機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的概況與機(jī)遇

機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程

“診斷"一詞涵蓋了眾多領(lǐng)域，既包括醫(yī)療領(lǐng)域中的人體診斷，也包括環(huán)境監(jiān)測診斷技術(shù)。在工程領(lǐng)域，特別是機(jī)械設(shè)備、電子儀器、工程結(jié)構(gòu)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的診斷技術(shù)。盡管機(jī)械故障診斷技術(shù)起步相對(duì)較晚，但自六十年代中期尤其是七十年代以來，其發(fā)展速度迅猛。這得益于多個(gè)方面的推動(dòng)，包括技術(shù)進(jìn)步、市場需求以及工業(yè)應(yīng)用的不斷拓展。

一、機(jī)械故障診斷技術(shù)的飛速發(fā)展得益于前沿學(xué)科的推動(dòng)

近年來，國際機(jī)械故障診斷技術(shù)取得了顯著進(jìn)展，這主要?dú)w功于兩大因素：一是經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)，二是前沿學(xué)科技術(shù)的支撐。從故障診斷的演變歷程來看，這些前沿學(xué)科技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。過去十幾年里，該領(lǐng)域經(jīng)歷了以下幾個(gè)重要的轉(zhuǎn)變：首先，傳統(tǒng)技術(shù)的束縛被打破，技術(shù)之間相互滲透融合；其次，前沿技術(shù)的學(xué)術(shù)思想活躍，為技術(shù)創(chuàng)新提供了源源不斷的動(dòng)力；最后，通過促進(jìn)舊學(xué)科和基礎(chǔ)學(xué)科的更新，產(chǎn)生了許多新的學(xué)科分支。

二、機(jī)械故障診斷技術(shù)的實(shí)用價(jià)值在于其確診能力

機(jī)械故障診斷的存在與發(fā)展，與其在實(shí)際應(yīng)用中的確診能力密不可分。為了確保準(zhǔn)確診斷，必須滿足一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括準(zhǔn)確估計(jì)機(jī)器內(nèi)部故障的位置與類型，區(qū)分主導(dǎo)與伴隨故障，判斷主導(dǎo)故障的發(fā)生與轉(zhuǎn)移，以及對(duì)潛在故障的長期發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測。同時(shí)，多種因素會(huì)影響故障的確診能力，如設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、可維護(hù)性，潛在故障的多樣性，故障信息的完備性，診斷信息的準(zhǔn)確性，以及專家經(jīng)驗(yàn)的積累等。

三、當(dāng)前診斷技術(shù)的幾個(gè)研究熱點(diǎn)

（1）增強(qiáng)對(duì)常見與多發(fā)機(jī)械故障的診斷能力；

（2）探索信息融合與特征提取的新方法；

（3）構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)倉庫，以充分利用診斷數(shù)據(jù)；

（4）發(fā)展智能診斷技術(shù)，提高診斷的自動(dòng)化水平；

（5）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷，方便快捷地解決機(jī)械故障問題。

1.2 機(jī)械故障診斷的目的與核心內(nèi)容

首先，我們來探討機(jī)械故障的定義與分類。機(jī)械故障，簡而言之，就是指機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常狀況，這些狀況可能影響設(shè)備的正常功能，甚至導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。為了更有效地進(jìn)行故障診斷，我們通常將這些故障進(jìn)行分類，以便針對(duì)不同類型的故障采取相應(yīng)的診斷措施。

1. 故障的定義

2. 
   

3. 
   

設(shè)備在運(yùn)行過程中，會(huì)呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)。其中，故障狀態(tài)、異常狀態(tài)和正常狀態(tài)是設(shè)備的基本狀態(tài)分類。當(dāng)設(shè)備的功能指標(biāo)低于其正常時(shí)的低限度，即設(shè)備無法完成其規(guī)定的功能時(shí)，這種情況就被稱為故障。

2. 故障的分類

機(jī)械設(shè)備的故障可以依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。按故障的性質(zhì)，我們可以將其分為器質(zhì)性故障和操作型故障。器質(zhì)性故障源于機(jī)器本身，如轉(zhuǎn)子彎曲或葉片斷裂，這類故障往往具有偶然性和突發(fā)性，需立即停機(jī)檢查并修復(fù)。而操作型故障則多由操作人員誤操作或工藝參數(shù)選用不當(dāng)導(dǎo)致。

此外，按故障發(fā)生的進(jìn)程，故障可分為突發(fā)型和漸發(fā)型。突發(fā)型故障無預(yù)兆，破壞性大，因此需對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的重要部位進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。漸發(fā)型故障則因設(shè)備零件技術(shù)指標(biāo)逐漸惡化而引發(fā)，是機(jī)械設(shè)備修理中的常見類型，約占50~80%。其特點(diǎn)包括：故障多出現(xiàn)在零件有效壽命的后期，即耗損故障期；具有規(guī)律性，可預(yù)防；且故障發(fā)生頻率與機(jī)器運(yùn)行時(shí)間相關(guān)。

同時(shí)，按發(fā)生故障的時(shí)間，HOJOLO將故障分為磨合期故障、正常使用期故障和耗損期故障。而按故障的復(fù)雜程度，則可分為單一型故障和復(fù)合型故障。最后，按故障的后果嚴(yán)重程度，可分為輕微故障、一般故障、嚴(yán)重故障和致命故障。

3. 故障的規(guī)律

（1）故障率

故障率是衡量設(shè)備性能的重要指標(biāo)。它表示某種設(shè)備在特定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生故障的概率。具體來說，設(shè)備的故障率是指在單位時(shí)間內(nèi)，發(fā)生故障的設(shè)備臺(tái)數(shù)與同時(shí)期內(nèi)仍在工作的設(shè)備臺(tái)數(shù)的百分比。這種瞬時(shí)故障率具有統(tǒng)計(jì)特性，能夠幫助我們了解設(shè)備的可靠性和耐久性。

（2）典型故障曲線——“浴盆"曲線

大多數(shù)設(shè)備的故障率隨時(shí)間變化，呈現(xiàn)出一種特定的曲線形狀，這種曲線被稱為“浴盆曲線"。該曲線的特點(diǎn)是兩頭高、中間低，分為三個(gè)明顯的階段：早期故障期、偶然故障期和嚴(yán)重（耗損）故障期。通過分析這種典型故障曲線，我們可以更好地了解設(shè)備故障的規(guī)律和特點(diǎn)，從而采取有效的預(yù)防和維修措施。

早期故障期：

新設(shè)備在初始工作期，由于新元件之間的磨合不足或裝配問題，加上設(shè)計(jì)、選材及加工質(zhì)量的差異，往往會(huì)出現(xiàn)故障率較高的現(xiàn)象。但隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，故障率會(huì)迅速降低。

偶然故障期（壽命期）：

當(dāng)設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行階段，其故障率保持在一個(gè)較低且相對(duì)穩(wěn)定的水平。此階段的故障具有隨機(jī)性，與設(shè)備的新舊程度無關(guān)，因此難以預(yù)測，且無法通過簡單的磨合來消除。

嚴(yán)重（耗損）故障期：

隨著設(shè)備使用進(jìn)入后期，由于長期磨損、疲勞和腐蝕等因素的影響，故障率會(huì)逐漸上升。這一階段的設(shè)備需要更加密切的關(guān)注和維修。

值得注意的是，這三個(gè)故障期是對(duì)大多數(shù)設(shè)備而言的普遍規(guī)律，但并非所有設(shè)備都會(huì)經(jīng)歷這三個(gè)階段，有些設(shè)備可能只會(huì)表現(xiàn)出其中的一個(gè)或兩個(gè)階段。

二、機(jī)械故障診斷技術(shù)的實(shí)質(zhì)與內(nèi)涵

機(jī)械故障診斷技術(shù)，簡而言之，就是為機(jī)器“看病"的技術(shù)。它旨在了解和掌握機(jī)器在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，判斷其整體或局部是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定故障原因，同時(shí)預(yù)測故障的發(fā)展趨勢(shì)。該技術(shù)涵蓋了“監(jiān)測"與“診斷"兩大核心環(huán)節(jié)。

在實(shí)際應(yīng)用中，故障診斷技術(shù)需緊密結(jié)合工程實(shí)際，致力于解決機(jī)器在設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行過程中遇到的問題。此外，高可靠性、注重經(jīng)濟(jì)效益以及多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)，使得故障診斷成為一項(xiàng)綜合性的技術(shù)。

值得注意的是，故障診斷不僅是一種從整體到零部件的反求技術(shù)，更是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在診斷過程中，核心問題在于模式識(shí)別，即對(duì)癥狀和故障的識(shí)別、分類和聚類。為了確保診斷的準(zhǔn)確性，需要充分收集并正確處理相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)有效融合。同時(shí)，機(jī)器故障的傳遞具有整體性與層級(jí)性，這為故障診斷帶來了新的挑戰(zhàn)。

在整體性方面，機(jī)器的故障癥狀往往表現(xiàn)為機(jī)器整體的癥狀，而非單一零件的癥狀。這要求診斷人員具備全局觀念，從整體角度分析故障原因。而在層級(jí)性方面，故障的影響范圍具有一定的層次性。當(dāng)機(jī)器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，其癥狀不僅會(huì)反映在故障本身，還會(huì)影響到相關(guān)組件和部件。因此，在診斷過程中，需要仔細(xì)分析故障信息的傳遞路徑和層次關(guān)系，以準(zhǔn)確判斷故障位置和原因。

與機(jī)器的層級(jí)系統(tǒng)緊密相關(guān)的是近似可分系統(tǒng)。

三、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的核心理念

核心理念在于確保機(jī)器能夠穩(wěn)定、高效地發(fā)揮其預(yù)設(shè)功能。這涵蓋了準(zhǔn)確識(shí)別機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)及故障類型，從而保障其安全且持續(xù)地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)效益化。同時(shí)，一旦機(jī)器出現(xiàn)異常或故障，能夠迅速且精確地進(jìn)行診斷，以便采取適當(dāng)?shù)念A(yù)知性維修措施，縮短維修時(shí)間，提升維修質(zhì)量，并降低維修成本。此外，通過性能評(píng)估所收集的數(shù)據(jù)與信息，還可為機(jī)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造提供有力的支持。

四、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的涵蓋內(nèi)容

機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的核心內(nèi)容主要涵蓋兩個(gè)方面：其一是對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，其二是在發(fā)現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)進(jìn)行深入的診斷。通過這些手段，我們可以及時(shí)掌握機(jī)器的工作狀況，預(yù)測并防范潛在的風(fēng)險(xiǎn)，確保機(jī)器的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

1. 狀態(tài)監(jiān)測

通過運(yùn)用多種測量、分析和判別技術(shù)，我們能夠深入了解機(jī)器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)合機(jī)器的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和現(xiàn)有條件，這一過程為機(jī)器的性能評(píng)估、合理使用、安全運(yùn)作以及故障診斷提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2. 故障診斷

在深入了解機(jī)器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，我們需要進(jìn)一步探究故障的具體性質(zhì)、程度、所在部位、成因以及未來發(fā)展趨勢(shì)。這一過程旨在為故障的預(yù)報(bào)、控制、調(diào)整以及維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。它涵蓋了以下四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

信號(hào)檢測：選用合適的傳感器，捕捉與機(jī)器狀態(tài)緊密相關(guān)的動(dòng)態(tài)信號(hào)。

特征提?。哼\(yùn)用信號(hào)處理技術(shù)，從動(dòng)態(tài)信號(hào)中篩選出與機(jī)器狀態(tài)及故障特征緊密相關(guān)的信息。

狀態(tài)識(shí)別：依據(jù)提取的特征，通過建立判別函數(shù)、設(shè)定判別標(biāo)準(zhǔn)以及進(jìn)行比較等步驟，來準(zhǔn)確識(shí)別機(jī)器的狀態(tài)及故障。

診斷決策：綜合分析機(jī)器的當(dāng)前狀態(tài)、故障類型、部位、性質(zhì)及發(fā)展趨勢(shì)，從而做出相應(yīng)的決策，如繼續(xù)監(jiān)測、加強(qiáng)重點(diǎn)監(jiān)測或安排停機(jī)維修等。

1.3 診斷信息的來源與獲取

信息，作為判別和識(shí)別的關(guān)鍵資料，在故障診斷中扮演著至關(guān)重要的角色。而信號(hào)，作為系統(tǒng)的輸入與輸出，常以電信號(hào)的形式出現(xiàn)，攜帶信息的電壓或電流即被定義為信號(hào)。為了獲取這些診斷信息，我們采取了多種方法：

整機(jī)性能測定：通過測量設(shè)備的輸出與輸入關(guān)系，來全面了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

零部件性能測定：專注于那些對(duì)設(shè)備可靠性至關(guān)重要的關(guān)鍵零部件，為診斷提供深入的信息。

直接觀察法：憑借經(jīng)驗(yàn)，通過視覺、觸覺和聽覺來初步判斷機(jī)器的狀態(tài)。這種方法雖簡單，但適用于能直接觀察到的機(jī)器零件。同時(shí)，借助滾動(dòng)軸承檢測儀、工業(yè)內(nèi)窺鏡等工具，可以進(jìn)一步擴(kuò)大觀察范圍。

動(dòng)態(tài)信息檢測法：利用傳感器技術(shù)，捕捉機(jī)器運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)信息，如振動(dòng)、噪聲、溫度等。這些信息從不同角度反映了機(jī)器的狀態(tài)和故障特點(diǎn)。其中，振動(dòng)信號(hào)檢測法和噪聲信號(hào)檢測法是常用的方法，通過分析振動(dòng)和噪聲的強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)信號(hào)，可以更準(zhǔn)確地判斷機(jī)器的故障部位和程度。

磨損殘留物測定：機(jī)器在運(yùn)行過程中因摩擦產(chǎn)生的磨損殘留物，通過潤滑油取樣和分析，可以判斷磨損的部位及嚴(yán)重程度。

綜上所述，診斷信息的來源與獲取是故障診斷的基礎(chǔ)，通過多種方法的綜合運(yùn)用，我們可以更全面、準(zhǔn)確地了解機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)和故障情況。

1.4 機(jī)械故障診斷方法的分類

機(jī)械故障診斷的方法可以依據(jù)不同的視角進(jìn)行歸類。其中，一種常見的分類方式是按照診斷的目的與要求來劃分。

1.4.1 功能診斷與運(yùn)行診斷

功能診斷主要針對(duì)新安裝或剛經(jīng)過維修的設(shè)備，旨在檢驗(yàn)其運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)功能是否正常。通過此診斷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整機(jī)器的不正常狀態(tài)，確保其能正常投入使用。而運(yùn)行診斷則是對(duì)正在運(yùn)行的機(jī)器進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，旨在發(fā)現(xiàn)并跟蹤故障的發(fā)生與發(fā)展過程，為故障的及時(shí)處理提供依據(jù)。

2. 直接診斷與間接診斷

直接診斷，即直接對(duì)關(guān)鍵零部件的狀態(tài)進(jìn)行檢測，例如測量主軸承的間隙、觀察齒面的磨損情況、檢查葉片是否斷裂，以及測量管道壁厚等。而當(dāng)由于機(jī)器的結(jié)構(gòu)或工作條件的限制，無法直接進(jìn)行診斷時(shí)，我們可以采用間接診斷方法。這種方法主要是通過收集二次信息，來對(duì)機(jī)器中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)進(jìn)行推斷和判斷。

3. 定期診斷與連續(xù)監(jiān)控

在機(jī)器維護(hù)中，我們經(jīng)常面臨兩種不同的診斷方式：定期診斷與連續(xù)監(jiān)控。這兩種方式的選擇，取決于關(guān)鍵設(shè)備的性能下降速度、故障的可預(yù)測性，以及故障對(duì)生產(chǎn)的影響程度。對(duì)于性能下降緩慢、故障可預(yù)測的設(shè)備，我們可以采用定期診斷的方式；而對(duì)于性能下降迅速、故障不可預(yù)測或影響嚴(yán)重的設(shè)備，則更適合采用連續(xù)監(jiān)控的策略。

1. 在線診斷與離線診斷

在線診斷，類似于連續(xù)監(jiān)控，需要配備一套完整的信號(hào)采集、處理和識(shí)別的監(jiān)測診斷系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)器的狀態(tài)。而離線診斷，則是通過某種手段記錄現(xiàn)場機(jī)器運(yùn)行的動(dòng)態(tài)信號(hào)，然后將其帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理和分析。這兩種診斷方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的診斷需求和場景。

5. 常規(guī)工況與特殊工況下的診斷

6. 常規(guī)診斷與精密診斷

接下來，我們進(jìn)一步探討監(jiān)測與診斷技術(shù)的分類。首先，我們可以根據(jù)機(jī)器的工作狀態(tài)，將診斷劃分為常規(guī)工況下的診斷和特殊工況下的診斷。常規(guī)工況指的是機(jī)器在正常操作條件下的診斷，而特殊工況則可能涉及到機(jī)器在異常條件或極限條件下的診斷。

此外，我們還可以根據(jù)診斷的深度和精度，將診斷劃分為常規(guī)診斷和精密診斷。常規(guī)診斷通常是初步的診斷，旨在快速識(shí)別和定位問題；而精密診斷則更加深入和細(xì)致，需要專業(yè)的技術(shù)和設(shè)備來支持。

二、按監(jiān)測與診斷技術(shù)分類

在具體的監(jiān)測與診斷技術(shù)方面，我們有多種選擇。例如，振動(dòng)與噪聲監(jiān)測技術(shù)可以通過分析機(jī)器運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲信號(hào)來發(fā)現(xiàn)潛在問題；超聲與聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)則能夠監(jiān)測裂紋、裂紋擴(kuò)展以及材料內(nèi)部缺陷等；紅外監(jiān)測技術(shù)利用紅外輻射原理及儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)器運(yùn)行中的溫度變化；而潤滑油樣分析技術(shù)則通過分析潤滑油樣中攜帶的磨損殘留物，來識(shí)別機(jī)器的故障。這些技術(shù)各有其適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以根據(jù)具體需求選擇合適的技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測與診斷。

三、按診斷對(duì)象分類

在監(jiān)測與診斷技術(shù)的應(yīng)用中，我們根據(jù)不同的對(duì)象進(jìn)行分類。對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如轉(zhuǎn)子、軸系和汽輪發(fā)電機(jī)等，我們采用專門的監(jiān)測與診斷技術(shù)來確保其穩(wěn)定運(yùn)行。往復(fù)機(jī)械，包括內(nèi)燃機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)以及曲柄連桿機(jī)構(gòu)等，也有一套相應(yīng)的監(jiān)測與診斷技術(shù)。同時(shí)，對(duì)于工程結(jié)構(gòu)，如框架、橋梁、管道和容器等，我們運(yùn)用特定的技術(shù)來保障其安全性和穩(wěn)定性。此外，部件如齒輪、軸承和電機(jī)等，也有專門的監(jiān)測與診斷方法來確保其性能和壽命。

四、監(jiān)測與診斷中的三大關(guān)系

定性與定量

定性監(jiān)測側(cè)重于發(fā)現(xiàn)機(jī)器異常和初步確定故障位置，其特點(diǎn)是使用簡單的儀器，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，適用于對(duì)機(jī)器進(jìn)行一般性的了解。而定量監(jiān)測則更進(jìn)一步，通過特定特征來反映機(jī)器的異常和故障，并能詳細(xì)說明故障位置和嚴(yán)重程度，盡管儀器可能更為復(fù)雜，但能提供更全面的診斷結(jié)論，適合關(guān)鍵和重點(diǎn)機(jī)器的監(jiān)測。

簡易與精確

簡易診斷主要判斷機(jī)器是否異?；虼嬖诠收希ǔＪ褂煤唵伪銛y的工況監(jiān)測儀表來區(qū)分和判斷機(jī)器狀態(tài)。而精確診斷則要求不僅判斷機(jī)器是否異常，還要深入分析異常的性質(zhì)、原因和發(fā)展趨勢(shì)，這需要收集更多的診斷信息并借助功能全面的診斷系統(tǒng)。

精確與模糊

隨著設(shè)備的大型化，其運(yùn)行狀態(tài)也變得更為復(fù)雜。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化可能導(dǎo)致各狀態(tài)之間的界限變得模糊不清。同時(shí)，在識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)及故障時(shí)，也存在一定的不確定性。這些因素都要求我們?cè)谶M(jìn)行監(jiān)測與診斷時(shí)，既要注重精確性，也要充分考慮模糊性帶來的挑戰(zhàn)。

1.5 機(jī)器零部件失效信息的特點(diǎn)

一、概述

在機(jī)器運(yùn)行過程中，要準(zhǔn)確判斷其當(dāng)前狀態(tài)，明確主導(dǎo)故障及發(fā)展趨勢(shì)，并預(yù)測其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，我們需要以機(jī)器的運(yùn)行行為為依據(jù)。這要求我們首先充分掌握機(jī)器零部件運(yùn)行的各種信息，包括其失效特征、原因及影響等。通過深入分析這些信息，我們才能科學(xué)且負(fù)責(zé)任地回答上述關(guān)鍵問題。

二、機(jī)器零部件運(yùn)行信息的特點(diǎn)

機(jī)器零部件的運(yùn)行信息，是在機(jī)器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種物理現(xiàn)象的記錄。這些信息不僅具有選擇性，還伴隨著機(jī)器的整體運(yùn)行信息，呈現(xiàn)出既相互聯(lián)系又相互區(qū)別的特點(diǎn)。同時(shí)，機(jī)器零部件的失效信息往往具有非平穩(wěn)性，例如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿磨損產(chǎn)生的間隙，會(huì)導(dǎo)致工作中產(chǎn)生非平穩(wěn)的沖擊振動(dòng)，這種振動(dòng)與機(jī)器的工作方式緊密相關(guān)。此外，零部件在失效初期，其運(yùn)行狀態(tài)與正常狀態(tài)非常接近，所產(chǎn)生的失效信息在幅值上非常有限，這種微弱的失效信息往往容易被其他信息淹沒，難以察覺。最后，機(jī)器系統(tǒng)本質(zhì)上都是非線性的，但在某些條件下可以簡化為線性系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)器零部件失效時(shí)，其非線性特征會(huì)明顯表現(xiàn)出來，且隨著失效程度的不同，失效信息的表現(xiàn)行為也會(huì)大相徑庭。

三、機(jī)器零部件運(yùn)行信號(hào)的測量

機(jī)器零部件的運(yùn)行信息，是了解其工作狀態(tài)的關(guān)鍵。在測量機(jī)器零部件的失效信息時(shí)，我們主要采用兩種方法：靜態(tài)測量法和動(dòng)態(tài)測量法。

靜態(tài)測量法是直接對(duì)機(jī)器零部件的失效信息進(jìn)行測量，其結(jié)果直觀且可靠，因?yàn)樗玫降男畔⒅苯臃从沉肆悴考氖顩r，無需推導(dǎo)計(jì)算。但這種方法必須在機(jī)器停止且零部件可直接觀察，或機(jī)器已拆解的狀態(tài)下進(jìn)行，因此難以實(shí)現(xiàn)工作中的在線測量。

動(dòng)態(tài)測量法則是對(duì)表達(dá)機(jī)器零部件失效信息的動(dòng)態(tài)物理量進(jìn)行測量。這些動(dòng)態(tài)物理量隨時(shí)間變化，可能源于零部件的失效，也可能反映機(jī)器整體或部分零部件的性能或效能。通過動(dòng)態(tài)測量得到的物理量值或信號(hào)，需要經(jīng)過函數(shù)關(guān)系運(yùn)算、變換或加工處理，才能最終獲取所需的機(jī)器零部件失效信息。

在進(jìn)行機(jī)器零部件失效信號(hào)的動(dòng)態(tài)測量時(shí)，我們需要關(guān)注多個(gè)方面，包括選擇合適的測量方法、測量參數(shù)和傳感器，確定最佳的測試點(diǎn)，以及處理信號(hào)的放大、消噪等問題。同時(shí)，還需要確保測量儀器的正確連接、接地和屏蔽，以確保測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

四、機(jī)器零部件運(yùn)行信息的提取

有效提取機(jī)器的運(yùn)行信息，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)零部件失效的重要環(huán)節(jié)。機(jī)器零部件的失效信息常通過多種特征量得以體現(xiàn)，這些特征量可能包括產(chǎn)品的功率、油耗等直接功能參數(shù)，或是數(shù)學(xué)模型中的特定系數(shù)，如時(shí)序模型或狀態(tài)空間方程的系數(shù)，甚至可以通過信息處理方法獲得。

特征類型多樣，包括簡單與復(fù)合特征、線性與非線性特征，以及單維與多維特征等。鑒于機(jī)器失效信息的多樣性、傳輸選擇性、非平穩(wěn)性和微弱性等特點(diǎn)，在提取特征信息時(shí)，需根據(jù)不同機(jī)器零部件信息的特性，選擇適宜的方法。

常用的機(jī)器運(yùn)行失效信息特征提取方法包括信息論方法、平穩(wěn)與非平穩(wěn)機(jī)器零部件的信息提取、統(tǒng)計(jì)模擬方法、主成分分析與核主成分分析、遺傳算法與遺傳編程、時(shí)域平均、盲源分離以及支持向量機(jī)等。

五、機(jī)器運(yùn)行信息的有效利用

在獲取了機(jī)器零部件的運(yùn)行信息后，如何有效利用這些信息成為了關(guān)鍵。通過深入分析和處理這些信息，我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障和問題。此外，這些信息還可以用于優(yōu)化機(jī)器的運(yùn)行和維護(hù)策略，提高機(jī)器的使用效率和壽命。

為了更好地利用機(jī)器運(yùn)行信息，需要結(jié)合多種技術(shù)手段和方法，如數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別、人工智能等。這些方法可以幫助我們從大量的數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息，為機(jī)器的運(yùn)行和維護(hù)提供科學(xué)的決策支持。同時(shí)，也需要注重信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，確保所利用的信息能夠真實(shí)反映機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

1. 機(jī)器零部件故障的識(shí)別

機(jī)器零部件失效的識(shí)別，是信息提取過程中的一項(xiàng)核心任務(wù)。零部件的失效常常會(huì)導(dǎo)致機(jī)器整體功能或性能的改變，這些改變可能直接或間接地反映在機(jī)器的運(yùn)行信息中。通過深入分析和處理這些信息，我們可以準(zhǔn)確地確定哪些零部件已經(jīng)失效，進(jìn)而有針對(duì)性地采取措施，如更換、修復(fù)或調(diào)整，以恢復(fù)機(jī)器的正常運(yùn)行。

2. 機(jī)器設(shè)計(jì)與制造缺陷的識(shí)別

機(jī)器在設(shè)計(jì)或制造過程中存在的缺陷，特別是影響機(jī)器整體功能的那些，可以通過分析各個(gè)零部件或子系統(tǒng)的失效信息來揭示。這種深入的分析不僅有助于發(fā)現(xiàn)并指出存在問題的部件，還為設(shè)計(jì)改進(jìn)和制造精度的提升提供了寶貴的參考。

工業(yè)自動(dòng)化裝備實(shí)訓(xùn)臺(tái)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析與控制分析系統(tǒng)

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)理論與方法驗(yàn)證測試臺(tái)

軸承、齒輪及傳動(dòng)系統(tǒng)綜合故障實(shí)訓(xùn)臺(tái)

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造與運(yùn)維分析臺(tái)

軋機(jī)關(guān)鍵部件綜合故障模擬試驗(yàn)臺(tái)

大學(xué)高水平學(xué)科平臺(tái)

轉(zhuǎn)向架典型故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

轉(zhuǎn)子軸承齒輪典型故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

電機(jī)典型故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

機(jī)械系內(nèi)外雙轉(zhuǎn)傳動(dòng)子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

高速列車傳動(dòng)系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

機(jī)械動(dòng)力裝備平臺(tái)

可靠性與系統(tǒng)工程學(xué)院傳動(dòng)軸系軸承故障實(shí)驗(yàn)套件

轉(zhuǎn)子軸承故障試驗(yàn)臺(tái)

大學(xué)新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)耦聯(lián)載荷智能分析系統(tǒng)

機(jī)械工業(yè)轉(zhuǎn)子裝備智能維護(hù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

汽車能量回收懸架實(shí)驗(yàn)臺(tái)

理工大學(xué)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)

工程大學(xué)葉片典型故障模擬測試臺(tái)

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)復(fù)合環(huán)境先進(jìn)測試平臺(tái)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院軸承試驗(yàn)臺(tái)

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

風(fēng)電機(jī)組主軸軸承綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)教學(xué)實(shí)訓(xùn)演示臺(tái)

多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

轉(zhuǎn)子故障試驗(yàn)臺(tái)輸入功率提升和控制系統(tǒng)

低速全參數(shù)行星齒輪箱故障模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

諧波軸承性能檢測平臺(tái)

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

能源與動(dòng)力工程學(xué)院平臺(tái)

復(fù)雜機(jī)電液系統(tǒng)智能運(yùn)維功能性測試平臺(tái)

傳動(dòng)系統(tǒng)多功能綜合測試平臺(tái)

軸系激勵(lì)源識(shí)別方法小型驗(yàn)證試驗(yàn)臺(tái)

軸承高載荷加載及數(shù)據(jù)采集裝置

推進(jìn)軸系動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)采購及服務(wù)

全壽命周期齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)

齒輪全壽命試驗(yàn)臺(tái)

大型風(fēng)機(jī)縮比控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組縮比控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)子振動(dòng)分析與故障模擬試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)

機(jī)械振動(dòng)分析與運(yùn)維試驗(yàn)臺(tái)

軸系力學(xué)測試平臺(tái)

桌面式齒輪故障教學(xué)平臺(tái)

便攜式轉(zhuǎn)子軸承教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

桌面式轉(zhuǎn)子軸承故障教學(xué)平臺(tái)

轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究實(shí)驗(yàn)臺(tái)

故障機(jī)理研究教學(xué)平臺(tái)

轉(zhuǎn)子軸承綜合故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)診斷臺(tái)

轉(zhuǎn)子軸承教學(xué)平臺(tái)

機(jī)械故障綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

動(dòng)力傳動(dòng)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

動(dòng)力傳動(dòng)故障預(yù)測綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)

機(jī)械故障綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)

動(dòng)力傳動(dòng)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

電機(jī)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

動(dòng)力傳動(dòng)故障預(yù)測綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)

列車轉(zhuǎn)向架故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)

軸承預(yù)測模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)