針對如何診斷機(jī)械故障的基礎(chǔ)性研究

胡立強(qiáng) 郭磊 王振朋 李書華

摘 要：機(jī)械故障的診斷源于上世紀(jì)的60年代，該新興學(xué)科在經(jīng)過大半個(gè)世紀(jì)的逐漸發(fā)展后慢慢趨于成熟，與此同時(shí)形成了一系列較為完善成熟的理論系統(tǒng)。由于該學(xué)科擁有理論與工程實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的特點(diǎn)，所以使得該理論研究在諸多核心領(lǐng)域方面都涌現(xiàn)出具有原創(chuàng)性質(zhì)的理論成果，并在很多重要行業(yè)獲得了大量的工程應(yīng)用。但隨著時(shí)代的發(fā)展對其應(yīng)用的需求，該學(xué)科必不可免的存在一系列問題，這使得針對診斷機(jī)械故障學(xué)科的基礎(chǔ)性研究問題，在其未來的發(fā)展情況中起著至關(guān)重要的作用。本文將在分析國內(nèi)外對該學(xué)科基礎(chǔ)性研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對該學(xué)科目前所存在的一些理論和實(shí)際應(yīng)用問題，及其在未來幾十年中的研究方向加以簡單的說明。

關(guān)鍵詞：機(jī)械故障的診；壽命的預(yù)測；斷特征提??；機(jī)械故障的機(jī)理

0 引言

關(guān)于機(jī)械故障診斷的技術(shù)是在上世紀(jì)60年后形成的一種新興學(xué)科。由于該學(xué)科注重理論研究和工程實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合，對保障機(jī)械設(shè)備可以安全平穩(wěn)正常運(yùn)行的意義起著至關(guān)重要的作用，因此使得該學(xué)科在的諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用眾所周知，若機(jī)械設(shè)備在運(yùn)用中出現(xiàn)故障，將造成無可彌補(bǔ)的損失。近些年來，國內(nèi)外各研究學(xué)者對機(jī)械故障診斷的技術(shù)研究連續(xù)不斷，旨在推進(jìn)該技術(shù)不斷的進(jìn)步。

1 機(jī)械故障診斷的基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)60年代，美國和英國先后成立了故障診斷技術(shù)的預(yù)防小組和及其保健中心，使得全球的工程領(lǐng)域和研究的工作者們對故障診斷技術(shù)不斷進(jìn)行探索。因?yàn)樵谑澜绶秶鷥?nèi)的普遍推廣，使得故障診斷技術(shù)不斷取得令人嘆為觀止的研究成果。

在獲取信號和先進(jìn)傳感技術(shù)先后有美、韓、日等國家進(jìn)行研究，并取得舉世成就，因?yàn)樵摷夹g(shù)是機(jī)械故障診斷不可或缺的前提。而關(guān)于該研究的基礎(chǔ)是弄清楚故障產(chǎn)生的表征形式和機(jī)理，在此方面則有美、德、日、意、印、中等國家進(jìn)行不斷的研究，并在很多方面取得了顯著的研究進(jìn)展。從不斷運(yùn)行的動(dòng)態(tài)信號中獲得出故障的征兆，這是該技術(shù)的必要條件，自2006年開始，有馬來西亞、美國、英國、法國、澳大利亞及我國的專家和研究學(xué)者，采用各種不同的方法進(jìn)行各種研究，目的是為了更及時(shí)的在機(jī)器運(yùn)行中取得故障出現(xiàn)的前兆，經(jīng)過過年的苦心研究，各個(gè)國家的專家學(xué)者都取得了顯著的研究成果。而在正能診斷和決策方面，通過模擬人類的思維推理方式，在復(fù)雜的智能故障診斷的過程中得到有效信息的同時(shí)做出智能決策。智能診斷系統(tǒng)和實(shí)用診斷系統(tǒng)是決策和診斷的關(guān)鍵性應(yīng)用。也有來自我國、美國、澳大利亞等國家的專家進(jìn)行艱苦的研究，并取得了不錯(cuò)的研究成果。在國內(nèi)，該研究還獲得國家的財(cái)政支持，可見我國對于機(jī)械故障診斷研究的重視。

2 國內(nèi)外對其研究的進(jìn)展

在最近幾十年里，隨著國內(nèi)外學(xué)者在該技術(shù)領(lǐng)域的不斷研究，取得了一個(gè)個(gè)的創(chuàng)新與突破。單我國就有屈梁生、陳予恕、何正嘉、高金吉等幾位學(xué)者先后取得科研成果和新方法，為我國做出了巨大的貢獻(xiàn)。

3 此研究中所存在的突出問題

在機(jī)械故障診斷的基礎(chǔ)性研究中，存在著諸多問題，如對機(jī)械故障機(jī)理的研究不足，機(jī)械故障的診斷方法也十分有限，智能診斷系統(tǒng)方面的不足和薄弱等相關(guān)問題。在此，就這些問題進(jìn)行一下簡單的描述與解釋說明。

對于機(jī)械故障機(jī)理研究方面，想要獲得較為系統(tǒng)全面的系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)分析樣本，是非常不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楣收蠙C(jī)理是通過大量的理論分析或?qū)嶒?yàn)研究，所得到的設(shè)備故障的規(guī)律，而現(xiàn)有的對故障機(jī)理研究卻十分不足，更不用提對機(jī)械故障機(jī)理的研究了。而診斷方法，對單一信號的處理尚且不足，從而在復(fù)合故障的處理上更加的不盡人意。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，而機(jī)械裝備在智能化上更是達(dá)到了史無前例的需求，而現(xiàn)在的智能診斷系統(tǒng)的能力較為薄弱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到，反而需要認(rèn)為的假設(shè)條件和參數(shù)，在研究過程中仿真實(shí)驗(yàn)診斷算法使用過多。因此，需提升智能診斷技術(shù)，在結(jié)果人工智能方法的基礎(chǔ)上，重視底層機(jī)械故障，更好的應(yīng)用于智能機(jī)械故障的研究問題上來。同時(shí)，若是結(jié)果不同種類性能的智能技術(shù)組合，對于解決問題更為有效。

4 需要實(shí)現(xiàn)的研究性突破點(diǎn)

綜上，我們可以輕易的得出八多和八少的情況。為了解決這八多和八少情況，我們的研究必須要有以下幾點(diǎn)突破才行：首先，由于故障機(jī)理是故障發(fā)生的根本，傳統(tǒng)的對機(jī)械設(shè)備故障的診斷研究，隨著全球科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型機(jī)械的研發(fā)和使用，其早已不適用，因此不需要實(shí)現(xiàn)由表及里的研究突破。其次，從故障診斷工作四個(gè)層次的劃分中，我們得出必須要在從定性到定量的研究方面有所突破。

再次，由于現(xiàn)在的單故障診斷處理方法比較單一，且在一些性能上出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致很多錯(cuò)誤的出現(xiàn)，因此制約了機(jī)械故障診斷在工程領(lǐng)域中的良好應(yīng)用，淫才實(shí)現(xiàn)從單故障研究至群故障的突破性研究至關(guān)重要。此外還要實(shí)現(xiàn)從超強(qiáng)至微弱故障的研究突破，可以更加有效的獲取故障特征，從而減少應(yīng)對措施的失誤。最后，不得不強(qiáng)調(diào)一下研究的突破還要實(shí)現(xiàn)從機(jī)械零部件到系統(tǒng)故障研究，子一點(diǎn)在解決機(jī)械設(shè)備故障的隱患方面，起著至關(guān)重要的作用。

5 結(jié)論

在我國財(cái)政長期穩(wěn)定的大力支持下，我國的機(jī)械故障診斷研究成果不斷的前進(jìn)發(fā)展和完善，取得了一個(gè)個(gè)舉世矚目的成就。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從國內(nèi)外的發(fā)展情況來說，機(jī)械故障診斷這門學(xué)科還是一門發(fā)展很不完善的學(xué)科，其理論體系和框架遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到理想的水平。因?yàn)槲覀儜?yīng)該在前人研究的基礎(chǔ)上，自立于現(xiàn)在，展望未來，一基礎(chǔ)性研究為根本的出發(fā)點(diǎn)，以解決該學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)問題為立腳點(diǎn)，為了不斷的取得自主創(chuàng)新而努力研究。當(dāng)然，鑒于現(xiàn)在社交平臺(tái)發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)上，有必要建立數(shù)據(jù)信息、研究成果等共享平臺(tái)，結(jié)合其他領(lǐng)域的發(fā)明新成果，來更好的推進(jìn)機(jī)械故障診斷研究技術(shù)的理論與實(shí)踐的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)個(gè)更多的突破。

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