机电系统故障诊断与维修案例教程.pdf

全国高等职业教育“十二五”规划教材 中国电子教育学会推荐教材 全国高等职业院校规划教材精品与示范系列 机机电电系系统统故故障障诊诊断断 与与维维修修案案例例教教程程 段向军 黄伯勇 主 编 孙 妍 颜 玮 副主编 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书按照教育部最新的职业教育教学改革要求，以培养机电行业的高级技能人才为目标，在内容编排上引入大量教学案例，突出实践性。主要内容包括机电设备故障诊断与维修基础、通用零部件的故障诊断与维修、液压系统的故障诊断与维修、气压传动系统的故障诊断与维修、电气系统的故障诊断与维修、机电系统故障诊断仿真软件及案例分析。本书围绕机电系统的组成，通过“教学做一体化”教学，使学生掌握机电设备维修基础知识和机电系统常见故障的分析方法。全书内容通俗易懂，强调知识、能力、素质的综合培养，强化工程应用能力的训练和技术综合能力的培养。本书为高等职业本专科院校机电类、自动化类、数控技术类等专业的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校、培训班的教材，以及机电工程技术人员的参考工具书。本书配有免费的电子教学课件和习题参考答案，详见前言。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 机电系统故障诊断与维修案例教程/段向军，黄伯勇主编.北京：电子工业出版社，2016.1 全国高等职业院校规划教材精品与示范系列 ISBN 978-7-121-27653-8.机 .段 黄 .机电系统故障诊断高等职业教育教材 机电系统故障修复高等职业教育教材 .TH-39 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2015）第 283051 号 策划编辑：陈健德（E-mail：）责任编辑：李 蕊 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：13 字数：333 千字 版 次：2016 年 1 月第 1 版 印 次：2016 年 1 月第 1 次印刷 定 价：31.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。III 前 言 随着机械技术与电子信息技术的快速发展与融合，各种各样的新产品不断涌现并广泛应用于社会诸多领域，社会各行各业都需要大量的机电技术人才，尤其是懂得故障维修技术的技能型人才。高等职业院校为此不断努力，逐步深化专业建设和课程教学改革。编者在开展大量的企业调研基础上，按照机电行业岗位职业能力需求，结合国家示范建设课程改革成果及多年的校企合作经验编写本书。在教学内容选择上，本书突出课程内容的职业导向性和实用性，淡化课程内容的理论推导和宽泛性。在内容编排上，本书不拘泥于某一种形式，在液压系统故障诊断、气动系统故障诊断、电气系统故障诊断章节引入大量的教学案例，突出了教材实践性强的特色。全书共 6 章，分别为机电设备故障诊断与维修基础、通用零部件的故障诊断与维修、液压系统的故障诊断与维修、气压传动系统的故障诊断与维修、电气系统的故障诊断与维修、机电系统故障诊断仿真软件及案例分析。在教学过程中，建议不同院校根据专业设置和教学环境选择适合的章节和教学课时组织教学。本书由段向军、黄伯勇任主编，孙妍、颜玮任副主编。其中第 1、2 章由黄伯勇编写，第 3、4 章由孙妍编写，第 5 章由段向军编写，第 6 章由段向军、颜玮编写。段向军负责全书的组织和统稿。在编写过程中，贺道坤老师和王春峰老师提出了许多宝贵意见，并审阅了部分内容；阿特拉斯科普柯(上海)贸易有限公司张新新工程师对本书第1、2 章内容提出了很多建议；多个合作企业技术人员对本书的编写提供了许多帮助与意见；同时，本书内容参考了大量的相关资料和文献，在此表示衷心的感谢。由于编者水平有限，本书内容难免有疏忽和不当之处，恳请各位读者及同行专家批评指正。为方便教师教学，本书配有免费的电子教学课件和习题参考答案，有此需要的教师可登录华信教育资源网（http:/）免费注册后进行下载，如有问题请在网站留言或与电子工业出版社（E-mail：）联系。编 者 V 目 录 第 1 章 机电设备故障诊断与维修基础（1）1.1 机械故障概论（2）1.1.1 故障的含义（2）1.1.2 故障的分类（3）1.1.3 故障的特点（5）1.1.4 故障的管理（5）1.1.5 影响故障产生的主要因素（6）1.2 设备维修基础（8）1.2.1 维修方式（8）1.2.2 维修方式选择（10）1.2.3 维修制度（10）1.2.4 机电设备的使用 （12）1.2.5 机电设备的维护保养（14）1.2.6 设备故障诊断技术（15）1.2.7 故障发生的规律 （17）1.3 机械零件失效形式及其对策（18）1.3.1 机械零件的磨损 （18）1.3.2 金属零件的腐蚀 （20）1.3.3 机械零件的变形 （22）1.3.4 机械零件的断裂 （24）1.4 机械设备检修工艺与实施（26）1.4.1 机械设备检修前的准备工作（27）1.4.2 机械设备检修的一般工艺过程 （30）1.4.3 机械设备拆卸的一般原则和要求 （35）1.4.4 常用零部件的拆卸方法（36）1.4.5 修复机械零件故障要考虑的因素 （37）1.4.6 机械零件维修方法（38）1.5 机电设备维修管理（44）1.5.1 设备管理的意义 （44）1.5.2 设备维修的信息管理（44）1.5.3 设备维修计划管理（45）1.5.4 维修技术、工艺及质量管理（50）1.5.5 备件管理（52）复习思考题 1（53）VI 第 2 章 通用零部件的故障诊断与维修（54）2.1 轴类零件的维修和装配（55）2.1.1 轴类零件的主要失效形式（55）2.1.2 轴类零件的拆卸方法（55）2.1.3 轴拆卸后的清洗、检查和修复 （57）2.2 过盈配合连接件的装配要求（58）2.3 滑动轴承的维修与装配（58）2.3.1 滑动轴承的失效形式（59）2.3.2 滑动轴承的安装与维修（59）2.4 滚动轴承的装备与调整（62）2.4.1 滚动轴承的类型与配合（62）2.4.2 滚动轴承的失效形式（64）2.4.3 滚动轴承的拆卸、清洗和检查 （64）2.4.4 滚动轴承的装配 （65）2.4.5 滚动轴承的间隙及其调整（66）2.4.6 滚动轴承装配的预紧（66）2.5 齿轮传动的维修与装配（66）2.5.1 齿轮传动的特点及应用（66）2.5.2 齿轮传动的失效形式及防止措施 （66）2.5.3 齿轮的维修（68）2.5.4 圆柱齿轮的装配与调整（68）2.5.5 圆锥齿轮的装配与调整（69）2.5.6 蜗轮蜗杆副的装配与调整（69）复习思考题 2（70）第 3 章 液压系统的故障诊断与维修（71）3.1 液压系统的组成与故障诊断（72）3.1.1 液压传动系统的组成（72）3.1.2 液压系统的故障原因分析（73）3.1.3 液压系统的故障诊断步骤（75）3.1.4 液压系统的故障诊断方法（76）3.1.5 液压系统常见故障与维修（80）3.2 液压元件的故障诊断与维修（90）3.2.1 齿轮泵的故障诊断与维修（90）3.2.2 叶片泵的故障诊断与维修（95）3.2.3 液压缸的故障诊断与维修（98）3.2.4 液压电动机的故障诊断与维修 （104）3.2.5 方向控制阀的故障诊断与维修 （106）3.2.6 溢流阀的故障诊断与维修（113）3.2.7 减压阀的故障诊断与维修（115）3.2.8 顺序阀的故障诊断与维修（117）VII 3.2.9 压力继电器的故障诊断与维修（119）3.2.10 单向节流阀的故障诊断与维修 （120）3.2.11 调速阀的故障诊断与维修（122）3.3 某数控车床尾座套筒停止运行故障维修实例（124）复习思考题 3（126）第 4 章 气压传动系统的故障诊断与维修（127）4.1 气动系统故障诊断技术与方法 （128）4.2 气压传动系统的维护（129）4.3 气源故障分析与排除（131）4.3.1 空气压缩机的故障分析与排除 （131）4.3.2 空气干燥器的故障分析与排除 （132）4.3.3 空气过滤器的故障分析与排除 （133）4.3.4 油雾器的故障分析与排除（134）4.4 压力阀的故障分析与排除（136）4.4.1 调压阀的故障分析与排除（136）4.4.2 安全阀的故障分析与排除（137）4.5 电磁换向阀的故障分析与排除 （138）4.6 流量阀的故障分析与排除（140）4.7 气缸的故障分析与排除（140）4.8 气动电动机的故障分析与排除 （142）4.9 接料小车气动系统故障维修实例 （143）复习思考题 4（145）第 5 章 电气系统的故障诊断与维修（146）5.1 电气故障产生的原因及类型（147）5.2 电气设备的维护保养（148）5.3 电气设备的检修与故障诊断（149）5.4 电气故障的排除与维修（153）5.5 低压电器常见故障与维修（154）5.5.1 接触器（155）5.5.2 继电器（157）5.5.3 熔断器（159）5.5.4 主令电器（161）5.6 传感器故障诊断 （162）5.7 电磁流量计的常见故障（165）5.8 电动机及其控制系统故障诊断 （166）5.9 可编程控制器（PLC）故障诊断（173）复习思考题 5（178）第 6 章 机电系统故障诊断仿真软件及案例分析（181）6.1 典型的机电一体化系统（182）6.2 故障诊断仿真软件（184）VIII 6.3 电源系统故障诊断案例分析（186）6.4 电气系统传感器故障案例分析 （188）6.5 电气系统电动机故障案例分析 （194）6.6 电气系统 PLC 输出模块故障案例分析 （196）6.7 气动系统故障案例分析（197）参考文献（199）第1章 机电设备故障诊断 学习目标 理解机械故障的基本概念、故障的规律，了解设备维修的方式、制度，掌握机械零件的失效形式和对策、机械设备拆装的一般原则和拆装工艺，能编制机电设备检修方案、检修工序、检修进度、安全操作规程、方案实施的技术措施。与维修基础 机电系统故障诊断与维修案例教程 2 1.1 机械故障概论 一方面，随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，现代设备向着结构复杂化和自动化方向发展，机械设备工作强度不断增大，生产效率、自动化程度越来越高，同时各部分之间的关联愈加密切，因此往往某处微小故障就会爆发连锁反应，导致整个设备甚至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。这不仅会造成巨大的经济损失，而且会危及人身安全，后果极为严重。因此，企业需要及时了解和掌握大型或关键设备的运行工况，正确估计可能发生的故障或趋势。另一方面，随着科学技术与生产的高度发展，信息传感技术、信号处理技术及现代测试技术的发展，特别是计算机技术的飞速发展，各学科相互渗透、相互交叉、相互促进，为设备故障诊断提供了技术支持，从而使上述需求成为可能，并形成了设备诊断技术这一生命力旺盛的新兴学科。促进机械设备诊断技术日益获得重视与发展的一个主要原因是，设备故障造成的经济和人员损失巨大。例如，1986 年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故，2003 年美国航天飞机“哥伦比亚号”的坠毁事故，这些震惊世界的恶性事故都是由设备故障造成的。在我国，1985 年大同电厂和 1988 年秦岭电厂的 200MW 汽轮发电机组的严重断轴毁机事件，都造成了巨大的经济损失。据统计，重要设备因事故停机造成的损失极为严重：300MW 发电机组停产一天损失电720 万千瓦时，约 144 万元；30 万吨化肥装置停产一天损失约 150 万元；更换一台大型风力发电设备齿轮箱的费用就达 100 万元。因此，采用设备诊断技术保证设备可靠而有效地运行