動(dòng)化和連續(xù)化, 設(shè)備一旦發(fā)生故障, 給生產(chǎn)和質(zhì)量以至人
們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成難以估量的影響, 為使設(shè)備保持正常運(yùn)行狀態(tài)所花的維修費(fèi)用在企業(yè)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用中占了很大的比重。因此, 為使這一占有重要地位的設(shè)備維修工作更加而科學(xué), 就必須對(duì)維修對(duì)象—設(shè)備的劣化、故障狀態(tài)、故障部位及其原因有正確的了解。另一方面, 信息傳感技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展, 特別是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 為設(shè)備故障診斷提供了極大的, 從而使上述需要成為可能。正是在這種情況下, 受醫(yī)療診斷學(xué)中的一些基本邏輯思想地啟發(fā), 并將之推廣到工程技術(shù)領(lǐng)域, 形成了一門新的學(xué)科—工程診斷。
1、機(jī)械故障診斷研究的內(nèi)容
機(jī)械故障診斷是識(shí)別機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué), 它研究的是機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映, 其研究?jī)?nèi)容包括對(duì)機(jī)器運(yùn)行現(xiàn)狀地識(shí)別診斷、對(duì)其運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)測(cè)以及對(duì)其運(yùn)行發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)3個(gè)方面。
2、機(jī)械故障診斷的基本原理
機(jī)械故障診斷包括機(jī)械故障診斷的理論與技術(shù)兩大部分。
2.1 機(jī)械故障診斷的基本環(huán)節(jié)
一個(gè)完整的診斷過(guò)程一般由以下幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。
2.1.1 確定運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容
主要包括確定監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)部位及監(jiān)測(cè)方式等方面的內(nèi)容, 這主要取決于故障形式, 同時(shí)也要考慮被監(jiān)測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境等因素以及現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備條件, 這是整個(gè)診斷工作的基礎(chǔ)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容確立得當(dāng), 不僅能極大地提高診斷效率, 有時(shí)甚至決定著診斷工作的成敗, 因此必須對(duì)此予以足夠的重視。
2.1.2 建立測(cè)試系統(tǒng)
根據(jù)步驟1 的要求選取傳感器及其配套設(shè)施, 組成測(cè)試系統(tǒng), 用以收集故障診斷所需的信息。在建造測(cè)試系統(tǒng)時(shí), 不僅要注意有用信號(hào)的獲取( 靈敏度和精度等性能) , 同時(shí), 還要考慮測(cè)試系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性以及如何在測(cè)試階段進(jìn)行降噪除噪等, 以便簡(jiǎn)化后續(xù)的信號(hào)分析處理過(guò)程。正確、有效信號(hào)的取得是正確診斷的先決條件, 偏離了這個(gè)前提, 診斷工作就無(wú)從談起。
2.1.3 測(cè)試、分析及信息提取
主要內(nèi)容是對(duì)借助測(cè)試系統(tǒng)所獲得的信號(hào)進(jìn)行加工, 包括濾波、異常數(shù)據(jù)的剔除以及各種分析算法等, 其主要目的是從有限的信號(hào)中獲得盡可能多的關(guān)于被診斷對(duì)象狀態(tài)的有用信息,這是機(jī)械故障診斷的核心。
2.1.4 狀態(tài)監(jiān)測(cè)、判斷及預(yù)報(bào)
它是診斷工作的zui后一個(gè)環(huán)節(jié), 也就是機(jī)械故障診斷的zui終目的之所在。這一步工作主要是構(gòu)造或選定判據(jù), 確定劃分設(shè)備狀態(tài)的各有關(guān)參量的等值等內(nèi)容, 以此判定被診斷對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài), 并對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
2.2 故障特征參量
對(duì)于某一具體的故障類型, 我們所關(guān)心的問(wèn)題是: ①這種故障通過(guò)哪些物理參量表現(xiàn)出來(lái); ②與各物理參量間的關(guān)系強(qiáng)弱情況如何。一般而言, 對(duì)于前一個(gè)問(wèn)題, 只要機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)
生了變化, 就必定會(huì)影響到與之相的各個(gè)動(dòng)態(tài)物理參量, 牽涉面較廣; 而故障類型與物理參量之間的關(guān)系強(qiáng)弱是我們zui感興趣的。因?yàn)橹挥心切┡c某種故障類型之間的關(guān)系密切、對(duì)故障靈敏可靠的物理參量才被用于故障的診斷。在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域, 將這些對(duì)故障靈敏、穩(wěn)定可靠的物理參量稱為故障特征參量。
機(jī)械系統(tǒng)的故障類型是千差萬(wàn)別的, 與每一種故障類型相對(duì)應(yīng), 機(jī)械系統(tǒng)必定會(huì)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)物理參量將其表征出來(lái),每一種故障類型也必須由一種或多種原因所引起。這就是說(shuō), 故
障表現(xiàn)與其特征參量和故障原因之間存在如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系:

F=f( α1,α2, ?)
式中: F: 某種故障類型;
α1,α2, ?: 各特征參量或故障原因。
故障診斷就是要確定F 與α1,α2, ?之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系f, 以便通過(guò)檢測(cè)α1,α2, ?來(lái)判斷故障類型F 是否發(fā)生, 或在已知F 發(fā)生的情況下去查明造成F 的原因α1,α2, ?等。