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[摘 要]机械故障是机械运行过程中的一个必然过程，本论文从各个层面分析机械设备故障的特征，通过常见的机械故障分析，能解决一些常见的故障问题，为提高工作效率，降低劳动强度作出一定贡献。
[关键词]机械设备 机械故障 特性分析
中图分类号：U269.32+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0048-01
一、机械设备故障及其分类
1.故障定义
根据我国国家标准（GB3187一8幻的定义，机械设备故障就是“产品丧失规定的功能”，就是说产品发生的任何与技术文件规定的数据或状态不符的现象都称为失常：随着失常的加剧，根据某些物理状态或工作参数，可以判断即将发生产品功能的丧失现象，产品此时存在潜在的故障；再进一步演变到功能丧失之后，就认为产品发生了功能故障，对于不可修复的产品则称为失效。
2.故障模式与故障机理
所谓故障模式是指故障发生时的具体表现形式，即故障现象的一种表征，它相当于医疗方面的疾病症状，如磨耗、振动、歪斜、变形、松弛、龟裂、破损、泄露、堵塞、粘结、发热、烧损、脱落、短路、断路、导通不良和绝缘破坏等。一般来说，某种故障发生往往是由许多种故障模式中的一种或多种造成的。例如，放大器无输出的故障可能对应于两种故障模式，即短路或断路中的一种.但是，短路或断路的位置（即故障部位）可以是输入端、输出端或放大器本身。
故障机理是指诱发零件、部件或设备系统发生故障的物理、化学、电学与机械过程，也可以说是形成故障源的原因，它相当于医学上的病理。故障机理依产品种类和使用环境而异，通常以磨损、疲劳、腐蚀、老化、氧化和衰退等形式表现出来。在实际应用中，故障模式与故障机理有时不太容易区别。一般说来，故障机理往往依系统的结构和元件材料的不同而不同。
故障模式并不揭示故障的实质原因，通过故障机理的研究，才有可能找到故障产生的根本原因。一般说来，故障模式反映着故障机理的差别.但是，故障模式相同，其故障机理不一定相同。同一种故障机理，可能出现不同的故障模式。根据有关调查发现，机电零部件所发生的最基本的故障机理有蠕变或应力断裂（S：Stress）、腐蚀（C：Corrosion）、磨损（w：，ear）、冲击断裂（I：Iopaet）、疲劳（F：Fat1gue）和热（T：T，perature）等六类，简称sewIFT分类。其中磨损和疲劳所占比例较大。
3.故障分类
现代机械设备故障是多种多样的，按故障性质、故障发生部位、形成速度和危害性等可分为如下几类：
（1）按故障出现的概率性质，可分为系统性故障和随机性故障系统性故障是指只要满足一定的条件，设备或控制系统必然会出现的故障，也称为必然性故障。而随机性故障是指在一定的条件下只偶然出现一两次的故障。随机性故障往往与机械结构的局部松动、错位，数控系统中部分元器件工作特性漂浮以及机床电气元件工作可靠性下降等有关。
（2）按故障存在的时间可分为暂时性故障和永久性故障暂时性故障往往带有间断性，在一定条件下，系统所产生的功能上的故障通过调整系统参数或运行参数，不需更换零部件即可恢复系统的正常功能。永久性故障则必须通过修复或更换零部件才能使设备恢复正常。
（3）从故障的性质可分为硬件故障和软件故障硬件故障是指只有更换或修复己损坏的部件才能排除的故障，软件故障是指程序内容或参数错误等引起的故障。
（4）按故障发生的部位可分为机械部分故障、液压系统故障、控制系统故障和电气故障。
二、机械设备故障演变历程分析
1.单一故障的演变历程
在机械设备中，磨损、腐蚀和断裂是零件或工程构件三种主要的破坏形式不失一般性，本文即以磨损和疲劳断裂为例说明单一故障的演变历程及寿命估算。
2.機械设备中的故障演变历程分析
机械设备是一个由若干功能单元组成的有机系统，通常具有模块化结构、功能分层模块化等特点，它可以分为系统级、子系统级、功能模块级以及零部件级等多个层次。就系统中的某一具体部件而言，可能有多种破坏因子在该部件的性能劣化过程中起作用，哪一种破坏因子发展速度最快，这个部件从当前状态到其极限技术状态的剩余时间就取决于这个破坏因子的发展速度。对于整个机械设备而言，故障一般是在系统的零部件级产生，然后逐级向上传播，直到系统级。系统级故障对应于系统的功能失调或破坏，零部件级故障为最底层故障。对于某一指定层次的子系统的故障，其产生原因包括以下几个方面：
（l）同该子系统相关的下一层次的子系统发生故障；
（2）同该子系统相关的同一层次的子系统发生故障；
（3）该子系统同其它相关子系统之间的联系或该子系统内部各子系统之间的联系失调；
（4）由于外部因素，使得系统的工作条件被破坏。
三、故障特性分析
1.故障的层次性
现代机械设备具有复杂的模块化层次结构。按自顶向下的方法，机械设备一般可分为系统级、功能模块级和零部件级。机械设备组成结构的层次性决定了机械设备故障传播的层次性。也就是说，对于现代机械设备的故障，其一级故障源是它的子系统，并且故障原因为该子系统当前的故障，其二、三级故障源分别是引起该系统故障的各功能模块及零部件而且故障原因为这些功能模块及零部件的故障。
2.故障的相关性
在机械设备中，某一故障可能对应若干征兆，而某一征兆又可能对应若干故障，它们之间存在着错综复杂的对应关系。故障机理的输入应力和作为输出的故障模式之间的对应关系。其中作为故障机理的S，C，w，I，F，T分别表示蠕变或应力断裂（Stre：s）、腐蚀（Corrosion）、磨损（wear）、冲击断裂（Iopaet）、疲劳（Fat1gue）和热（Temperature）。
3.故障的延时性
机械设备中故障的延时性表现为单一故障萌生、发展的延时性和机械设备中故障的继发性。继发性表达的是不同形式故障之间的顺承关系.
4.故障的多发性
机械设备中故障的多发性表现为故障的继发和并发。机械设备中各部件之间的故障没有因果和时间上的联系时就是故障的并发。故障树分析法描述的是“一因一果”及“多因一果”现象，事实上，“一因多果”乃至“多因多果”的现象是存在的，某零件（或子系统）产生故障后，它可以引起若干个零件（或子系统）产生故障。故障树分析法不能够描述“一因多果”和“多因多果”现象，因而故障树分析法不能够作为故障演变历程分析的理论基础。
四、机械设备故障传播的基本模式
（l）一因一果模式
一因一果模式是最简单的故障之间继发关系，，逻辑与前后的故障事件S和A就是故障传播的一因一果模式。
（2）多因一果模式
多因一果模式就是故障树中的逻辑与门所表达的故障事件的关系，即某一子系统故障是由其下一层的若干故障引起，只有这些故障事件都齐备时，上层故障才可以发生。系统S才产生故障。
（3）竞争模式
竞争模式等同于故障树中的逻辑或门表达的故障事件间的逻辑关系，它表达的实质是某一子系统的故障事件可以由其下位层次各子系统的故障事件单独引起，因而其下位层次子系统的故障事件之间是“劣化竞争”的关系。
（4）一因多果模式
一因多果模式用于描述机械设备故障传播过程中的“一种原因，多种结果”现象。
（5）多因多果模式
故障树分析法也不能够表述这种模式。
参考文献
[1] 王超，王金.机械可靠性工程脚.北京：冶金工业出版社，1992.
[2] 黄文虎，夏松波，刘瑞岩等.设备故障诊断原理、技术及应用囚』.北京‘科学出版社，1996.
[3] 郝志华，机械系统寿命预测的基本Pe成网方法p】.保定：河北农业大学.1998.
[4] 牟致中.可靠性设计IM」.北京：机械工业出版社，1993.
[关键词]机械设备 机械故障 特性分析
中图分类号：U269.32+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0048-01
一、机械设备故障及其分类
1.故障定义
根据我国国家标准（GB3187一8幻的定义，机械设备故障就是“产品丧失规定的功能”，就是说产品发生的任何与技术文件规定的数据或状态不符的现象都称为失常：随着失常的加剧，根据某些物理状态或工作参数，可以判断即将发生产品功能的丧失现象，产品此时存在潜在的故障；再进一步演变到功能丧失之后，就认为产品发生了功能故障，对于不可修复的产品则称为失效。
2.故障模式与故障机理
所谓故障模式是指故障发生时的具体表现形式，即故障现象的一种表征，它相当于医疗方面的疾病症状，如磨耗、振动、歪斜、变形、松弛、龟裂、破损、泄露、堵塞、粘结、发热、烧损、脱落、短路、断路、导通不良和绝缘破坏等。一般来说，某种故障发生往往是由许多种故障模式中的一种或多种造成的。例如，放大器无输出的故障可能对应于两种故障模式，即短路或断路中的一种.但是，短路或断路的位置（即故障部位）可以是输入端、输出端或放大器本身。
故障机理是指诱发零件、部件或设备系统发生故障的物理、化学、电学与机械过程，也可以说是形成故障源的原因，它相当于医学上的病理。故障机理依产品种类和使用环境而异，通常以磨损、疲劳、腐蚀、老化、氧化和衰退等形式表现出来。在实际应用中，故障模式与故障机理有时不太容易区别。一般说来，故障机理往往依系统的结构和元件材料的不同而不同。
故障模式并不揭示故障的实质原因，通过故障机理的研究，才有可能找到故障产生的根本原因。一般说来，故障模式反映着故障机理的差别.但是，故障模式相同，其故障机理不一定相同。同一种故障机理，可能出现不同的故障模式。根据有关调查发现，机电零部件所发生的最基本的故障机理有蠕变或应力断裂（S：Stress）、腐蚀（C：Corrosion）、磨损（w：，ear）、冲击断裂（I：Iopaet）、疲劳（F：Fat1gue）和热（T：T，perature）等六类，简称sewIFT分类。其中磨损和疲劳所占比例较大。
3.故障分类
现代机械设备故障是多种多样的，按故障性质、故障发生部位、形成速度和危害性等可分为如下几类：
（1）按故障出现的概率性质，可分为系统性故障和随机性故障系统性故障是指只要满足一定的条件，设备或控制系统必然会出现的故障，也称为必然性故障。而随机性故障是指在一定的条件下只偶然出现一两次的故障。随机性故障往往与机械结构的局部松动、错位，数控系统中部分元器件工作特性漂浮以及机床电气元件工作可靠性下降等有关。
（2）按故障存在的时间可分为暂时性故障和永久性故障暂时性故障往往带有间断性，在一定条件下，系统所产生的功能上的故障通过调整系统参数或运行参数，不需更换零部件即可恢复系统的正常功能。永久性故障则必须通过修复或更换零部件才能使设备恢复正常。
（3）从故障的性质可分为硬件故障和软件故障硬件故障是指只有更换或修复己损坏的部件才能排除的故障，软件故障是指程序内容或参数错误等引起的故障。
（4）按故障发生的部位可分为机械部分故障、液压系统故障、控制系统故障和电气故障。
二、机械设备故障演变历程分析
1.单一故障的演变历程
在机械设备中，磨损、腐蚀和断裂是零件或工程构件三种主要的破坏形式不失一般性，本文即以磨损和疲劳断裂为例说明单一故障的演变历程及寿命估算。
2.機械设备中的故障演变历程分析
机械设备是一个由若干功能单元组成的有机系统，通常具有模块化结构、功能分层模块化等特点，它可以分为系统级、子系统级、功能模块级以及零部件级等多个层次。就系统中的某一具体部件而言，可能有多种破坏因子在该部件的性能劣化过程中起作用，哪一种破坏因子发展速度最快，这个部件从当前状态到其极限技术状态的剩余时间就取决于这个破坏因子的发展速度。对于整个机械设备而言，故障一般是在系统的零部件级产生，然后逐级向上传播，直到系统级。系统级故障对应于系统的功能失调或破坏，零部件级故障为最底层故障。对于某一指定层次的子系统的故障，其产生原因包括以下几个方面：
（l）同该子系统相关的下一层次的子系统发生故障；
（2）同该子系统相关的同一层次的子系统发生故障；
（3）该子系统同其它相关子系统之间的联系或该子系统内部各子系统之间的联系失调；
（4）由于外部因素，使得系统的工作条件被破坏。
三、故障特性分析
1.故障的层次性
现代机械设备具有复杂的模块化层次结构。按自顶向下的方法，机械设备一般可分为系统级、功能模块级和零部件级。机械设备组成结构的层次性决定了机械设备故障传播的层次性。也就是说，对于现代机械设备的故障，其一级故障源是它的子系统，并且故障原因为该子系统当前的故障，其二、三级故障源分别是引起该系统故障的各功能模块及零部件而且故障原因为这些功能模块及零部件的故障。
2.故障的相关性
在机械设备中，某一故障可能对应若干征兆，而某一征兆又可能对应若干故障，它们之间存在着错综复杂的对应关系。故障机理的输入应力和作为输出的故障模式之间的对应关系。其中作为故障机理的S，C，w，I，F，T分别表示蠕变或应力断裂（Stre：s）、腐蚀（Corrosion）、磨损（wear）、冲击断裂（Iopaet）、疲劳（Fat1gue）和热（Temperature）。
3.故障的延时性
机械设备中故障的延时性表现为单一故障萌生、发展的延时性和机械设备中故障的继发性。继发性表达的是不同形式故障之间的顺承关系.
4.故障的多发性
机械设备中故障的多发性表现为故障的继发和并发。机械设备中各部件之间的故障没有因果和时间上的联系时就是故障的并发。故障树分析法描述的是“一因一果”及“多因一果”现象，事实上，“一因多果”乃至“多因多果”的现象是存在的，某零件（或子系统）产生故障后，它可以引起若干个零件（或子系统）产生故障。故障树分析法不能够描述“一因多果”和“多因多果”现象，因而故障树分析法不能够作为故障演变历程分析的理论基础。
四、机械设备故障传播的基本模式
（l）一因一果模式
一因一果模式是最简单的故障之间继发关系，，逻辑与前后的故障事件S和A就是故障传播的一因一果模式。
（2）多因一果模式
多因一果模式就是故障树中的逻辑与门所表达的故障事件的关系，即某一子系统故障是由其下一层的若干故障引起，只有这些故障事件都齐备时，上层故障才可以发生。系统S才产生故障。
（3）竞争模式
竞争模式等同于故障树中的逻辑或门表达的故障事件间的逻辑关系，它表达的实质是某一子系统的故障事件可以由其下位层次各子系统的故障事件单独引起，因而其下位层次子系统的故障事件之间是“劣化竞争”的关系。
（4）一因多果模式
一因多果模式用于描述机械设备故障传播过程中的“一种原因，多种结果”现象。
（5）多因多果模式
故障树分析法也不能够表述这种模式。
参考文献
[1] 王超，王金.机械可靠性工程脚.北京：冶金工业出版社，1992.
[2] 黄文虎，夏松波，刘瑞岩等.设备故障诊断原理、技术及应用囚』.北京‘科学出版社，1996.
[3] 郝志华，机械系统寿命预测的基本Pe成网方法p】.保定：河北农业大学.1998.
[4] 牟致中.可靠性设计IM」.北京：机械工业出版社，1993.