機械故障診斷是20 世紀六七十年代產(chǎn)生并發(fā)展起來的一門綜合性邊緣學科。一方面, 隨著現(xiàn)代設備的日趨大型化、復雜化、自動化和連續(xù)化, 設備一旦發(fā)生故障, 給生產(chǎn)和質量以至人
們的生命財產(chǎn)安全造成難以估量的影響, 為使設備保持正常運行狀態(tài)所花的維修費用在企業(yè)經(jīng)營費用中占了很大的比重。因此, 為使這一占有重要地位的設備維修工作更加而科學, 就必須對維修對象—設備的劣化、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、信號處理技術以及現(xiàn)代測試技術等相關學科的發(fā)展, 特別是電子計算機技術的飛速發(fā)展, 為設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)療診斷學中的一些基本邏輯思想地啟發(fā), 并將之推廣到工程技術領域, 形成了一門新的學科—工程診斷。
1、機械故障診斷研究的內(nèi)容
機械故障診斷是識別機器或機組運行狀態(tài)的科學, 它研究的是機器或機組運行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映, 其研究內(nèi)容包括對機器運行現(xiàn)狀地識別診斷、對其運行過程的監(jiān)測以及對其運行發(fā)展趨勢的預測3個方面。
2、機械故障診斷的基本原理
機械故障診斷包括機械故障診斷的理論與技術兩大部分。
2.1 機械故障診斷的基本環(huán)節(jié)
一個完整的診斷過程一般由以下幾個基本環(huán)節(jié)組成。
2.1.1 確定運行狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容
主要包括確定監(jiān)測參數(shù)、監(jiān)測部位及監(jiān)測方式等方面的內(nèi)容, 這主要取決于故障形式, 同時也要考慮被監(jiān)測對象的結構、工作環(huán)境等因素以及現(xiàn)有的測試設備條件, 這是整個診斷工作的基礎。狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容確立得當, 不僅能極大地提高診斷效率, 有時甚至決定著診斷工作的成敗, 因此必須對此予以足夠的重視。
2.1.2 建立測試系統(tǒng)
根據(jù)步驟1 的要求選取傳感器及其配套設施, 組成測試系統(tǒng), 用以收集故障診斷所需的信息。在建造測試系統(tǒng)時, 不僅要注意有用信號的獲取( 靈敏度和精度等性能) , 同時, 還要考慮測試系統(tǒng)的環(huán)境適應性以及如何在測試階段進行降噪除噪等, 以便簡化后續(xù)的信號分析處理過程。正確、有效信號的取得是正確診斷的先決條件, 偏離了這個前提, 診斷工作就無從談起。
2.1.3 測試、分析及信息提取
主要內(nèi)容是對借助測試系統(tǒng)所獲得的信號進行加工, 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中獲得盡可能多的關于被診斷對象狀態(tài)的有用信息,這是機械故障診斷的核心。
2.1.4 狀態(tài)監(jiān)測、判斷及預報
它是診斷工作的zui后一個環(huán)節(jié), 也就是機械故障診斷的zui終目的之所在。這一步工作主要是構造或選定判據(jù), 確定劃分設備狀態(tài)的各有關參量的等值等內(nèi)容, 以此判定被診斷對象的運行狀態(tài), 并對其未來發(fā)展趨勢進行預測。
2.2 故障特征參量
對于某一具體的故障類型, 我們所關心的問題是: ①這種故障通過哪些物理參量表現(xiàn)出來; ②與各物理參量間的關系強弱情況如何。一般而言, 對于前一個問題, 只要機械系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)
生了變化, 就必定會影響到與之相的各個動態(tài)物理參量, 牽涉面較廣; 而故障類型與物理參量之間的關系強弱是我們zui感興趣的。因為只有那些與某種故障類型之間的關系密切、對故障靈敏可靠的物理參量才被用于故障的診斷。在機械故障診斷領域, 將這些對故障靈敏、穩(wěn)定可靠的物理參量稱為故障特征參量。
機械系統(tǒng)的故障類型是千差萬別的, 與每一種故障類型相對應, 機械系統(tǒng)必定會通過一個或多個物理參量將其表征出來,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, 故
障表現(xiàn)與其特征參量和故障原因之間存在如下的對應關系:

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, ?之間的對應關系f, 以便通過檢測α1,α2, ?來判斷故障類型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。