机电综合实验

1、一、转子系统的故障都有哪些类型?转子系统常见故障分以下几种：不平衡不平衡振动的频率一般很明显，主要表现不平衡转子的故障频率等于转子的 旋转频率：f0=fr=n/60，f0转子的基频（HZ），fr转子旋转频率（HZ），n 转子转速（r/min）除此之外，不平衡振动还会激起其他频率成份例如分频、倍频等。在诊断不 平衡故障时，首先必须分析信号和频率成份，是否有突出的转频，其次看振动的 方向特征，必要时再分析振幅随转速的变化情况，或测量相位。转子不对中转子不对中也是旋转机械常见故障之一，有以下几种：a.转子与转子间的联 接不对中，主要反映在联轴器的对中性上。b.转子轴颈与两端轴承不对中，对滑 动轴承来

2、说，这种情况的产生的主要原因与轴承是否形成良好的油膜有直接关 系。对滚动轴承来讲，主要是因为两端轴承座孔不同轴、轴承元件损坏、外圈配 合松动，两端支座变形等（对电动机而言是前后端盖），都会引起不对中。松动：机械松动也是旋转机械比较觉常见的故障，松动有两种情况，一种是地脚螺 丝连接松动，它带来的后果是引起整个机器松动，另一种情况是零件之间正常的 配合关系被破坏造成配合间隙超差而引起的松动，比如滚动轴承的内圈与转轴的 配合或外圈与轴承座孔之间的配合，因丧失了配合精度而造成松动。摩擦摩擦故障形式有多种多样。如转子与密封件的摩擦，转子与隔板之间的摩擦， 电动机转子与定子的摩擦，叶轮、齿轮、风扇与机壳或

3、护罩的摩擦、滚动轴承外 圈与轴承孔、以及转轴与轴承内圈或转轴因其它零件因配合松动而引发的摩擦。摩擦一般引起非线性振动，频带范围较宽，除了1倍基频外还有2倍基频、 3倍基频等高次谐波，以及1/2、1/3等低次谐波。在某些情况下还会激起系统的 固有频率。摩擦振动的时域波形上常常表现为削波状态，“截头余弦”形状的波 形常被视为摩擦故障的重要标志。滚动轴承引起的故障振动滚动轴承是旋转机械转子系统的支承部件，其基本结构包括外圈、内圈、滚 动体、保持架等元件。滚动轴承是机器上易损件，许多机械故障是因轴承损坏引 起的，严重的轴承故障会导致机器剧烈的振动和噪声，引起设备损坏。二、转子不平衡表现出的的特征？转子

4、不平衡故障的主要振动特征如下。(1)振动的时域波形近似为正弦波；频谱图中，谐波能量集中于基频。并且会出现较小的高次谐波，使整个频 谱呈所谓的“枞树形” ;(3)当3 V3n时，即在临界转速以下，振幅随着转速的 增加而增大；当3 3n后，即在临界转速以上，转速增加时振幅趋于一个较小 的稳定值；当3接近于3 n时，即转速接近临界转速时，发生共振，振幅具有最 大峰值。振动幅值对转速的变化很敏感；(4)当工作转速一定时，相位稳定。(5) 转子的轴心轨迹为椭圆。(6)从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。三、滚动轴承的故障类型有哪些及产生原因？故障形式(1)轴承转动困难、发热；(2)轴承运转有异声；(3

5、)轴承产生振动；(4) 内座圈剥落、开裂；(5)外座圈剥落、开裂；(6)轴承滚道和滚动体产生压痕。原因装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、 滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转 动是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度 和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和 轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm0.25mm间隙，以防 止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过 早损坏。装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以

6、下的 几种情况：配合不当装配方法不当装配时温度控制不当装配时间隙调整不当（3）润滑不良 滚动轴承使用的润滑油（或润滑脂）都有一定的工作温度， 当温度过高时就会变质，从而失去润滑作用，使轴承因高温而烧损。另外，润滑 油（或润滑脂）本身质地不良或运行中加油（脂）不及时，也会造成轴承温度升 高或产生异声。（4）转子不平衡 一般来说，运转设备的转子在装配前都要进行动、静平衡， 所以，轴承是不会出现问题的。但有些转子在运行过程中由于受到介质的腐蚀或 固体杂质的磨损，或者是轴出现弯曲，就会导致产生不平衡的离心力，从而使轴 承发热、振动，滚道严重磨损，直至破坏。（5）检查更换不及时 轴承运行过程中，按规定定

7、期进行检查，若出现发热、 异声、振动等情况，要及时停车查找原因，消除故障，轴承如发现严重的疲劳剥 落、氧化锈蚀、磨损的凹坑、裂纹、硬度降低到HRCV60，或有过大噪音无法 调整时，应及时更换。若检查、更换不及时，则会造成轴承甚至转子的严重破坏， 从而影响正常的生产。另外，轴承拆卸不当、设备地脚螺栓松动造成的振动，也 会导致轴承滚道和滚动体产生压痕，轴承内、外座圈的开裂。四、滚动轴承的故障特征？轴承变成蓝或黑色、轴承温升过高、运转时有异响、滚动体严重磨损、滚道出 现坑疤、滚道出现坑疤、轴承金属剥落、滚动体被压碎、安装后手转不动。五、齿轮的故障类型及产生原因？1、齿轮折断主要存在在开始传动中原因：

8、应力集中，齿轮受到突然过载或严重磨损。2、齿面磨损 开式传动中出现原因：防护不好，齿面间落入铁屑和沙粒等东西3、齿面点蚀 闭式中出现原因：循环变化的应力多次重复作用。包括扩展性点蚀和非扩展性点蚀。前者会 使齿轮报废。4、齿面胶合发生齿面胶合。原因是摩擦引起高温，降低了润滑效果，油膜破坏使金属齿面直 接接触。两齿面熔焊，滑动时粘接处撕破形成划痕。5、塑性变形原因：齿面硬度低，低速重载。齿轮日常维护中，润滑工作非常重要。六、机械状态监测与故障诊断及其意义？通俗地说，状态监测与故障诊断就是给机器看病。状态监测是指通过一定的途径 了解和掌握设备的运行状态，包括利用监测与分析仪器（在线的或离线的），采

9、用各种转速检测、振动监视仪、分析和判别方法，对设备当前的运行状态做出评 估（属于正常、还是异常），对异常状态及时做出报警，并为进一步进行的故障 分析、性能评估等提供信息和数据。故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能或状态。通常把设备在运行中所 发生的状态异常、缺陷、性能恶化、以及事故前期的状态统统称为故障，有时也 把事故直接归为故障。而故障诊断则是根据状态监测所获得的信息，结合设备的 工作原理、结构特点、运行参数、历史状况，对可能发生的故障进行分析、预报， 对已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部 位及趋势，对维护设备的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。状态监

10、测与故障诊断的意义状态监测与故障诊断技术的由来及发展，与十分可观的故障损失以及设备维 修费密切相关，而状态监测与故障诊断的意义则是有效地遏制了故障损失和设备 维修费用。具体可归纳如下几个方面：及时发现故障的早期征兆，以便采取相应的措施，避免、减缓、减少重大事 故的发生；一旦发生故障，能自动纪录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因 分析，避免再次发生同类事故；通过对设备异常运行状态的分析，揭示故障的原因、程度、部位，为设备的 在线调理、停机检修提供科学依据，延长运行周期，降低维修费用；可充分地了解设备性能，为改进设计、制造与维修水平提供有力证据。七、机械状态监测的手段有哪些？油液监测、振动

11、监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断 技术方式。以及声音、位移、变形、应力、裂纹、磨损、温度、压力、流量、电 流、转速、扭矩、功率等等。八、下载一篇关于机械故障诊断的文章。采煤机机械故障分析与诊断(710054)西安矿业学院李充宁郝迎吉摘要：分析了采煤机的常见机械故障，提出了实用、可靠的温度场和压力场 的监测方式，并论述了故障诊断的判断标准和诊断系统的设计问题。关键词：采煤机、故障诊断、温度监测1采煤机常见主要机械故障分析采煤机工作环境复杂恶劣，载荷变化很大，一些关键部位在正常工作中很容易发 生过载，出现异常。如采煤机牵引行走链轮负荷大、载荷不均，其支承轴承很容 易发生磨损或

12、滚动体碎裂等。但在轻度损伤情况下，工作人员不易发现，等故障 发展到轴承严重烧坏、不能工作时才有觉察。这种支承轴承的严重损坏可能会影 响到链轮轴、链轮及与其相啮合的其他零件，进而导致其他件的损伤。再如采煤 机摇臂部位各传动轴承受力很大，由于摇臂频繁升降，润滑状况较差，也极易发 生轴承损伤故障。这些是采煤机在正常工作中经常发生的轴承故障。当然引起轴 承故障的原因不仅仅是轴承过载，如润滑系统发生污染，润滑不良；轴承安装不 正；或载荷较大时与轴承相配合的轴、支承座等发生变形等，均会导致轴承发生 故障。还有制造、设计等方面的问题和轴承本身的缺陷等，都对轴承的使用和寿 命有影响。采煤机液压系统是故障率最高

13、的部分。采煤机牵引部液压系统，虽有自动调速、 过载保护等装置，但仍免不了发生故障。其发生故障的原因、现象和故障部位及 相互关系很复杂，不易被及时发现和准确诊断。而且在煤矿井下，工作环境很差, 不宜将液压系统拆开检查，拆开易使系统污染。液压系统是最容易被污染而发生故障的，如液压泵出现故障常常是油中浸入了 杂质，引起了泵的磨损和泄漏，造成系统流量不足，压力降低，温度升高。液压马 达与泵有相类似的情况。系统的控制阀类受污染会发生动作失灵，阀受到卡阻移 动不到位，引起系统压力、流量发生不正常的变化。还有液压系统的密封问题引 起系统的泄漏和外界杂物的侵入，导致系统发生故障。机械系统故障主要有：联 接松动

14、，引起载荷分布发生变化，使某些部件受载恶化，发生断裂或损伤；齿轮 传动系统和传动联接处发生故障，如磨损、疲劳破坏或过载损坏等。这些故障往 往都不同程度产生发热，引起温度升高。其他象安装、制造和使用等方面的原因 都会引起机械系统出现故障，或零部件缺陷导致发生故障等等。2采煤机故障的诊断方法对采煤机机械故障进行诊断的方法有多种，如振动诊断法、油液分析法、噪声诊 断法、温度监测诊断法等，笔者认为温度监测诊断法是使用最广泛的一种监测手 段。它能正确、快速和灵敏地反映设备的工况状态。如系统中摩擦副零件一旦发 生异常，磨损速率会大大增加，油样分析与磨损判定还需有一个过程，但温度确 是最直接的反应。以定点在

15、线温度监测诊断，可以准确定位，直观快速反映监测 处状态。对于采煤机，选择温度检测作为在线监测比较实用。对于机械传动系统，以轴承 温度和传动箱油温及油位作为在线连续监测，并记录温度的历史变化，以便分析 其变化趋势。同时辅之以定期的油样分析，这样既可及时发现故障，又能预测故 障的状态和发展趋势。对于采煤机液压系统，可检测系统各部分的温度、压力和 流量。按液压系统各部分的功能，元件的位置分布设置温度和压力的在线监测 点。这样可建立诊断故障的温度监测场和压力监测场。有了这样两个监测场，可 以根据温度、压力的场分布查寻故障，快速、准确地诊断确定液压系统的故障源, 判定故障原因。同时采用油样分析来定期检查系统污染情况，以便在还未引起严 重故障前，便能采取措施清除污染，保证系统安全、正常地工作。九、感受通过学习这门课程和做相关实验，让我了解了很多关于诊断和排除机器故 障的方法，虽然只有短短的几个实验，但老师的精心讲解让我们让我们受益匪浅， 让我们懂得了很多。很多东西以前从未接触过，也没有见过，看着小小的仪器竟 能处