机械故障论文大全11篇
时间：2023-03-28 15:00:17绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇机械故障论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。
篇（1）
一、高速公路爆胎原因分析与对策
汽车在高速公路上高速连续行驶，若接近或超过了轮胎的工作极限就可能发生爆胎事故，这类突发性事故对车辆和乘员的安全危去极大。从现有统计资料来看，汽车在高速公路上发生爆胎的几率相当大。下面简要分析行车中车胎爆炸的原因和预防措施。
1.1高速公路行车爆胎的原因引起高速公路上爆胎的主要原因是轮胎温度过高，使轮胎材料的机械性能下降。由于轮胎在旋转过程中快速反复变形，材料内部因摩擦生热。同时，外胎与内胎之间、轮胎与轮惘之间以及轮胎与路面之间也因摩擦而生热，使轮胎升温。试验得知:轮胎内部的温度与轮胎的负荷和车速成正比，车速越高，负荷越大，温度升高越快。此外，轮胎温度与外胎的厚度有关，外胎越厚，轮胎的热量越难以散发，温度上升越快:轮胎温度还与外界温度和轮胎气压有关，环境温度越高温度上升越快，轮胎气压过低，轮胎径向变形大，滚动阻力增加，温度随之升高。
试验表明，当温度由0℃升高到60℃时，橡胶的强度及与帘线的附着力大约降低50%，不同材料的帘线，其强度也有不同程度的下降。温度升高引起材料疲劳，强度降低，当应力超过帘线的强度时，帘线就会折断。轮胎变形使帘布层之间产生剪应力，当剪应力超过帘布与橡胶之间的附着力时，就会出现帘布松散或局部帘布脱层。另外，轮胎温度的升高还将造成轮胎气压随之升高，使帘线所受的应力加大，也容易使高速行驶的轮胎发生爆胎。
1.2防止高速公路行车爆胎的应对措施
1.2.1正确选择轮胎的速度等级和负荷能力。
要求轮胎的速度等级与汽车的最高车速相匹配，轮胎的负荷能力与装载质量相适应。根据GB2978-89《轿车轮胎系列》规定，轿车轮胎采用10级速度标志符号。
对轮胎的负荷能力，目前国际上普遍采用“负荷指数”表示法。如:胎侧上标有9.00R20140/137,表示单胎负荷指数为140，负荷值为2500公斤；双胎负荷指数为137，负荷值为2300公斤。
1.2.2保持正确的轮胎气压。
轮胎的充气压力是决定轮胎使用寿命和工作环境的主要因素。轮胎气压过低，胎体变形增大，造成内应力增加，胎温急骤升高，加速橡胶老化和帘线疲劳，导致帘线折断、松散和帘布脱层；轮胎气压过高，帘线过度拉伸，轮胎刚性增加，滚动载荷增大，易产生胎冠爆裂。因此，在使用中必须严格按照使用说明书规定的前、后轮胎标准气压或者轮胎侧面标注的标准气压进行充气。在线
1.2.3严禁超速行驶。
超速行驶时，由于轮胎与路面的摩擦加剧，轮胎屈挠频率升高，使轮胎温度与内压上升，加速了帘布胶质老化和帘线疲劳，甚至造成早期脱层和爆裂，使轮胎寿命缩短，出现行车事故。因此，必须避免长时间高速行驶，应严格按照高速公路设定的最高行车速度作间歇性行驶。
1.2.4正确使用轮胎
①采用纵向花纹的子午线轮胎。子午线轮胎强度高，承载能力强，滚动阻力小，附着能力强，胎面滑移少，生热较低，胎体薄，散热快，行驶温度较低。另外，纵向花纹轮胎的滚动阻力小，轮胎与路面之间因摩擦产生的热量少，散热快。②不使用过度磨损轮胎和翻新胎。按照GB1191-899743-9744-88T和GB516-89的规定，轮胎应沿周向等距离设定不少于4个的磨耗标志，当轮胎磨损到此处时，花纹沟断开，表明轮胎己不能使用，若继续使用，会因轮胎过度磨损、强度下降而造成爆胎。
二、制动系统常见故障原因与对策分析①由于制动管（如接头处）漏油或阻塞，导致制动液供应不足，制动油压下降而引起制动失灵。应及时检查制动管路，排除渗漏，添加制动液，疏通管路。
②由于制动管内进入空气而使制动迟缓，或制动管路受热，致使制动液气化，管路内出现气泡。由于气体可压缩，因而在制动时导致制动力矩下降。维护时，可将制动分泵及管内空气排净并加足制动液。
③由于制动间隙不当而引起。当制动摩擦片工作面与制动鼓内壁工作面的间隙过大时，制动时分泵活塞行程过大，导致制动迟缓、制动力矩下降。维修时，按规范应全面调校制动间隙，可用平头螺丝刀从高速孔拨动棘轮，将制动鼓完全张开，间隙消除，然后将棘轮退回3-6齿，就可得到规范的间隙。
④由于制动鼓与摩擦衬片接触不良而引起。若闸比变形或制动鼓圆度超过0.5mm以上将导致摩擦衬片与制动鼓接触不良，制动摩擦力矩下降。若发现此现象，必须镗削镗或校正修复。制动鼓镗削后的直径不得人于220mm，否则应更换新件。
⑤由于制动摩擦片被油垢污染或浸水受潮，摩擦系数急剧降低，引起制动失灵。维护时，拆下摩擦片用汽油清洗，并用喷灯加热烘烤，使渗入片中的油渗出来，渗油严重时必须更换新片。对于浸水的摩擦片，可用连续制动以产生热能使水蒸发，恢复其磨擦系数即可。
⑥由于制动总泵、总泵皮碗（或其他件）损坏而引起。在此情况下制动管路不能产生必要的内压，油液漏渗，致使制动不良。应及时拆检制动总泵、分泵皮碗更换磨蚀损坏部件。
三、发动机熄火原因与对策分析3.1故障现象
①行驶途中，发动机突然熄火，熄火之前出现瞬间排气管放炮。起动发动机电流表指针指示放电，在3~5A不动，起动不着发动机。
②行驶途中发动机突然熄火，起动发动机，电流表指针指示在0位不动，发动机起动不着。
3.2故障对策
①第1种情况，一般为点火线圈的初级绕组至分电器触点之问某处短路所致，应首先检查分电器触点是否烧蚀，使其触点不能张开。在触点张开的情况下，拆下分电器接线柱导线作短路试火:①有火，用其导线与电容器导线试火，如有火则为接柱至活动触点间短路。再与分电器接柱试火，如有火则为接柱至活动触点间短路。②无火，拆下点火线圈接柱导线与该接柱试火，有火则其导线短路；无火，点火线圈短路，或者是其导线或附加电阻短路开关接柱搭铁。如果在行驶中，变速器未脱入空档，采取紧急制动时，同时突然发生排气管瞬问放炮，随之熄火，起动发动机不着，电流表指示3~5A不动，其原因一般系电容器击穿所致。
②第2种情况，是低压电路某处断路所致。在诊断时，可通过按喇叭来判定。如果按喇叭不响，这时用手触试蓄电池极桩与其卡子处温度是否过高。若温度过高那么说明该部位连接松动。如果按喇叭正常鸣叫，但电流表仍指示0位不动，则说明低压电路某处仍有断路之处，这时用螺丝刀将分电器低压线接柱和分电器壳体划碰，看是否有火花。若无火花，再进一步检查，将一根导线的一端，用手按在点火线圈的开关接柱上，另一根划碰搭铁处，也无火花，就说明起动—电流表—点火线圈开关—电源接柱间有故障。其故障有:点火开关失效、导线破露搭铁或断路以及导线接头螺丝松脱等。倘若有火花，则说明故障在点火线圈至分电器线路上，这时，将分电器盖打开，用螺丝刀使触点臂与分电器底板划碰搭铁，看是否有火花，如果无火花，则说明触点臂绝缘部分有漏电搭铁之处或点火线圈电阻烧断。若有火花，应检查触点是否烧蚀严重。
四、其他故障分析4.1转向突然失灵
转向突然失控，汽车就像脱缰的野马，横冲直撞，这时应立即放松加速踏板减挡减速，采用缓拉手制动或用间歇性制动法减速，不得使用紧急制动，以免导致汽车侧滑，不论转向是否有效都应尽可能将车驶向路边或天然障碍物处，以便停靠脱险。在线
4.2车辆发生侧滑
汽车在冰雪路上行驶或突然急转弯时，在猛然受到制动往往会引起侧滑而“甩尾”此时应立即减小节气门开度，降低车速，再将转向盘朝侧滑的一侧进行修正。另外侧滑时车的重量会把弹簧和减震器压紧，一旦汽车修正过来，绷得紧紧的弹簧和减震器会把所有的能量朝侧滑的相反方向释放此时应平稳地控制转向盘，避免发生新的侧滑。
4.3发动机出现“飞车”
柴油汽车发动机发生“飞车”，易产生拉缸、断轴等重大机械故障若刚启动时出现，应认即关闭发动机喷油供油装置，拧松高压轴管接头螺母，将气缸断油，或用旧布堵塞空气滤清器进气口对气缸“断气”处置。汽车在行驶时突然“飞车”，也应认即关闭发动机喷油供油装置;有排气制动设置的应关闭排气制动阀，使发动机废气不能排出而熄火若以上措施无效，应立即操纵手、脚制动器制动，增加发动机的负荷，使发动机因动力不足而停止运转。
4.4油路故障的急救处理
4.4.1.汽油管破裂或折断
汽油管一般为铜管，当多次弯折使用后，极易在行车路上发生汽油管破裂或折断现象。当出现这种情况时，可做如下急救处理。
(1)油管裂缝较小时，可用肥皂涂在布条上，再将布条缠紧在裂缝处，并用细铁丝扎紧，最后再涂上一层肥皂即可。
(2)油管裂缝较大或油管折断时，可先修整好油管两断面，找一段与油管外径相应的胶管或塑料管套接，再扎紧两端即可。
4.4.2.汽油管接头漏油
当发现油管接头漏油时，首先应将涂有肥皂的棉纱(或是用耐油密封胶涂在棉纱上，效果更佳)，缠绕在取下的油管喇叭口下缘，然后将管螺母拧紧，最后可用麦芽糖或泡泡糖嚼成糊状，涂在管螺母座口处起密封作用。
4.4.3.汽油泵膜片破裂
膜片破裂，轻者导致漏油，重者将使汽油泵失去泵油能力。因此，在行驶途中，由于无现成的泵膜可以替换，我们就必须根据具体情况，用塑料薄膜、漆布、雨布等剪成膜片形状夹在破损的膜片中代用。另外，在泵膜破裂处还应涂沫一层肥皂以保证密封性。
对于每一个驾驶员来说，安全就是一切，所以在遇到紧急情况时应该在安全的情况下检查故障并尽可能排除，切不可因为维修汽车而造成任何人员事故。
参考文献：
[1]南静.汽车在高速公路上爆胎原因及处理.公路与汽运.2003
[2]张艳玲.微型汽车制动系统常见故障原因分析.河南农业.2004
篇（2）
引言
矿山液压机械系统在使用中，由于工作环境恶劣，作业时间长，任务重，故障多发，原因是多方面的，故障的判断和排除也较为复杂，要做好故障诊断工作要做到一是熟悉液压元件的工作特性和液压系统的结构，工作原理，掌握液压元件，辅件，系统的配置关系及工作条件和环境要求。二是建立健全设备技术状况检查，维护，修理制度和故障技术档案，积累数据和设备运转记录。三是熟悉各类液压元件的故障现象及故障检查方法，同时要有一定的现场实践经验和设备管理知识，在实践中总结提高。五是熟悉和运用液压系统故障诊断分析方法并合理选用，具备必要的检测仪器和一定的检测手段，注意学习和应用现代先进的诊断技术，下面我就液压机械系统的常见故障进行具体的阐述。
一、矿山液压机械系统常见故障
通过实际调查分析归纳出矿山液压机械系统常见故障
1.1温度过高。主要原因有：油粘度过高、内泄严重、冷却器堵塞、泵修理后性能差及油位低、压力调定过大、摩擦损失大。液压系统的零件因过热而膨胀，破坏了相对运动零件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，同时，使油膜变薄、机械磨损增加，结果造成泵、阀、马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。
1.2因为不良、摩擦阻力变化、空气进入、压力脉冲较大或系统压力过低、阀出现故障、泄漏增大、别劲、烧结造成的执行机构运动速度不够或完全不动。
1.3因为泵不供油、油箱油位过低吸油困难、油液粘度过高、泵转向不对、泵堵塞或损坏、.接头或密封泄漏、主泵或马达泄漏过大、油温过高、溢流阀调定值低或失效、泵补油不足、阀工作失效造成的系统无压力或压力不足。
1.4因为泵工作原理及加工装配误差引起、控制阀阀芯振动、换向时油液惯性造成的压力或流量的波动。
1.5因为油温过高、油粘度过大及油液自身发泡、泵自吸性能低、吸油阻力大、油箱液面低、密封失效或接头松动、件结构及加工质量造成的气穴与气蚀。
二、故障诊断技术及应用
2.1主观诊断技术：指维修人员利用简单的诊断仪器凭借个人的实践经验分析判断故障产生的原因和部位。方便快捷，可靠性较低，属于较简单定性分析。包括直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法、堵截法、故障树分析法等。
直觉经验法指维修人员凭感官和经验，通过看、听、摸、闻、问等方法判断故障原因：看执行元件是否爬行、无力、速度异常，液位高度、油液变质及外泄漏，测压点工作压力是否稳定，各连接处有无泄漏及泄漏量；听泵和马达有无异常声响、溢流阀尖叫声、软管及弯管振动声等。摸系统元件的油温和冲击、振动的大小、闻油液是否变质、轴承烧坏、油泵烧结等。询问设备操作者，了解液压系统平时工况、元件有无异常、设备维护保养及出现过的故障和排除方法。
参数测量法指通过测得系统回路中所需点处工作参数，将其与系统工作正常值比较，即可判断出参数是否正常、是否有故障及故障所在部位，适于在线监测、定量预报和诊断潜在故障。逻辑分析法指根据元件、系统、设备三者逻辑关系和故障现象，通过研究液压原理图和元件结构，进行逻辑分析，找出故障发生部位。
堵截法指根据液压系统的组成及故障现象选择堵截点，堵截法观察压力和流量的变化，从而找出故障的方法。堵截法快速准确，但使用较麻烦，拆装量大，需要整套的堵截工具和元件。
故障树分析法指对系统做出故障树逻辑结构图，系统故障画在故障树的顶端为顶事件，根据各元件部位的故障率数据，最终确定系统故障。适合较大型、较复杂系统故障的判定和预测。
2.2仪器诊断技术：根据液压系统的压力、流量、温度、噪声、震动、油的污染、泄露、执行部件的速度、力矩等，通过仪器显示或计算机运算得出判断结果。诊断仪器有通用型、专用型、综合型、其发展方向是非接触式、便携式、多功能和智能化。包括铁谱记录法、震动诊断法、声学诊断法、热力学诊断法等。如铁谱记录法，通过分析铁粉图谱，根据铁粉记录图片上的磨损粉末、大小和颜色等信息，准确得到液压系统的磨损与腐蚀的程度和部位，并可对液压油进行定量污染分析和评价，做到在线检测和故障预防。
2.3智能诊断技术：指模拟人脑机能，有效获取、传递、处理、再生和利用故障信息，运用大量独特的专家经验和诊断策略，识别和预测诊断对象包括模糊诊断法、灰色系统诊断法、专家系统诊断法、神经网络系统诊断法等。目前研究最活跃的是专家系统和神经网络，使故障诊断智能化，具有广阔发展应用前景。基于人工智能的专家诊断系统，是计算机模仿在某一领域内有经验的专家解决问题的方法，将故障现象输入计算机，计算机根据输入现象及知识库中知识按推理集中存放的推理方法，推算出故障原因，并提出维修或预防措施。人工神经网络是模仿人的大脑神经元结构特性，利用神经网络的容错、学习、联想记忆、分布式并行信息处理等功能，把专家经验输入网络，通过对故障实例和诊断经验的训练学习依据一定的训练算法，得到最佳接近的理想输出。
三、结论
维修的目的在于保证机械设备运转的可靠性和经济性，维修方式的选择应从故障发生的安全性、经济性考虑。机械设备的维修方式是对机械维修时机和维修深度的控制模式。采用合理的维修方式可以有效地延长工程机械的使用寿命，提高机械设备的工作效率。由于矿山设备工作状态的多样性及液压系统的愈加复杂，在生产实践中还应该积极研究与应用多种现代先进诊断技术。随着诊断技术智能化，高精度化，不解体化并与先进通讯技术，网络技术，智能传感器技术等现代信息技术的融合，矿山液压机械系统故障诊断的准确性，快捷性和便利性必将大大提高。
篇（3）
1)通用机械故障诊断技术研究现状。最早开展机械故障诊断技术研究的是美国。20世纪60年代以后，随着航天及航空技术的发展，对故障的预判及诊断提出了更高的要求，传统故障诊断方法已不能满足技术发展的需要，促使美国积极开展故障诊断技术的研究和开发工作。随后，欧洲、日本等发达国家相继开展机械故障诊断技术研究[1]。20世纪80年代，在相关部门的支持下，国内大学和科研机构也开始机械故障诊断方面的研究。在部件摩擦碰撞、松动等故障方面，清华大学裙福嘉课题组对其非线性动力学行为进行理论和实验研究，已取得重要进展[2]。小波变换为故障诊断时频域重要方法之一，西安交通大学何正嘉课题组[3,4]即采用小波技术进行故障诊断技术研究。在机械监测诊断领域，西安交通大学屈梁生课题组[5]创立了全息谱技术，采集机器振动过程中的幅、频、相信息，显著提高机器运行中故障的识别率，此外还有东南大学的钟秉林等学者均长期从事于机械故障诊断研究，出版了大量学术著作和论文，为推动通用机械故障诊断技术做出了重要贡献。
2)农业机械故障诊断技术研究现状。农业机械故障诊断方面，陈芳等在对农业机械故障发生的原因及征象进行分析的同时，应用希尔伯特一黄变换方法对农业机械的故障点进行了观测和诊断，通过经验模式分解(EMD)分离噪声，然后从希尔伯特谱中分析出故障振动信号的时频分布情况，从而确定故障发生的时间以及故障前后信号频率和幅值随时间变化的各种信息，以达到提取较为完整的故障特征的目的，实现对这类系统的某些特殊故障的诊断。刘明涛，孙斐采用小波变换技术分析农业机械运行过程中产生的振动信号，有效地检测出齿轮箱系统信号的变化，实现对齿轮箱系统的故障诊断。李杰，赵艳针对目前农业机械故障诊断采用人工方法排除步骤冗长、速度慢、效率低、准确率低等问题，提出并实现了一个基于正向推理的农业机械故障诊断、安全评价专家系统。该系统具有农业机械知识查询、农业机械故障诊断和农业机械安全评价等功能，有较好的稳定性与鲁棒性。李晓敏，李杰等在农业机械故障诊断中引入计算机动态模拟技术。
3)状态监测技术研究现状。在设备关键部件状态监测方面，应用最为成熟的是故障自诊断系统又称OBD(OnBoardDiagnosties)系统，该系统通过传感器监测控制系统各部件的工作状态，并根据传感器数值监测部件运行状态以及安装位置来确定故障产生位置，并自动形成故障代码，存储故障信息，为故障的排除提供线索。OBD系统最早用于汽车尾气排放监测，后来逐渐扩展到发动机故障检测，最后发展到刹车系统、气囊、车门等整车部件状态检测，甚至关键部件的螺钉松动都可以检测出来，以便及时发现隐患，保证汽车的安全运行。现在OBD系统又逐渐扩展到空调、冰箱、彩电等家用电器故障诊断中，这些设备中均安装微处理器控制单元(ECU)，当设备出现故障时，一方面采用声光报警，另一方面产生故障代码，故障代码中包含故障类型、故障位置等信息，为排除故障提供方便。OBD系统比较复杂，其功能由软件和硬件共同实现。现有汽车OBD有超过150个可能的故障代码。汽车OBD系统经历OBDI、OBDII，现已发展到OB-DIII。现在汽车上的OBD系统已全部集成在汽车电子控制单元(ECU)中。国际上生产ECU系统品牌主要有，博世、摩托罗拉、德尔福、马瑞利、西门子。国内康佳、比亚迪等国产车开发商开始研发自主ECU系统品牌。据报道，潍柴自主研发的高压共轨电控ECU(含OBD系统)已开始小批量投放市场。
2机械故障诊断技术研究方法
机械故障诊断方法非常多，经过近半个世纪的发展，已形成机器振动和噪声信号测定、油磨损碎片测定、温升测定等方法。在故障信号处理方面采用时域分析法、频域分析方法及时频分析法等。故障识别方面采用专家系统、模式识别以及神经网络等技术。故障预警方面主要采用状态监测方法，借鉴在汽车上运用相对成熟的故障自诊断系统(OBD系统)。现简要介绍与农业机械故障诊断相关，较多应用于农业机械故障诊断的方法。
1)采用时域信号分析的故障诊断技术。在机械设备的特定部位安装振动传感器，采集、记录并显示设备在运行过程中随时间变化的振动信息，如振幅、相位、频率等，得到机械设备特定部位的时间历程，也就是时域信号。时域信号中包含的信息量大，直观且易于理解，是机械故障诊断的原始依据，但时域信号数据十分庞杂，很难一眼看出故障特征，需要采用特定方法处理。时域信号处理技术主要包括，时域统计分析及相关分析等。
2)采用频域信号分析的故障诊断技术。频域分析实质上是将时域信号进行快速傅里叶变换，转化为频域信号，采用频域信号处理技术分析信号，并得出故障特征的分析方法。许多故障的发生和发展，振动信号的频率成分会发生非常明显的变化。例如，齿轮发生断齿、表面疲劳剥落等都会引起周期性的冲击信号，相应在频域就会出现不同的频率成分。监测这些信号频率变化，可有效预测故障发生与发展。频域信号处理技术主要包括频谱分析、倒频谱分析及包络分析等。
3)采用时频域信号分析的故障诊断技术。机械产生故障后，运行过程中的振动信号会产生显著的频域或时域故障特征，然而这些特征并不是不变的，而是随着时间变化的，即动态信号的非平稳性。特别是剥落、松动、裂纹等故障，非平稳尤其明显。实际故障检测过程中，非平稳性往往是普遍的，平稳性只是一种简化或近似。非平稳信号的相关函数、功率谱等统计量是时变函数，必须要得到这些信号的频谱随时间的变化情况才能更好的判断故障情况。因此，一般采用时间和频率的联合函数来表达这些信号，该方法称为信号的时频表示。实际应用中，时频域信号分析技术主要包括傅里叶变换、Wigner-Ville分布、小波变换等。
3农业机械故障诊断技术发展趋势
1)通用机械领域相对成熟的故障诊断技术逐步移植到农业机械故障诊断中来。可用于农业机械故障诊断的一是基于振动信号特征提取的故障诊断技术，二是关键部件工作状态监测故障诊断技术。基于振动信号特征提取的故障诊断技术大部分用于化工、电力等大型机械设备故障诊断，理论发展非常早，许多现代控制理论，计算机技术，信号处理技术均被应用基于振动信号特征提取的故障诊断技术中。关于关键部件工作状态监测方面，最成功的例子是汽车故障自诊断系统(OBD)，以传感器监测关键部件状态，采集到的数据送汽车电子控制单元(ECU)处理，主要用于汽车发动机及汽车其他关键部件工作状态监测，技术发展已比较成熟。农业机械越来越复杂，对故障诊断的实效性、准确性要求越来越高，上述两种故障诊断与监测技术正逐渐移植到农业机械上来。
篇（4）
2红外测温
农业机械在工作时内部零配件会产生摩擦,红外测温主要是利用红外测温仪对摩擦的温度进行监测,通过检测,寻找机械内部是否存在温度异常的地方。红外测温仪会将监测处的温度仪数据的形式呈现在计算机的终端,如果机械的某个部位温度异常,系统会自动报警,提示使用人员[3]。这一诊断技术方便了工作人员及时维修设备,减少了事故的发生次数,并且将农业机械的损坏度降到了最低,延长了使用年限。
3发展趋势
3.1通用机械诊断技术的引入
目前,我国的通用机械故障诊断技术已经相对成熟,应用与农业机械故障诊断的主要有两种:一是,以提取机械振动时产生的信号为主的基础诊断技术,这类技术主要是将汽车部件的诊断技术移植到了农业机械上,其中包括了信号处理、计算机网络以及控制理论等专业技术。二是,针对性的监测技术,就是关键部位的诊断技术,该技术可以提高对农机故障部位监测的准确性,更好的了解机械的内部情况。
3.2智能化程度的提高
篇（5）
1)一般故障诊断。传统的主观诊断法，指的是维修人员凭借个人的实践经验，通过看、听、摸、闻、问，或借助简单的仪器、仪表，判断系统故障发生的部位和原因。主观诊断法简单、方便并且快捷，但诊断结果常带有主观倾向性，难于满足复杂的液压系统的故障诊断的需求。
2)基于数学模型诊断。模型诊断方法是以现代控制理论和现代优化方法为指导，以系统的数学模型为基础，利用观测器(组)、Kalman滤波器和辨识等方法产生残差，然后基于某种准则或阈值对该残差进行评价和决策。目前该领域研究的重点是系统故障诊断的鲁棒性、故障可检测性和可分离性，以及利用非线性理论进行非线性系统的故障诊断。
3)基于信号提取故障诊断。基于油液颗粒污染度的检测技术有自动颗粒计数器;铁谱分析法;光谱法。自动颗粒计数器方法具有检测速度快、准确度高和操作简便等优点，但可能将油液中悬浮的微小气泡和水珠当作固体颗粒进行计数，精度较低;铁谱分析可以得到定量的数据，也可以进行定性分析;光谱分析的精度较高，但成本较高。基于油液性能参数的检测技术。参数测量法通过测得系统回路中所需点处工作参数，将其与系统工作正常值比较，即可判断出参数是否正常、是否有故障及故障所在部位，适于在线监测、定量预报和诊断潜在故障。
2基于静电传感器液压管路故障监测
环状静电传感器如图1，由PVC管、金属屏蔽罩和铜电极环组成。静电传感器利用油与其它物质(管壁)摩擦而产生静电，使金属电极上产生电荷。金属电极的电势等于管路中油(在电极附近)所带电荷在金属电极上产生的电势。由于油的流动，导致电场波动，即产生了交变信号。在保证有效测量静电信号的前提下，尽量选用较窄的电极宽度b，以获得更宽的静电信号带宽，进而减小相关测速误差。互相关原理：式中:τ为2路信号的时延;L为2个传感器间的距离;T为样本记录长度;x(t)和y(t+τ)为2个传感器测量得到的信号;Vm为相关测量速度。实验装置如图2，由漏斗、油路、环状静电传感器(2组)、滤波放大电路、单片机采集处理电路、人机接口(键盘显示模块)和PC机等部分组成。合理选择上、下游传感器间距离L得到延迟时间τ，垂直方向的2路静电传感器测量电压信号图形如。可以得到2路信号有很好的相似性。本次实验是让油连续流入油管中，以获得不同的初始速度值，垂直方向上静电传感器的高度可调整，通过实验验证基于互相关法静电传感器测速法的准确性。自由下落的油速的理论值由v=2槡gh计算得到，实验过程中分别取油下落点到传感器的距离为h=0．25、0．125、0．05m3个高度，利用互相关法来测量油速。这3个高度对应的理论速度分别为v=2．21、1．57、0．99m/s，实际测量结果。取v=1．57m/s(h=0．125m)结果进行误差分析。在h=0．125m处进行多次实验，最终给出互相关速度重复性误差，可以说明互相关法测量油速有较好的重复性，其重复性误差δ可以达到±1%以内。测量得到液压系统实际速度值，与系统正常工作速度值进行比较，即可判断煤矿机械液压系统的工作状态，即可监测液压系统的工作状况，又可以保障煤矿机械液压系统运行的安全性。
篇（6）
美国HSB公司工程部总工程师WilliamBartley先生，主要负责对大型电力设备尤其是发电机和变压器的分析和评估工作，并负责重大事故的调查、检修程序的改进及新型检测技术方面的研究。自70年代以来，他负责调查了数千起变压器故障并进行了几十年的科学统计研究。
在中国高速的现代化发展中，电力工业的安全运行更起着关键作用。本文从介绍美国1988年至1997年10年间变压器故障的统计数据进行分析，为国内提供参考资料及可借鉴的科学统计方法，以达到为电力部门服务的目的。
1变压器故障的统计资料
1．1各类型变压器的故障
过去10年来，HSB发生几百起变压器故障造成了数百万美金的损失。图1中列出了按变压器类型显示的变压器故障统计数。从图中的显示可以看出除1988年外，电力变压器故障始终占据主导位置。
1．2不同用户的变压器故障变压器使用在不同的部门，故障率是不同的。为了分析变压器发生故障的危险性，可将用户划分为11个独立类型：（1）水泥与采矿业；（2）化工、石油与天然气；（3）电力部门；（4）食品加工；（5）医疗；（6）制造业；（7）冶金工业；（8）塑料；（9）印刷业；（10）商业建筑；（11）纸浆与造纸业。按照HSB的RickJones博士风险管理的方法，将“风险”定义为发生频率与损失程度。损失程度可以被定义为年平均毛损失，而发生频率（或称为概率）则可定义为故障发生平均数除以总数。所以，对于每一个给定的独立组来说：频率=故障数/该组中的变压器台数（举例来说，如果每年平均有10起故障，在一个给定的独立组中有1,000个用户，在该组中任何地点故障的概率就是0.01/年。）因此，可以采用产品的故障频率与程度将变压器的风险按用户加以划分。（风险=频率×程度）。
图2中给出的是10年中10个独立组中变压器风险性的频率—程度“分布图”。每组曲线中，X轴表示频率、Y轴表示程度（或平均损失），X－Y的关系就形成了一个风险性坐标系统。其中的斜线称为风险等价曲线（例如，对于＄1,000的0.1的可能性与＄10,000的0.01的可能性可认为是同等风险的）。坐标中右上角的象限是风险性最高的区域。当考虑到频率和程度时（如图2所示），电力部门的风险是最高的，冶金工业及制造业分别列在第二和第三位。
1．3各种使用年限变压器的故障
按照变压器设计人员的说法，在“理想状况下”变压器的使用寿命可达30～40年，很明显的是在实际中并非如此。在1975年的研究中，故障时的变压器平均寿命为9.4年。在1985年的研究中，变压器平均寿命为14.9年。通常有盆形曲线显示使用初期的故障率以及位于右端的老化结果，然而故障统计数据显示变压器的使用寿命并非无法预测。图3中显示了该研究中使用寿命的统计数据，这些数据可以用来确定对变压器进行周期检查的时间和费用。
在电力工业中变压器的使用寿命应当给予特别地关注。美国在二战后经历了一个工业飞速发展的阶段，并导致了基础工业特别是电力工业大规模的发展。这些自50年代到80年代安装的设备，按其设计与运行的状况，现在大部分都已到了老化阶段。据美国商业部的数据，在1973～1974年间电力工业在新设备安装方面达到了顶峰。如今，这些设备已运行了近25年，故必须对已安装变压器的故障可能性给予特别的关注。
2变压器故障原因分析
HSB收集了有关变压器故障10年来的资料并进行分析的结果表明，尽管老化趋势及使用不同，故障的基本原因仍然相同。HSB公司电气部的总工程师J.B.Swering在论文中写到：“多种因素都可能影响到绝缘材料的预期寿命，负责电气设备操作的人员应给予细致地考虑。这些因素包括：误用、振动,过高的操作温度、雷电或涌流、过负荷、对控制设备的维护不够、清洁不良、对闲置设备的维护不够、不恰当的以及误操作等。"下表中给出了在过去几十年中HSB公司总结出的有关变压器故障的基本原因，表中列出了分别由1975、1983以及1998年的研究得出的关于故障通常的原因及其所占百分比。
2.1雷击
雷电波看来比以往的研究要少，这是因为改变了对起因的分类方法。现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。
2．2线路涌流
线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障/闪络以及其他输配(T＆D)方面的异常现象。这类起因在变压器故障中占有显著比例的事实表明必须在冲击保护或对已有冲击保护充分性的验证方面给与更多的关注。
2．3工艺/制造不良
在HSB于1998年的研究中，仅有很小比例的故障归咎于工艺或制造方面的缺陷。例如出线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。
2．4绝缘老化
在过去的10年中在造成故障的起因中，绝缘老化列在第二位。由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命仅有17.8年，大大低于预期为35～40年的寿命！在1983年，发生故障时变压器的平均寿命为20年。
2．5过载
这一类包括了确定是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。最终造成变压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘纸板老化后，纸强度降低。因此，外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损，进而发生故障。
2．6受潮受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分。
2．7维护不良
保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。这一类包括未装控制其或装的不正确、冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀。
2．8破坏及故意损坏
这一类通常确定为明显的故意破坏行为。美国在过去的10年中没有关于这方面变压器故障的报道。
2．9连接松动
连接松动也可以包括在维护不足一类中，但是有足够的数据可将其独立列出，因此与以往的研究也有所不同。这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况，其中的一个问题就是不同性质金属之间不当的配合，尽管这种现象近几年来有所减少。另一个问题就是螺栓连接间的紧固不恰当。
3变压器维护建议
根据以上统计分析结果，用户可制订一个维护、检查和试验的计划。这样不但将显著地减少变压器故障的发生以及不可预计的电力中断，而且可大量节约经费和时间。因为一旦发生事故，不仅修理费用以及停工期的花费巨大，重绕线圈或重造一台大型的电力变压器更需要6到12个月的时间。因而，一个包括以下建议的良好维护制度将有助于变压器获得最大的使用寿命。超级秘书网
3．1安装及运行
（1）确保负荷在变压器的设计允许范围之内。在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温。
（2）变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外，确定该变压器适于户外运行。
（3）保护变压器不受雷击及外部损坏危险。
3．2对油的检验
变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。除小型配电变压器外所有变压器的油样应经常作击穿试验，以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。
应进行油中故障气体的分析。应用变压器油中8种故障气体在线监测仪，连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量，通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能，试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。
3．3经常维护
（1）保持瓷套管及绝缘子的清洁。
（2）在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。
（3）保证电气连接的紧固可靠。
（4）定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。
（5）每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。
（6）每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠，而引线应尽可能短。旱季应检测接地电阻，其值不应超过5Ω。
篇（7）
1.引言
近年来，随着我国经济建设水平的不断提高，我国建设工程项目正向高标准、大规模方向发展，大量现代化工程机械设备被广泛应用于工程建设各个环节，对施工进度、施工质量、施工安全等起着决定性作用。然而，由于工程机械工作环境十分恶劣，且经常在各工地流动作业分散性极强，再加上工期及设备配置等原因长期处于高负荷运转情况下，因此故障现象十分频繁，尤其是大型化、机电一体化、连续化机械设备的大量运用，使得传统的设备维修管理方式远远无法满足现代工程设备维护管理的要求，极容易造成工程机械在施工过程中大量停机、超长检修等现象，严重影响工程质量和施工进度，改进工程机械的维修管理成为迫在眉睫的事情。下面，本文结合工作实际，从机械故障分析方面就工程机械维修现状和前期管理进行分析。
2.工程机械故障维修分析的特点
工程机械在投入使用后，其各个部件受到环境因素、使用因素、设计因素等的影响，均会出技术性能下降和技术状况恶化等现象，逐步偏离理想工作状态，当这种偏离达到一定程度后就不能再满足使用要求表现出故障现象，对工程机械进行维修管理就是为了使其回到理想工作状态。虽然维修工作需要各种专业知识和技能的综合应用，但终究是围绕机械设备故障问题而进行的，是通过机械故障现象，运用设备结构原理以及各种故障理论，分析故障部件发生的整个过程、故障内因以及外因。整个过程中，需要应用大量现代维修理论、基础学科理论、各种检测技术、检测工艺手段等。
机械故障维修分析有着明确的目的，其根本目的就是为了确定机械运行状况、寻找故障部位、分析故障产生的原因，最终制定出经济有效的故障维修方案。在整个故障分析过程中，需要涉及摩擦学、材料学、力学、化学等众多学科的知识，运用机械制造、液压、金属结构、电气、制动等相关专业理论，采用焊接、铸造等多种工艺技术，知识技术的交叉性极强。同时，所有的故障分析方法和技术都必须以机械实际状况作为基础，是一项以理论为指导注重于实践的活动。
3.工程机械故障分析
3.1 工程机械故障形式
工程机械故障按其发生的原因分有劣化故障、人为故障；按故障持续时间分有临时性故障、持久性故障；按故障形成速度分有突发性故障、渐发性故障；按故障性质分有功能性故障、参数故障。
劣化故障是设备在使用过程中随着时间推移，零部件发生磨损、疲劳、腐蚀以及金属材料组织改变等不可逆变化过程，造成机械设备功能降低的故障；人为故障是由于管理不善违规操作等引起的故障；临时性故障是短时间发生丧失某些功能后，不需要进行修复只需调整即恢复正常的故障；持久性故障是功能丧失后一直持续到更换或修复故障零部件后才能恢复正常工作能力的故障；突发性故障是因设备本身不利因素和偶然外界因素作用，迅速产生的故障；渐发性故障是由于设备在老化或工作负荷下缓慢造成的故障；功能性故障是设备个别零件损坏或卡涩造成的，不能继续完成预定功能的故障；参数故障是设备参数超出极限值造成的故障。
3.2 工程机械故障表现
工程机械故障通常表现为裂纹、磨损、腐蚀、变形、断裂、剥落、烧伤等现象。
裂纹现象多是由于机械疲劳、应力突变、腐蚀等原因引起的，裂纹故障极容易造成突发性事故，尤其是压力容器、连杆、大型旋转轴系、齿轮等零件，一旦裂纹故障扩展将会直接造成灾难性事件。
磨损是由于设备运动部件相对摩擦所造成的，尤其是当存在缺少、颗粒物料冲击等现象时，运动部件磨损将更为严重，使得设备配合精度降低，产生振动、噪音、发热等现象，影响机器工作效率和使用性能。
腐蚀故障严格的来说是一种化学反应所造成的故障，腐蚀会使设备构件材料变薄、强度降低，影响设备工作性能，严重的可以引发其它故障，是一种极为危险且较常见的潜在故障，工程机械由于使用环境恶劣，养护管理措施不足等原因，极容易产生腐蚀故障。
变形故障是由于荷载过大、荷载不均匀、热膨胀不均匀、物料冲击等原因所造成的设备构件变形，变形故障会影响设备零部件的精度，造成静元件摩擦，降低零部件间的契合能力，使机械性能降低甚至失去某些性能。
断裂故障是由于设备负荷过大，局部应力过于集中，循环荷载过大产生金属疲劳等原因引起的零部件断裂现象，断裂故障将直接引起机器损坏，油液气体外泄，丧失工作性能等严重结果。
剥落烧伤故障多是由于缺少滑润，零部件工作面接触应力过大等原因造成的，剥落烧伤故障将会引起设备精度降低，产生振动，噪音过大等现象。严重者甚至造成设备某结性能丧失结果，如齿轮、轴承较容易产生这类故障。
4.故障分析过程
故障分析包括故障检测与故障诊断两个部分，我们常说的设备工作正常是指设备能够发挥应有的功能，但并不是指设备不存在缺陷，部分陷存在但在设备容限范围内时，设备依然能够发挥应有的功能。但当缺陷进一步扩展后，设备功能状态将会发生变化性能恶化。设备故障是是通过其运行状态所反映出来的，对设备故障进行监测是在设备不停机情况下，以其状态信号作为依据，如振动、噪声、温升、气味、磨损、油耗等信号进行故障判断。设备状态信号是故障信息的唯一载体，也是地故障分析诊断的唯一依据。
对状态信号的获取，主要是能过传感器以及其它监测手段进行的，一般包括信号测取、中间变换、数据采集几个过程。在获取信号之后，需要根据获取的状态信号提取出与设备故障有关的特征信息，从而差别设备状态是否存在异常，并以此寻找故障源，根据故障异常情况和故障源预测故障未来发展趋势和造成的影响，以此决定故障处理微略，对其进行控制、维修、调整等以干预故障工作过程，降低或消除其对设备性能造成的影响。
参考文献
[1]尹敏.工程机械远程故障诊断及维护系统构架[A].全国城市公路学会第十九次学术年会论文集[C].2010
篇（8）
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)36-10424-03
Research on the Safety Evaluation System of Transportation Vehicle
LI Na
(Beijing Jiaotong University School of Electronic and Information Engineering, Beijing 100085, China)
Abstract: Studying the road traffic accident analysis and forecast method, the paper educes their disfigurements. Based on the analysis of the gray features of road traffic accident and the weakness of domestic traffic accident database, the GM(1,1) Model has been set up according to gray forecasting theory, then the death toll and traffic accident volume have been forecasted by this model. The result is credible. The paper shows that the way is feasible, practical and predominant.
Key words: vehicle safety system; safety evaluation method; fuzzy inference evaluation
1 对车辆安全因素的研究分析
车辆是交通出行的载体,是交通事故的直接“参与者”与“肇事者”。交通事故的发生与汽车本身性能及安全性的关系是十分明显的。
1.1 车辆机械因素
2005～2007年以车辆机械故障引发的交通事故主要原因为车辆制动系统、操纵系统轮胎和灯光。
1.2 车辆防撞系统因素
车辆防撞系统是车辆主动安全和被动安全重要组成部分,相关文献统计表明车辆防撞系统能预防15.3%的交通事故,特别在高速行驶中,每年能减少上万人的死亡人数,为防止交通事故的发生起到很大作用。
1.3 车辆技术管理因素
车辆技术管理包括车辆维修市场管理、车辆综合性能检测站的建设和管理、营运车辆的技术管理和车辆技术状况保障。本课题组研究人员对北京及周遍10多个市的60多家客货企业单位的技术管理体现进行了调研,结果表明好的管理机构对运输事故次数的发生可起到很好的控制作用。
综上所述,确定以下因素为车辆子危险因素。
1)车辆机械故障制动系统、操纵系统、轮胎和灯光。
2)车辆防撞综合性能车辆本身碰撞相容性和车辆防撞系统能力。
3)车辆技术管理的健全性车辆技术管理机构及人员、车辆技术档案、车辆强制维护和车辆管理的规章制度。
2 模糊综合评价方法
2.1 模糊矩阵评价法
需要将两类指标统一转换为模糊评价向量形式,以便作统一处理。
对于多层评价模型,作综合评价时,先由最低层属性指标开始。属性指标分属于上一层不同的子目标,因此要分别作各子目标的单因素模糊评价矩阵。
综合评价模型,由子目标综合评价矩阵 构造子目标层的单因素模糊评价矩阵 。建立多层评价模型。
2.2 模糊推理系统(Fuzzy Inference System)评价方法
模糊推理系统FIS(Fuzzy Inference System)是基于模糊集理论概念、模糊If-then规则和模糊推理的计算结构,是一个从给定输入运用模糊逻辑映射到输出的过程。这时输出的是一个模糊子集,有必要将这个模糊量转换为精确量,以便最好地发挥模糊推理的决策效果,因此反模糊化(Defuzzification)就是把模糊推理得出的模糊量通过合理的方法提取一个有代表性的值作为清晰值(crisp value)输出[9]。从而得出输入与输出的映射关系。
基于上述模糊推理的思想构造出的道路运输安全评价模糊推理系统框图,如图1所示。
模糊综合评判是对具有多种属性的事物,或者说其总体优劣受多种因素影响的事物,做出一个能合理地综合这些属性或因素的总体评判。采用模糊综合评判得出的结果只是一种静态反映事物的结果,而模糊推理系统还可以实现实时评价。
第一节确定了车辆子危险因素系统中的车辆机械故障;车辆防撞综合性能和车辆技术管理的健全性,第二节通过对模糊综合评价的介绍,确定应用模糊综合评价的模糊推理系统(Fuzzy Inference System)的思想与方法,对驾驶员因素和车辆因素进行综合评价。
3 运输车辆危险度的综合评价
3.1 运输车辆危险度的定义及隶属函数的确定
根据道路运输企业对整车安全管理现状和中国整车安全综合评价标准的调研,对车辆的危险度的论域定义在[0 100]范围内,由五个分明的三角形模糊子集表示其隶属函数。
3.2 车辆机械综合评价
车辆机械故障是车辆行驶过程中车辆制动系统、操纵系统、轮胎和灯光的失效。
车辆制动系统评价指标主要是制动性能、制动抗热衰退性和制动稳定性,其评价值为30分,隶属函数如图3.1。车辆操纵稳定性的评价参量主要是稳态横摆角速度增益,共振峰频率、共振时振幅比、相位滞后角、稳态增益,回正性,最小转弯半径,转向力、转向功,侧向偏移,极限侧向加速度等,本文给定的评分为10分,其隶属函数如图2。轮胎和灯光的评价主要是失效的时间,其隶属函数如图3、4。
图2 车辆制动性能隶属函数 图3 车辆灯光设备隶属函数 图4 车辆轮胎隶属函数
汽车的制动性能和操作稳定性与车辆危险度之间关系由模糊规则推理得出。
3.3 车辆防撞综合性能综合评价
车辆的100%重叠正面碰撞,侧面碰撞和尾部碰撞评分分别为17分。其隶属函数相同。
3.4 车辆技术管理与危险度的关系
在北京40余家道路运输企业的车辆技术管理调研基础上,结合专家咨询。车辆技术管理评价的隶属函数和与车辆危险度的关系曲线如图5。同时车辆强制二级维护和车辆危险度的关系和车辆技术管理因素相同,如图6。
3.5 车辆因数危险度的综合评价
前面讨论了车辆因素中机械故障、车辆碰撞、技术管理等各个要素的隶属函数的确定,以及各要素与驾驶员危险度的关系。在Matlab工具箱中建立了车辆因素对驾驶员危险度的综合评价的系统图,如图7所示。在建立了规则库后,就可用上述的模糊推理系统模型进行运算得出在车辆机械因数、防碰撞因素等综合影响情况下的车辆危险度的输出值,其中10组关系值见表1。
表1 车辆危险度评价值
从上面的数据可以得出以下一些结论:
1) 从第一至第二行的数据可以看出当车辆的各项指标因数很差时,车辆的安全评价值为低和很低状况。同时第八项看出各项指标高时,车辆安全度很高。因此可以得出车辆的各项评价指标和隶属函数是合理的。
2) 从第三至第四行随着车辆机械性能和防撞能力的提高,车辆的安全性提高比第五和第六项好的多,从而说明车辆的机械性能和防撞能力对车辆安全性影响较大。
3) 从表中后二行可以看出车辆的安全的各项评价指标值适中时,安全性一般,因此要提高车辆的安全性,车辆的技术管理和强制维护也是很重要的。
从表中可看出,车辆的机械性能、防撞能力等输入因素对车辆安全度的评价值与实际工作中车辆安全性的主观感觉相符,说明了应用安全评价FIS模型对车辆评价是可行的。
4 结论
本文首先对运输车辆安全系统的分析,得出了车辆子危险因数,然后选用模糊推理模型(FIS)的评价方法对车辆的危险度进行评价与仿真,评价结果和实际相符,实现了实时的评价效果。结果表明评价指标和方法合理,能够实现了对系统的实时评价。
参考文献:
[1] 叶兴成.道路交通安全的系统研究[D].武汉理工大学硕士学位论文,2003.
[2] 许洪国.汽车事故工程[M].北京:人民交通出版社,2004.
篇（9）
潜心探索提出故障诊断新方法
重大装备的各类故障中，因结构裂纹导致的失效占60%以上。裂纹这一“隐形杀手”被形象地称为重大装备安全运行的“癌症”，具有难发现、易扩展、强破坏的特点。何正嘉带领课题组于上世纪90年代中后期重点研究裂纹动态定量诊断新技术，经过10余年的潜心研究和探索，发现并揭示了裂纹位置、裂纹深度与裂纹动态响应信号之间的内在联系，发明了基于小波有限元模型的三线相交结构裂纹的动态定量诊断方法，实现了大型回转机械结构裂纹动态定量诊断，解决了裂纹动态定量诊断这一国内外故障诊断领域的前沿与挑战性难题。
在研究过程中，何正嘉首先建立了适宜结构裂纹故障诊断的小波有限元理论，采用多分辨多尺度小波函数替代传统有限元的多项式插值函数，实现了结构裂纹的高精度建模。最终何正嘉研发出了机械结构裂纹定量诊断仪，可应用于汽轮机和航空发动机转子等结构的裂纹诊断，对关键设备安全运行与避免灾难性事故产生意义重大。
目前，该成果从基础理论、技术实现到仪器开发，已经形成了一整套技术，在东方汽轮机公司、某航空发动机维修厂、西门子信号有限公司、上海宝钢等50余家企业得到应用，获得了良好的经济效益与社会效益。针对某型号航空发动机高压转子内部裂纹因探头不可到达而难以无损探伤的问题，利用小波有限元建模和动态测试，实现了裂纹定量诊断，成为某厂航空发动机安全保障中一种重要检测技术。实践证明，何正嘉所研制的机械结构裂纹定量诊断仪对裂纹位置与深度的定量识别误差均在5%以内。这一成果填补了国内外在机械结构裂纹动态定量诊断领域的技术空白，能够确保设备安全运行，避免因裂纹引起的灾难性事故发生。
在裂纹动态定量诊断新技术研究的同时，何正嘉的主攻方向是机械故障非平稳高精度诊断领域。他在长期的研究中发现，傅里叶变换、小波变换、第二代小波变换、多小波变换等的共同本质是数学上的内积变换，由此揭示了不同机械故障高精度诊断的内积变换数学原理，并指出，构造和运用性能优良的基函数与动态信号进行内积变换，是提高机械监测诊断合理性和准确性的关键技术。
何正嘉率先将先进的非平稳信号处理方法引入机械监测诊断领域，提出了变工况非平稳机械设备运行故障诊断方法，从多尺度、多分辨时频域提取故障信号特征，克服了采用传统平稳信号诊断方法难以准确提取变工况运行设备非平稳故障特征的不足；最终开发了机械故障非平稳高精度诊断系列新技术。开发了机车走行部、发电机组等关键机械设备运行监测诊断系列实用技术和在线监测诊断网络系统，开拓了机械故障非平稳高精度诊断的新领域。
继往开来科研团队促发展
何正嘉教授治学严谨，倡导团队精神，在学术梯队建设方面成绩突出。担任机械制造系统工程国家重点实验室系统监控与诊断方向学术带头人，负责建设机械基础实验教学国家级示范中心。创建的“装备智能诊断与控制”科研教学团队拥有教授16名，其中教育部长江学者1名、教育部新世纪优秀人才6名、全国百篇优秀博士论文获得者1名、交大腾飞教授3人；承担国家级精品课程3门。为装备制造学科发展凝聚了CAD/CAM、数控技术、故障诊断和减振降噪等一批骨干力量。他为人师表，举贤荐能，甘为人梯，乐于奉献，扶持青年学者成长为学科发展带头人，支持和帮助青年骨干教师主持或参与各类重大项目申报，在教学科研方面多次取得国家级成果奖励。教学中，他负责并组织建设了机械基础实验教学国家级示范中心和3门国家级精品课程，何正嘉教授获2008年陕西省师德标兵称号、2010年全国优秀科技工作者称号。
何正嘉在指导研究生的过程中投入巨大的精力，同步严格要求研究生不断提升道德品质和学术水准。培养的博士研究生陈雪峰获得了2007年全国百篇优秀博士学位论文，2008年入选教育部新世纪人才、2009年入选陕西省科技新星、2010年入选西安交通大学腾飞人才，陈雪峰教授已成为我校机械工程学科的教学科研骨干，主持2项国家自然科学基金、1项863项目以及多项横向合作课题。培养的博士研究生訾艳阳教授2010年入选教育部新世纪人才，主持3项国家自然科学基金、1项863项目以及多项横向合作课题，2009年当选机械工程学院分党委副书记。培养的博士研究生向家伟先后以德国洪堡学者和日本JSPS学者的身份，出国深造。培养的胡桥博士2006年毕业后在西安705所工作，工作业绩突出，目前担任总工程师助理；祁克玉博士在212所勤奋工作，获得了单位高度好评。
在科研中，他以西安交通大学机械装备诊断与控制研究所所长、机械制造系统工程国家重点实验室系统监控与诊断方向学术带头人的身份，领导开创了诸多创新性理论、技术与系统，推动了中国机械设备故障诊断的发展，被评为“全国优秀科技工作者”。他从事工矿企业设备状态监测、故障诊断研究及应用四十余年，在机械设备结构裂纹定量识别、非平稳信号故障诊断和智能预示等方面开展基础理论研究和重要工程应用，取得创新性成果。主持2项国家自然科学基金重点项目“大型复杂机电系统早期故障智能预示的理论与技术”(50335030，2004―2007)和“关键设备故障预示与运行安全保障的新理论和新技术”(51035007，2011―2014)以及4项国家自然科学基金面上项目；主持2项高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“小波有限元理论与转子横向裂纹故障诊断的研究”（20040698026，2005―2007）和“优良特性多小波构造原理与机电设备复合故障诊断”(200806980011，2009―2011)；参加2项国家973项目“数字化制造基础研究（2005CB724100, 2006―2010）”和“超高速加工及其装备基础研究”(2009CB724405，2009-2014)；负责20余项与企业合作项目。以第一完成人获国家技术发明二等奖1项(2009年)、国家科技进步三等奖1项(1999年)和省部级一等奖2项、二等奖1项。授权发明专利6项。出版著作7部，350篇，其中SCI收录72篇、EI收录100篇，论著被国内外引用3613次。
篇（10）
维修是恢复土石方机械技术性能，排除故障及消除故障隐患，延长机械使用寿命的有效手段。当前国内汽车维修行业已具有相当规模，而土石方机械维修行业起步相对较晚，在维修中还存在着诸多技术问题。这些问题的存在，导致机械维修质量不高，装备可靠性差，甚至重大土石方机械事故的发生。现针对土石方机械维修工作中遇到的常见技术问题做简要分析，旨在引起有关人员的重视。
1 对机械故障判断失误，修理人员技术不过硬、修理过程不规范
1.1 不能正确判断分析故障，盲目更换零部件，一味“换件修理”造成浪费
凭着“大概、差不多”的思想盲目对机械大拆大卸，结果不但原故障未排除，而且由于维修技能和工艺较差，又出现新的问题。例如我单位一台YZ26压路机出现振动力不足、机械无法正常工作的故障，经拆卸分解振动泵和起振开关，更换振动泵和起振开关故障依旧。最后检查故障是由于液压油不足、滤网堵死导致液压油进入不到大泵，大泵因缺油而烧坏。因此，当机械出现故障后，要通过检测设备进行检测，如无检测设备，可通过“问、看、查、试”等传统的故障判断方法和手段，结合土石方机械的结构和工作原理，确定最可能发生故障的部位。在判定土石方机械故障时，一般常用“排除法”和“比较法”，按照从简单到复杂、先外表后内部、先总成再部件的顺序进行，切忌“不问青红皂白，盲目大拆大卸”。
1.2 螺栓拧紧方法不当的情况较严重
土石方机械各部位固定或联接螺栓多数有拧紧力矩要求，如喷油器固定螺栓、缸盖螺栓、连杆螺栓、飞轮螺栓等，有些规定了拧紧力矩，有些规定了拧紧角度，同时还规定了拧紧顺序。一些维修人员，认为拧紧螺栓谁都会做，无关紧要，不按规定力矩及顺序拧紧（有的根本不了解有拧紧力矩和顺序要求），不使用扭力（公斤）扳手，或随意使用加力杆，凭感觉拧紧，导致拧紧力矩相差很大。力矩不足，螺栓易发生松脱，导致冲坏气缸衬垫、轴瓦松动、漏油、漏气；力矩过大，螺栓易拉伸变形，甚至断裂，有时还会损坏螺纹孔，影响了修理质量。
1.3 不重视螺栓的选用，螺栓使用混乱的现象较突出
在维修土石方机械时，乱用螺栓的现象还比较突出，因螺栓性能、质量不符合技术要求，导致维修后机械故障频出。土石方机械使用的专用螺栓，如传动轴螺栓、缸盖螺栓、连杆螺栓、飞轮螺栓、喷油器固定螺栓等是用特殊材质经过特殊加工制成的，其强度大、抗剪切力强，确保联接、固定可靠。实际维修作业中，常常在拆卸时所有螺栓堆在一起，不分类堆放，但组装时随意乱装和替代，这些螺栓因材质差或加工工艺不合格，给工程机械的后期使用留下故障隐患，如EX200-5挖掘机后桥轮边减速器内连接行星轮架和轮边减速器壳体的6只螺栓承受较大的扭矩，这6只螺栓发生断裂损坏，使用其它螺栓或自行加工代用，常出现因螺栓强度不够而再次折断的情况；有些部位需用“小螺距”的“细扣自紧”螺栓、铜螺栓、镀铜螺栓，却使用普通螺栓代替，导致出现螺栓自行松脱、拆卸困难等现象，如柴油机排气歧管固定螺母多为铜制，防止受热或使用时间过长不易拆卸，但在实际维修时，却多数使用了普通螺母，时间一长拆卸十分困难；有些螺栓经使用后会出现拉伸、变形等缺陷，有些技术要求规定拆装几次后必须换新的螺栓，若不了解这些情况，多次重复使用不合格的螺栓，也易导致机械故障或事故的发生。因此，在维修工程机械时，当螺栓损坏或丢失要及时更换符合要求的螺栓，切忌乱用螺栓。
2 各零部件配合间隙不能正确掌握，导致机械加快磨损
2.1 维修时不注意检测零部件配合间隙
柴油机活塞与缸套配合间隙、活塞环“三隙”、活塞顶隙、气门间隙、柱塞余隙、制动蹄片间隙、主从动齿轮啮合间隙、轴承轴向和径向间隙、气门杆与气门导管配合间隙等，各类机型都有严格的要求，在维修时必须进行测量，对不符合间隙要求的零部件要进行调整或更换。实际维修工作中，不测量配合间隙而盲目装配零部件的现象为数不少，还有凭手感觉和经验装配，造成起动困难或爆燃、活塞环折断、机件撞击、漏油、漏气等故障，有时甚至会因零部件配合间隙不当，导致机械严重损坏事故的发生。
2.2 不成对、成套更换偶件或组件
土石方机械上有很多偶件，如柴油机燃油系统的柱塞副、出油阀副、喷油嘴针阀副偶件；驱动桥主减速器内的主、从动齿轮；液压操纵阀中的阀块与阀杆；全液压转向器中的阀芯与阀套等，这些配合偶件在工厂制造时经过特殊加工，成对研磨而成，配合十分精密，在使用的寿命期内始终成对使用，切不可互换；一些相互配合组件，如活塞与缸套、轴瓦与轴颈、气门与气门座、连杆大头瓦盖与杆身等，经过一段时间的磨合使用，相对配合较好，在维修时，也应注意成对装配，不要弄串；柴油机连杆、活塞、风扇皮带、高压油管、挖掘机中央回转接头油封、推土机主离合器胶布节等，尤其是同时使用一套的配件，发生损坏一定要成套更换，否则由于配件质量差别大、新旧程度不同、长短尺寸不一，会导致柴油机运转不稳、液压系统漏油、载荷集中现象严重、更换的配件易早期损坏等。在实际维修工作中，为了减少开支、不了解技术要求，不成对或成套更换上述零部件的情况还不少见，降低了工程机械的维修质量，缩短了机件寿命，增加了故障发生的可能性，应引起足够的重视。
2.3 装配时零部件装反
在维修土石方机械时，一些零部件装配有着严格的方向要求，只有正确安装，才能保证零部件正常工作。有些零部件外部特征不明显，正反都可以安装，在实际工作中时常出现装反的情况，导致零件早期损坏、机械不能正常工作、土石方机械损坏事故等。
3 对零配件材料质量不能正确识别
不检查新件质量，装配后出现故障的问题比较常见。在更换配件前，有些维修人员对新配件不做技术检查，拿来后直接安装到工程机械上，这种做法是不科学的。目前市场上出售的零配件质量良莠不均，一些假冒伪劣配件鱼目混珠；还有一些配件由于库存时间过长，性能发生变化，如不经检测，装配后常常引起故障的发生。以为新的就是好的，结果问题仍然存在，造成更大的损失。1台ZL50装载机，柴油机机油压力过低，分析是机油滤清器堵塞，更换了一新机油滤清器，试机机油压力仍低。后检查或更换了所有可能导致机油压力低的零部件，但机油压力仍不能升高，最后在没有查到故障原因、机油压力偏低的情况下勉强使用，结果导致柴油机烧瓦抱轴、造成损失。后经检查是由于更换的机油滤清器滤芯（粗滤器）已被过多的铁锈堵塞，原因是该滤清器长时间库存保管导致内部生锈。因此，在更换新配件前一定要进行必要的检查测试，检测包括外观及性能测试，确保新配件无故障，杜绝其引起的不必要麻烦。
4 在维修过程中治标不治本，只追求数量而忽视维修质量
4.1 维修方法不正规，“治标不治本”仍是惯用的手段
在维修土石方机械时，一些维修人员不采取正确的维修方法，认为应急措施是万能的，以“应急”代“维修”，“治标不治本”的现象还很多。挖机旋转油压马达油封更换要将整个液压马达解体，从内向外装配，因图快从外向内装配，结果只用两三个小时又出现漏油，又要重新维修，结果维修时间增加，工作时间变少，影响设备使用率，降低效益。
4.2 垫片使用不规范，随意使用的现象仍然存在
土石方机械零部件配合面间使用的垫片种类很多，常用的有石棉垫、橡胶垫、纸板垫、软木垫、毛毡垫、有色金属垫（铜垫、铝垫）、铜皮（钢皮）石棉垫、绝缘垫、弹簧垫、平垫等。一些用来防止零部件配合面间漏油、漏水、漏气、漏电，一些起紧固防松作用。每一类垫片使用的时机和场合有不同的规定和要求，在维修土石方机械时，垫片使用不规范甚至乱用的现象还比较严重，导致配合面间经常发生泄漏，螺栓、螺母自行松动、松脱，影响工程机械的正常使用。如发动机气缸垫过厚，导致压缩比降低，发动机起动困难；喷油器与气缸盖配合面间使用铜垫片，如使用石棉垫代替，易使喷油器散热不良发生烧蚀；柴油机输油泵和喷油泵结合面间垫片过厚，导致输油量及输油压力不足，柴油机功率下降；如漏装弹簧垫、锁紧垫、密封垫，致使接合不紧，易发生松动或漏油等现象；因垫片中间有孔而忘记开孔导致油道、水道堵塞，发动机烧瓦抱轴、水箱开锅的现象也经常发生。在此提醒广大维修人员维修时，切记“垫片虽小用处大”。
4.3 “小件”好坏不重视，因“小”失“大”导致故障增加
在维修作业时，往往只重视喷油泵、输油泵、活塞、缸套、活塞环、液压油泵、操纵阀、制动、转向系统等零部件的维护，却忽视了对滤清器、溢流阀、各类仪表等“小件”的保养，认为这些“小件”不影响机械的工作，即使损坏也无关紧要，只要机械能动就凑合着用，孰不知，正是这些“小件”缺乏维护，导致机械发生早期磨损，缩短使用寿命。如工程机械使用的柴油滤清器、机油滤清器、空气滤清器、液压油滤清器、水温表、油温表、油压表、感应塞、传感器、报警器、预热塞、油液滤网、水箱盖、油箱盖、加机油口盖、黄油嘴、储气筒放污开关、蓄电池箱、喷油器回油接头、开口销、风扇导风罩、传动轴螺栓锁片等，这些“小件”是工程机械正常工作及维护保养必不可少的，对延长机械的使用寿命至关重要，在维修作业时，如不注意维护保养，常会“因小失大”，导致机械故障的发生。
4.4 维修禁忌忘脑后，隐性故障频繁出
维修土石方机械时，若不了解维修中应注意的一些问题，则会导致拆装中经常出现“习惯性”的错误，影响机械的维修质量。如热车拆装发动机气缸盖，易导致缸盖变形裂纹；安装活塞销时，不加热活塞而直接把活塞销打入销孔内，导致活塞变形量增大，椭圆度增加；曲轴主轴瓦或连杆瓦背加铜垫或纸垫，易堵塞油道，导致烧瓦抱轴事故；在维修柴油机时过量刮削轴瓦，轴瓦表面的减摩合金层被刮掉，导致轴瓦钢背与曲轴直接摩擦发生早期磨损；拆卸轴承、皮带轮等过盈配合零部件时不使用拉力器，硬打硬敲，易导致零部件变形或损坏；启封新活塞、缸套、喷油嘴偶件、柱塞偶件等零件时，用火烧零件表面封存的油质或腊质，使零件性能发生变化，不利于零件的使用。
4.5 零部件除污、清洗不彻底，早损、腐蚀常发生
篇（11）
橡胶机械是一种比较精密的机械设备，价格较为昂贵，是橡胶制品生产过程的主要设备。生产商或者是其他用户在选购此类设备的过程中，多关注该设备的功能性，对其具体的性能较少有关注，而在使用的过程中维护工作与检修工作不到位，这种相对精密的设备，在投入使用后需要定期做维护保养，保证其安全性，由于其使用质量对整个生产程序影响较大，所以一定要对设备进行定期的检查，确保其自身可靠性。对设备的维修与保养，不是要在除了事故之后才进行，而是需要市场进行，才能够保证设备在投入使用的时候，能够高效的完成任务。
1 橡胶机械电气的日常维护
橡胶机械电气的日常维护包括了：电机、电气、电气线路，在维护的过程中需要关注的位置包括以下几个方面：①在橡胶机械进行加工橡胶制品过程中，部分金属或者是油污会散落在电气或者是线路中，可能造成线路的绝缘性能下降，长时间后可能会降低散热性，严重者会造成线路的短路，引起机械故障，所以对于整个线路与电气设备的日常清洁是较为主要的。②对于橡胶机械的继电器、自动开关也需要进行检查，确保其没有被改变[1]。③电路的接触不稳定也是导致橡胶机械故障的一个原因，所以在日常维护中需要定时检查接触点。④在高温、雨季等恶略天气时，要加强对橡胶机械设备的检查。
2 橡胶机械电气的常见故障划分
2.1 故障性质划分
橡胶机械电气的常见故障被划分为不同的类别，而划分的标准是根据故障的性质等进行的。根据故障的性质橡胶机械电气故障被分为硬件故障与软件故障。其中硬件故障所指的是电子、电器件、印刷电路板、电线电缆、接插件等的非常规状态所导致的故障。软件的故障主要指的是PLC逻辑控制程序中所出现的故障，需要进行某些特定的数据进行修改才可以进行故障的排除。最为严重的软件故障是进行软件的缺失控制，需要与服务商进行沟通。
2.2 故障现象划分
根据故障的现象划分为有诊断指示与无诊断指示故障。现阶段的橡胶机械控制系统均具有自行诊断的程序，对系统中软硬件的运行功能进行实时的监控，在出现故障的时候能够及时的进行警报或者是通过文字等信息在屏幕中显示。通过配备的诊断说明，能够寻找到故障出现的原因以及故障出现的位置，同时也会相对应的进行排除方式的提示，降低故障排除的难度。无诊断的故障是诊断程序的不完整性所造成的。此类故障需要按照出现故障前的工作过程与故障现象，在配合维修者对橡胶机械熟悉程序与技术掌握进行分析及排除[2]。
2.3 故障原因划分
按照橡胶机械事故的原因可划分为：系统性故障与随机性故障，其中系统性的故障所指的是在符合一定条件的基础上出现具有确定性的故障，随机性故障则是在同样符合特定的条件下只是偶尔会发生事故，随机性故障的出现多是与设备电气的原件有关，特性漂移或者是安全性降低，同时电气装置内部的运行温度过高也会产生橡胶机械电气故障，也就是随机性故障。对于此类故障的分析需要进行反复的实验，结合所有可能影响的环境因素进行研究，才可以确定其产生故障的原因，从而进行排除。
3 橡胶机械电气故障的排除方式
3.1 直观检查
对于故障的排除首先是要对设备及出现事故的环境进行检查，寻找事故原因才可以判定故障排除方式，而进行检查的第一种方式是进行直观检查方式，直观检查方式所指的是进行故障分析的初级阶段所必须进行的环节，也就是通过感官进行初步观察，所涉及到的内容包括：①询问。对事故发生现场人员进行事故相关问题的询问，了解事故出现的整个过程，以及出现事故的边线和事故造成的后果。②目视。从总体上检查所有设备是否在正常运行的状态下，各个电控设备有没有出现警报知识，对局部进行保险丝状态的检查，元器件是否烧毁、电线是否脱落等，各操控位置是否正确等。③触摸。在所有电路都断电的前提下，触摸主电路板的安装状况，以及各电路之间的链接状况。④通电。通电后检查是否出现打火、冒烟等状况。
3.2 仪器设备检查
通过常规的电气仪表，针对各组交、直流电源电压，对相关的直流与脉冲信号等进行测量，探寻可能出现的故障。例如，使用万用表检测各个电源的可靠性状态，对部分电路板上设置的相关信号状态测量点进行测量，使用示波器查看相关的脉冲信号的幅值、相关有无，使用 PLC编程器查询PLC程序中的故障位置与故障发生原因[3]。
3.3 信号警报指示分析
警报指示分析包括应县指示与软件指示，其中硬件警报指示所指的是控制系统中的各电子、电器装置上的各种状态与故障指示灯，依据其指示灯的状态与相对应的功能，能够知晓所指示的内容与故障的原因，以及排除法的定向。软件警报指示所指的是系统软件、PLC程序与工作程序内部的故障警报指示。根据其显示警报号比对相应的诊断说明手册，能够寻找到指示所代表的内容，与故障发生的原因，以及故障排除的方式。
3.4 备件转换
在故障的分析结果均指向某一个印刷电路板时，为降低停机的时间，减少损失，在同等的备件条件下，将备件进行置换，在将换下来的故障版进行分析与维修。在备件板进行更换的过程中有几点需要注意的地方：①在进行设备原件更换时必须要知道环境内已经被断电。②在电路板上会设置有一些开关或是短路棒，所以在更换设备的时候需要记录开关状态[4]。③在电路板更换后需要进行设备数据的恢复。④部分电路板是不能够直接取下的，所以在更换的过程中如非常专业的人员，需要参照说明书进行操作。
4 橡胶机械电气故障维修总结
