1、机械设备磨损故障分析与智能化铁谱诊断论文班级：机械 084姓名：曹磊刚学号：0802070404机械设备磨损故障分析与智能化铁谱诊断【摘要】本文根据智能化铁谱诊断的要求，系统分析了机械设备磨损故障和铁谱诊断过程，并提出将铁谱诊断水平划分成 3 个级别。在综合分析铁谱诊断方法的墓拙上，提出了一个智能化铁谱诊断模型。【关键词】机械磨损；铁谱技术；故障诊断；神经网络。引言机械零部件的磨损是机械设备发生的故障中最常见、最主要的故障形式，是影响机械设备正常运行的主要障碍之一。据统计，磨损故障占机械设备故障的 80%1 ，而且磨损还可诱发其它形式的故障。随着现代工业的发展，对生产的连续性和运转机械设备的可
2、靠性要求不断提高，因而对机械设备进行磨损工况监测和故障诊断具有重要意义。机械零部件发生磨损时，磨损颗粒便进入润滑系统并悬浮在润滑油中。这些微小的磨损颗粒携带有机械设备发生磨损故障的重要信息。为了从润滑油里的磨损颗粒中获取有关机械设备磨损故障的特征信息，常采用“油液监测技术” ，其中包括磁塞法、光谱法、铁谱法、放射性示踪法、过滤法、颗粒计数法2,3。实践证明，在上述这些方法中，铁谱分析技术是监测磨损工况和诊断磨损故障最为有效的方法，在设备日常管理、预测性维修、可靠性分析和寿命预测方面起到了重要作用。1 机械设备磨损故障分析1.1 机械设备磨损故障的原因机械设备磨损故障(以下简称磨损故障)是指由于
3、相对运动的两个表面之间的摩擦磨损致使设备的功能低于规定水平的状态。概括地讲，引起磨损故障有两种情况：由设备设计时预计之中的常规磨损引起的故障。设备安装与使用过程中的异常磨损导致的故障。1.2 磨损故障的分类a 粘着磨损：接触表面作相对运动时，由于固相焊涪作用使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。b 磨料磨损：由于硬颗粒或硬突起物使材料产生迁移而造成的一种磨损。c 疲劳磨损：由于循环交变应力引起疲劳而使材料脱落的一种磨损。微动磨损应归入此类。d 腐蚀磨损：由于与周围介质发生化学反应而产生的一种磨损。其中包括氧化磨损、氢致磨拐、介质腐蚀磨损。1.1.2 按磨损形式划分磨粒的产生与磨损表
4、面有着密切的联系，因而可从磨损表面的破坏形式来分类。按磨损形式来分，磨损故障可分为：a 划伤：由于犁沟作用，在滑动方向上产生宽而深的划痕。b 点蚀：在接触应力反复作用下使金属疲劳破坏而形成的表面凹坑。c 剥落：金属表面由于变形强化而变脆，在载荷作用下产生微裂纹随后剥落。d 胶合：由粘着效应形成的表面结点具有较高的连接强度，使剪切破坏发生在表面层内一定深度，因而导致严重磨损。e 腐蚀：由于润滑油中含水和润滑油膜破裂而使金属与周围介质发生化学反应而产生的表面损伤。1.2.3 按磨损类型划分a 正常磨损和磨合期磨损：滑动表面经常发生的正常磨损。b 切削磨损：由于滑动表面的相互穿入引起的非正常磨料磨损
5、。c 滚动疲劳磨损：滚动接触表面的疲劳磨损。了滚滑复合磨损：与齿轮系相关的疲劳磨损和粘着磨损。e 严重滑动磨损：滑动表面的过载和高速造成的磨损。1.2.4 按磨损原因划分按磨损原因来分，磨损故障可分为由磨料进入、润滑不良、油中含水、安装不良或有裂纹、过载、高速、过热和疲劳等引起的故障。这可为设备设计、保养和维修提供有用信息。1.2.5 按磨损程度划分按磨损程度来分，磨损故障可分为正常磨损和严重磨损。正常磨损与严重磨损间并无明确的定量界限。根据设备的重要性和诊断的灵敏性，磨损程度可分为 3 级：正常、注意、极高(报警)；也可分成 4 级：正常、较正常、异常、严重异常磨损。1.2.6按磨损材料划分
6、按磨损材料来分，磨损故障可分为黑色金属磨损故障、有色金属磨损故障和非金属磨损故障。1.2.7 按诊断对象划分有的磨损故障在实际应用中采用俗称，比如在柴油机中有“拉缸” 、 “拉瓦” 、“烧瓦”和“抱轴”等叫法。因而磨损故障也可按诊断的特定设备来分类，并制定出相应的诊断标准。2 铁谱诊断过程具体来讲，铁谱诊断过程可分为以下几个步骤：a 取油样，制谱片，得到设备磨损状态的特征信纂一磨损颗粒；b 从谱片上的磨损颗粒中提取设备磨损状态的有用信息(征兆)：磨粒识别与统计，磨损参数测量；c 根据上述征兆，识别设备的磨损状态(状态诊断)，包括识别设备的磨损状态将有无异常( 故障早期诊断)与是否已有异常(故障
7、诊断)；d 根据设备的征兆与状态，进一步分析设备的磨损状态及其发展趋势(状态分析) ，包括当设备有故障时，分析故障位置、类型、性质、原因与趋势等；e 根据设备的状态与趋势，作出决策，干预设备及其运行过程。3 磨损故障铁谱诊断方法与智能化铁谱诊断模型3.1 铁谱诊断方法目前铁谱技术用于故障诊断所采用的方法归纳起来有 3 种：定性铁谱诊断法、定量铁谱诊断法(严格地说是准定量铁谱诊断法)、定性与定量相结合的铁谱诊断法。由于磨损现象的复杂性和磨粒分析的困难性，铁谱诊断智能化的发展一直较缓慢。3.2 磨损故障铁谱诊断水平第一级诊断水平三对设备状态进行监测、确定磨损状态是否正常；第二级诊断水平：在第一级诊
8、断的基础上，判别引起磨损状态异常的磨损原因、类型、形式乃至趋势分析，以便采取维修措施或改进设计。第三级诊断水平：用以判断发生故障的部位或部件，同时也为第二级诊断提供补充信息。参考文献1 温诗铸.摩擦学原理.北京：清华大学出版社，199。2 杨明忠.摩擦学设计基础.北京：机械工业出版社，19923SeottD.TheappIieationofferrographytotheeonditionmonitoringofgasturbines.Wear， 1983，90(l) ：21294 杨叔子，师汉民等.机械设备诊断学的探讨.华中工学院学报，1987，15(2)5 崔屹.基于黑板的铁谱图像解释系统研究.北京科技大学博士论文，19926 杨明忠，梁华等铁谱图像分析系统的开发.武汉交通科技大学学报
