机电设备机械结构故障诊断与维护

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1、机电设备机械结构故障诊断与维护主讲：高锦南第一节机电设备机械故障诊断方法第二节主轴部件第三节滚珠丝杠螺母副第四节导轨副第五节刀库及换刀装置第六节液压与气压传动系统主要内容第四章机电设备机械结构故障诊断一、故障与故障诊断数控机电设备在机械结构上和普通机床不同点在于传动链缩短，传动部件的精度高，机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。熟悉机械故障的特征，掌握数控机床机械故障的诊断的方法和手段。还要注意数控机床机电之间的内在联系。第一节机电设备机械故障诊断方法1.机械故障的原因机床

2、在运行过程中，机械零部件受到力、热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用，使其零部件偏离或丧失原有的功能。2.机械故障诊断机床运行状态的识别、运行状态的信号获取、特征参数的分析，故障性质的判断和故障部位的确定。第一节机电设备机械故障诊断方法二、机械故障诊断的方法实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查）振动、噪声测试(幅值大小、频率结构）油液分析（磨粒成分、型貌、数量）温度测试（表面温度及变化规律）超声、X射线探伤（机件内部缺陷）专家诊断系统（专家的经验、数据）第一节机电设备机械故障诊断方法1.实用诊断技术问—操作者（渐

3、/突发、故障现象、加工件的情况、传动系统的运动和动力、润滑、保养和检修情况）看—机床的转速变化、工件的表面粗糙度和振纹、颜色伤痕等明显症状听—机床运转声（强弱、频率高低等）闻—润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气第一节机电设备机械故障诊断方法1.实用诊断技术触—用手感来判别机床的故障（温升、振动、伤痕和波纹、爬行、松紧）实用诊断技术在机械故障的诊断中具有实用简便、快速有效的特点，但诊断效果的好坏在很大程度上要凭借维修技术人员的经验，而且有一定的局限性，对一些疑难故障难以奏效。二、机械故障诊断的方法2.机械振动检测诊断

4、法以机床振动作为信息源，在机床运行过程中获取信号，对信号作各种处理和分析，通过某些特征量的变化来判别有无故障、根据由以往诊断经验形成的一些判据来确定故障的性质并综合一些其他依据来进一步确定故障的部位。具有实用可靠、判断准确的特点2.机械振动检测诊断法诊断过程1）阅读被诊断设备的技术资料，分析传动关系、计算传动件的特征值；2）获取信号、信号调理与处理；3）信号分析、故障判断（部位、性质）。故障振动信号分类1）平稳性故障信号2）冲击性故障信号2.机械振动检测诊断法1）平稳性故障信号—机械结构在正弦周期性力信号、复

5、杂周期性力信号和准周期性力信号（轴弯曲、偏心、滚子失圆等渐变性故障）作用下产生的响应信号。特点：响应信号的频率成分与激励信号的频率成分相同。频谱为有限根谱线，而且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。2.机械振动检测诊断法2）冲击性故障信号机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响应，他与冲击信号本身有很大的不同。特点：信号能量短时间释放，其频谱为无穷根谱线，间隔等于脉冲发生的频率。能量集中于基频。2.机械振动检测诊断法振动测试仪的输入端是一个压电晶体振动加速度传感器。通过探针接触机器，将机器振动的加速度转换成电荷量

6、，再由电荷放大器将电荷量转化成电压量，电压量值和振动加速度量值成正比。两个耳机输出可供两人同时监听，一个电压输出可与示波器、磁带机、电平记录秒和信号分析仪等联机使用，以作进一步的故障分析。这是把定性与定量、单人与多人、振平测试与振动测试相结合的便携式仪器。各种仪器的连接方法如图所示。3）振动测试仪的基本原理4）振动测试仪的特点①抗干扰性好当测量机床某点时，该测点的振动无衰减地传至该仪器，测点外的振动因机械阻尼作用将得到衰减，周围环境的杂音因仪器中的振动加速度传感器对声波不敏感，被阻隔在外，故所测信号只是被测点

7、的振动与冲击量，抗干扰性优于用传声传感器（如驻极体话筒）做成的类似于传声放大器的测试仪器。②分辨能力强大多数现代化机床运行速度较高，许多起报警作用的振动信号出现在高频带，而且很微弱，只能借助于仪器来分辨。振动测试仪的安装频率大于等于15kHz，其电路频响大于20kHz，完全满足了机械振动规定的10kHz要求。③灵敏度高振动测试仪可将输入放大数千倍，这对早期故障检测和分析判断是十分有用的。2.机械振动检测诊断法5）.使用与诊断方法振动测试仪的使用十分简便，只需将探针拧上传感器，打开音量开关，接上耳机就可测听。由

8、于完好机器的振动特征和有故障机器的振动特征不同，反映在仪器耳机中的声音也不同，故根据声音的差异可初步判断出是否有故障。例如，当耳机里传出清脆尖细的声音时（振动频率较高），一般表明较小的构件有较小的裂纹，或强度相对较高的金属部件产生了局部缺陷；当耳机传出低沉混浊的噪声时（振动频率较低），一般表明由强度较低的材料制成的较大、较长的构件存在较大的裂纹或缺陷；当耳机里传出的噪声比平时增强时，表明机器故障正在