机械故障诊断学第10章
机械故障诊断技术(第二版张建)课后答案
机械故障诊断技术（第二版张建）课后答案第一章1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上的。
2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。
3、设备运行过程中的盆浴曲线是指什么？答：指设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线（曲线的形状类似浴盆的剖面线）4、机械故障诊断包括哪几个方面内容？答：（1）运行状态的检测根据机械设备在运行时产生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早期发现设备故障的苗头。
（2）设备运行状态的趋势预报在状态检测的基础上进一步对设备运行状态的发展趋势进行预测，其目的是为了预知设备劣化的速度，以便生产安排和维修计划提前做好准备。
（3）故障类型、程度、部位、原因的确定最重要的是设备类型的确定，它是在状态检测的基础上，确定当机器已经处于异常状态时所需进一步解决的问题，其目的是为了最后诊断决策提供依据。
5、请叙述机械设备的故障诊断技术的意义？答：设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。
机械设备的故障诊断可以保证整个企业的生产系统设备的运行，减少经济损失，还可以减少某些关键机床设备因故障存在而导致加工质量降低，保证整个机器产品质量。
6、劣化曲线沿横、纵轴分别分成的三个区间分别是什么，代表什么意义？答：横轴包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗损期纵轴包括1、绿区（故障率最低，表示机器处于良好状态）2、黄区（故障率有抬高的趋势，表示机器处于警械注意状态）3、红区（故障率已大幅上升的阶段，表示机器处于严重或危险状态，要随时准备停机）第二章1、按照振动的动力学特性分类，可将机械振动分为三种类型：自由振动和固有频率、强迫振动与共振、自激振动。
机械故障诊断学习报告
机械故障诊断学习的重要性
学习机械故障诊断有助于提高机械工程师的技能水平，并能有效避免机械故障导致的生产停滞和损失。
机械故障诊断学习的步骤和方法
1
了解机械系统
熟悉机械系统的组成和工作原理。
学习故障特征
2
掌握不同故障特征的识别方法。
3
实践演练
通过实际案例进行故障诊断练习。
机械故障诊断学习的优势和挑战
优势
提高机械故障诊断准确性和效率。
挑战
需要不断学习和更新知识，跟上技术的发展。
机械故障诊断学பைடு நூலகம்报告
机械故障诊断是一门关键的技术，它是确保机械系统正常运行的关键。本报 告将为您介绍机械故障诊断的背景和意义。
机械故障的分类和特点
1 分类多样
机械故障可以分为多个类别，如机械磨损、 电气故障等。
2 特点独特
机械故障具有不同的特征，包括声音、振动、 热量等。
常见的机械故障诊断方法
1 视觉检查
通过观察机械部件的外观，检测潜在的故障。
2 振动分析
通过分析机械振动信号，识别可能存在的故障。
3 温度测量
通过测量机械部件的温度变化，检测异常情况。
基于人工智能的机械故障诊断技术
机器学习
使用机器学习算法分析大量数 据，实现故障诊断。
神经网络
构建神经网络模型，模拟人类 的故障诊断过程。
专家系统
利用专家知识建立规则库，帮 助机械故障诊断。
机械故障诊断学 ppt课件
3、通过检测监视故障分析性能评估等，为设备结构 修改优化设计合理制造及生产过程提供数据和信息。
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机械故障诊断学的研究研究范畴
简单而言，设备故障是指“设备功能失常”，也就是 设备不能达到预期的工作状态，无法满足应有的性能、功 能。
功能失效，机械设备基本功能不能保证；
设备偏离正常功能
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故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的。所有设 备的作用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递 过程中的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量 是以力、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要 通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能 量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解 设备劣化程度。
最低的阶段。机器处良好
R
状态。
黄区(Y)——包括浴盆曲线Ⅲ
区的初始阶段，故障率已
Y
有抬高的趋势。机器处警
戒状态。
红区(R)——包括浴盆曲线Ⅲ
G
区故障率已大幅度上升的
阶段。机器处严重或危险
状态。
图1-2劣化曲线
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所谓技术诊断，从广义而言，就是对系统的运行状态做出判
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2. 机械故障诊断学的研究目的与研究范畴
研究故障诊断技术目的 就是提高设备效率、运行可靠性，延长使用寿
命，降低设备全寿命周期费用；分析故障形成原因， 以防患于未然。
机械故障诊断技术习题参考答案
1参考答案教材设备故障诊断沈庆根、郑水英化学工业出版社2006.3第1版2010.6.28 于电子科技大学1 第1章概论1.1 机械设备故障诊断包括哪几个方面的内容答机械设备故障诊断所包含的内容可分为三部分。
第一部分是利用各种传感器和监测仪表获取设备运行状态的信息即信号采集。
采集到的信号还需要用信号分析系统加以处理去除无用信息提取能反映设备状态的有用信息称为特征信息从这些信息中发现设备各主要部位和零部件的性能是处于良好状态还是故障状态这部分内容称为状态监测它包含了信号采集和信号处理。
第二部分是如果发现设备工作状态不正常或存在故障则需要对能够反映故障状态的特征参数和信息进行识别利用专家的知识和经验像医生诊断疾病那样诊断出设备存在的故障类型、故障部分、故障程度和产生故障的原因这部分内容称为故障诊断。
第三部分称为诊断决策根据诊断结论采取控制、治理和预防措施。
在故障的预防措施中还包括对设备或关键零部件的可靠性分析和剩余寿命估计。
有些机械设备由于结构复杂影响因素众多或者对故障形成的机理了解不够也有从治理措施的有效性来证明诊断结论是否正确。
由此可见设备诊断技术所包含的内容比较广泛诸如设备状态参数力、位移、振动、噪声、裂纹、磨损、腐蚀、温度、压力和流量等的监测状态特征参数变化的辨识机器发生振动和机械损伤时的原因分析故障的控制与防治机械零部件的可靠性分析和剩余寿命估计等都属于设备故障诊断的范畴。
1.2 请简述开展机械设备故障诊断的意义。
答1、可以带来很大的经济效益。
①采用故障诊断技术可以减少突发事故的发生从而避免突发事故造成的损失带来可观的经济效益。
②采用故障诊断技术可以减少维修费用降低维修成本。
2、研究故障诊断技术可以带动和促进其他相关学科的发展。
故障诊断涉及多方面的科学知识诊断工作的深入开展必将推动其他边缘学科的相互交叉、渗透和发展。
2 第2章故障诊断的信号处理方法2.1 信号特征的时域提取方法包括哪些答信号特征的时域提取方法包括平均值、均方根值、有效值、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、偏度指标或歪度指标、偏斜度指标、峭度指标。
机械故障诊断学钟秉林第10章旋转机械的状态检测与故
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三、 转子系统振动故障诊断
✓ 可以看出转速低， 则允许的振动值大； 转速高，允许的振动 值小。
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三、 转子系统振动故障诊断
✓ 可以看出转速低， 则允许的振动值大； 转速高，允许的振动 值小。
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➢ 所测得的振动多数是由数种频率的振动合成的； ➢ 转子振动和轴承座振动的比值，可以是2－50倍，
它和轴承型式，间隙、轴承座刚度、油膜特性等有 关，且同类机组亦不尽相同； ➢ 轴承组水平刚度明显低于垂直刚度；
因此，为了较全面的反映机组的振动情况，必须制定 其它的振动标准：
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三、 转子系统振动故障诊断
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三、 转子系统振动故障诊断
草案
三、 转子系统振动故障诊断
以轴振动的位移峰峰值作为评定标准
美国石油学会给出了功率不超过1000kW的中小型涡 轮机械轴振动的振动标准API617，其振动许可值为： A 25.4 12000 n
dt
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二、振动基础
2.3 周期振动
周期振动的定义： y(t) y(t nT), n 0, 1, 2, ... （按周期T重复）
周期函数可以展开为傅里叶级数：
y(t)
a0
an
n 1
cos nt
bn
sin
nt
A0 An sin(nt n n 1
机械故障诊断
第一章浴盆曲线设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律，由于曲线的形状类似浴盆的剖面线。
取浴盆曲线的一半叫劣化曲线劣化曲线绿区，浴盆曲线II阶段良好状态。
黄区，浴盆曲线III阶段警戒注意状态。
红区，浴盆曲线III阶段机器处于严重或危险状态，准备随时停机。
基本方法简易，精密诊断法，直接观察，噪声测定，无损检测，磨损残余物测定，机器性能参数测定法1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上2、按故障诊断方法的难易程度分：简易，精密诊断法按机械故障诊断的测试手段分为：直接观察，噪声测定，无损检测，磨损残余物测定，机器性能参数测定法3、机械故障诊断包含那几个方面：运行状态的监测，设备运行状态的趋势预报，故障类型、程度、部位、原因的确定第二章低频：主要测量的振幅是位移量，这是因为在低频范围造成破坏的主要原因是应力的强度，位移量是与应力、应变直接相关的参数。
中频：速度量，因为振动部件的疲劳进程与振动速度成正比，振动能量与振动速度成正比。
高频：加速度，表征振动部件所受冲击力的强度，冲击力的大小与冲击的频率与加速度值成正比。
2-4振动三要素：振幅，频率，相位2-1、按动力学特征，机械振动分为：自由振动与固有振动（振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的频率），强迫振动和共振（1、物体在简谐力作用下产生的强迫振动也是简谐振动，其稳态频率与激励力频率相等。
2、振幅B的大小与激励力大小成正比、与刚度成反比，还与频率比、阻尼比有关。
3、物体位移达到最大值的时间与激振力达到最大值的时间是不同的，两者之间存在一个相位差。
），自激振动2-2、机械振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的2-3 在非线性机械系统内，由非振荡能量转变为振荡激励所产生的振荡称为自激振动。
2-5机械故障诊断技术的应用分为事故前预防和事故后预防2-8强迫振动的特点：强迫振动过程不仅与激振力的性质（激励频率与振幅）有关。
机械行业智能化机械设备故障诊断与维修方案
机械行业智能化机械设备故障诊断与维修方案第一章智能化机械设备概述 (2)1.1 智能化机械设备的发展背景 (2)1.2 智能化机械设备的特点与应用 (2)2.1 特点 (3)2.2 应用 (3)第二章故障诊断技术基础 (3)2.1 故障诊断的基本概念 (3)2.2 常见故障诊断方法 (4)2.3 故障诊断技术的发展趋势 (4)第三章智能化故障诊断系统设计 (5)3.1 系统架构设计 (5)3.2 故障诊断算法选择与应用 (5)3.3 数据采集与预处理 (5)第四章传感器与监测技术 (6)4.1 传感器类型及选型 (6)4.2 传感器布置与信号传输 (6)4.3 监测系统的集成与优化 (6)第五章故障诊断案例分析 (7)5.1 案例一：齿轮箱故障诊断 (7)5.2 案例二：电机故障诊断 (8)5.3 案例三：机械臂故障诊断 (8)第六章维修方案制定与实施 (8)6.1 维修方案的制定原则 (8)6.1.1 安全性原则 (8)6.1.2 可行性原则 (8)6.1.3 经济性原则 (9)6.1.4 高效性原则 (9)6.1.5 可靠性原则 (9)6.2 维修方案的实施步骤 (9)6.2.1 确定维修任务 (9)6.2.2 准备维修资源 (9)6.2.3 制定维修计划 (9)6.2.4 维修实施 (9)6.2.5 维修验收 (9)6.2.6 归档记录 (9)6.3 维修过程中的注意事项 (9)6.3.1 操作人员安全 (9)6.3.2 设备保护 (9)6.3.3 维修质量 (9)6.3.4 维修进度 (10)6.3.5 备件管理 (10)6.3.6 技术支持 (10)第七章维修工艺与设备 (10)7.1 常见维修工艺 (10)7.1.1 概述 (10)7.1.2 机械部件修复 (10)7.1.3 机械部件更换 (10)7.1.4 机械部件调试 (10)7.1.5 润滑 (10)7.2 维修设备的选用与维护 (11)7.2.1 维修设备选用 (11)7.2.2 维修设备维护 (11)7.3 维修工艺的优化与创新 (11)7.3.1 维修工艺优化 (11)7.3.2 维修工艺创新 (11)第八章预防性维护与故障预测 (12)8.1 预防性维护策略 (12)8.2 故障预测技术 (12)8.3 预防性维护与故障预测的融合 (12)第九章智能化维修与管理 (13)9.1 智能化维修技术的发展 (13)9.2 智能化维修系统的构建 (13)9.3 维修管理的信息化与智能化 (14)第十章发展趋势与展望 (14)10.1 智能化机械设备故障诊断与维修的发展趋势 (14)10.2 面临的挑战与机遇 (15)10.3 未来发展方向与建议 (15)第一章智能化机械设备概述1.1 智能化机械设备的发展背景科技的飞速发展，智能化技术逐渐成为各行各业转型升级的关键驱动力量。
2023机械故障诊断学培训教案ppt教程(ppt)
故障识别与分类
利用模式识别、机器学习和深度学习 等方法，对提取的特征进行故障识别 和分类。
结果评估与优化
对诊断结果进行评估和优化，提高诊 断准确性和可靠性。
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机械故障诊断系统设计与 开发
系统总体架构设计
01
02
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模块化设计
将系统划分为数据采集、 特征提取、故障诊断和结 果展示等模块人工智能和机器学习技 术的发展，未来机械故障诊 断将更加智能化，能够实现 自动识别和预测故障。
多学科融合
机械故障诊断学将与材料科 学、计算机科学、控制工程 等多学科融合，形成更完善 的故障诊断体系。
远程故障诊断
随着互联网和物联网技术的 发展，未来有望实现远程故 障诊断，提高故障诊断的效 率和准确性。
实验设计原则及步骤
针对性原则
可控性原则
可重复性原则
经济性原则
实验设计步骤
实验设计应针对具体故 障类型和诊断需求，明 确实验目的和对象。
实验过程中应严格控制 变量，确保实验结果的 可靠性和准确性。
实验设计应具有可重复 性，以便验证和比较不 同诊断方法的性能。
在满足实验需求的前提 下，尽量降低实验成本 和时间消耗。
可扩展性
采用开放式架构，方便后 续功能扩展和升级。
实时性
优化算法，提高系统实时 响应能力。
关键模块功能实现
数据采集
通过传感器采集机械运行 过程中的振动、声音、温 度等信号。
特征提取
运用信号处理技术，从原 始数据中提取出反映机械 故障的特征参数。
故障诊断
基于模式识别、机器学习 等方法，构建故障诊断模 型，实现故障类型的自动 识别和定位。
系统集成与测试验证
模块集成
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系统结构
现场数据 采集系统
诊断代理 （服务器端）
诊断系统
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监测数据库
智能体信息中心
智能体信 息数据
数据服务器
采集 采样 传感器 系统参 设备 控制 数据 数据 数控制 信息
数据采集系统
当前故障数据 当前趋势数据 传感器信息 机组监测信息
数据传输请求
诊断结论 历史日志
数据请求 智能体信息
现场诊断系统
数据分析对象1 频谱分析
数据分析对象2 . . . 时域分析
数据分析对象n
故障诊断代理
诊断服务对象n
...
诊断服务对象2 神经网络诊断
面向设备的智能多代理子系统
诊断服务对象1 产生式推理
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控制Agent B
控制Agent C
诊断Agent 诊断Agent 诊断Agent
B1
B2
B3
诊断联盟B
控制Agent
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压缩机 诊断代理
透平机 诊断代理
. . .
电机 诊断代理
面向设备源
INTERNET
石化机械 诊断代理
动力机械 诊断代理
. . .
冶金机械 诊断代理
轴承 诊断代理
转子 诊断代理
齿轮箱
诊断代理 ...
. . . . ..
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报警与门限值 峰-峰值报警 谱峰报警
趋势分析与预报 峰-峰值趋势分析与预报 各主要分频和倍频幅值趋势分析与预报
打印功能 打印各种分析图形
系统运行参数及监视方式的编辑 对启停采样转速间隔、采样时间间隔、传感器灵敏度 系数、报警门限等进行修改或重新设置，适应不同的 应用场合
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机械故障诊断学
第10章 计算机辅助工况监测与 故障诊断系统
汽轮压缩机组工况监视与故障诊断系统 面向Internet的远程工况监视与故障诊断 诊断信息的标准化
National Laboratory of High Performance Complex Manufacturing，Central-South University
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数据的管理 定时保存最近三天的机组原始监测数据、当天的机 组运行趋势数据、至少一年的历史趋势数据。
状态识别 通过振动峰-峰值或各分频幅值给出颜色，指明异 常振动测点
信号分析与处理 启停过程分析：Bode图，三维瀑布图，轴心轨迹 时域分析：时域波形，轴心轨迹，振动棒图，自相 关函数，互相关函数，趋势分析等； 频域分析：FFT分析，互谱分析，倒谱分析等 事故停机联锁信号分析
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➢ 在线分析与智能诊断系统 知识库管理模块 数据库管理模块 知识库模块 数据库模块 推理机模块 动态数据库模块 工况分析模块 帮助与服务模块 任务管理模块
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面向Internet的远程工况监视与故障诊断
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远程监测诊断
基于internet的远程分布式监测诊断17
面向部件的 诊断代理
故障诊断智能多代理系统的总体结构
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INTERNET 管理与控制代理
数据分析代理
其它服务代理
故障诊断代理
数据分析对象1 频谱分析
数据分析对象2 时域分析
...
数据分析对象n
诊断服务对象n . . .
诊断服务对象2 神经网络诊断
面向领域的智能多代理子系统
诊断服务对象1 产生式推理
2
➢ 监视诊断系统的构成
振动信号
PC总线
振动信号
IPC
网络或
PC
机
同步采集
工业控制机 光隔电流环
计算机
转速信号
PC总线
转速采集
组
定时触发
数据采集
温度
非振动信号 PC总线
实时监视 系统
在线故障 诊断系统
压力等 智能采集卡
National Laboratory of High Performance Complex Manufacturing，Central-South University 3
系统特点 上下位机结构； 振动信号多路同时刻采样，保证相位的可比性； 三层次有机联系在一起，满足监视实时性和在线 的要求； 灵活的监视方式，较强的数据分析、存贮与管理、 报表及图形打印等功能； 智能化信号采集 实时监测机组联锁信号，自动记录联锁信号动作 采用对等网络通信 采用PC总线计算机，便于升级，性价比高
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INTERNET 管理与控制代理
数据分析代理
其它服务代理
故障诊断代理
数据分析对象1 频谱分析
数据分析对象2 时域分析
...
数据分析对象n
诊断服务对象n . . .
诊断服务对象2 神经网络诊断
诊断服务对象1 产生式推理
面向设备的智能多代理子系统
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INTERNET 管理与控制代理
数据分析代理
其它服务代理
...... 开关量输入
开关量信号 采聚模块
16通道选择
模拟信号隔离 （可选）
振动信号 采集模块
......
振动(36)、位移(20)
及加速度(2)信号
总共48路
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➢ 实时工况监视与状态识别系统 四大功能 信号获取 信号处理及工况状态识别 数据管理和屏幕显示 向上位机传送各种信号的时域数据和特征数据。 数据存储方式 正常运行：定时保存 异常报警：自动保留报警前后10 min数据，其后 数据在10min内实行滚动刷新。 紧急停车：自动保留停机前10 min原始数据，实 现“黑匣子”功能
4
➢ 信号采集系统
工业控制计算机 （IPC）
PC总线
16通道同步采集 A/D卡
AC/DC选择
AC/DC分离
采样控制及 转速测量
转速输入
光电隔离 单通道A/D卡
光电隔离 程控增益 多路选择
温度、压力等 非振动信号采? 聚模块?
信号调理模块
...... 温度、压力等信号
单片机控制 智能开关量 采集存储卡
诊断请求 现场诊断系统地址
故障数据 设备监测信息 故障测点信息（测点、特征频率、部件名等） 诊断报告 控制指令
汽轮压缩机组工况监视与故障诊断系统
➢ 机械设备简介
C-901 透平
M-901 减速箱
C-101 压缩机
C-102 尾气膨胀机
National Laboratory of High Performance Complex Manufacturing，Central-South University
诊断Agent 诊断Agent 诊断Agent
C1
C2
C3
诊断联盟C
控制Agent A
诊断Agent 诊断Agent 诊断Agent 诊断联盟A
A1
A2
A3
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终端 浏览器
诊断代理
（服务器端） 诊断 系统
Internet
现场诊断 （客户端）
数据 服务器
诊断 系统
诊断代理 （服务器端）
系统信息中心
局域网