通用设备故障诊断与维修教案.docx
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通用设备故障诊断与维修教案
通用设备故障诊断与维修教案
学习情境1：
桥式起重机大车停车距离过长故障的诊断与维修
一、教学目标
了解桥式起重机的结构、工作过程及原理，桥式起重机的主要工作参数，掌握大车驱动装置结构及刹车结构的调整方法，会根据大车停车距离过长故障现象进行分析、诊断，并进行相应处理，掌握桥式起重机的日常检查维护方法。
二、教学过程
序号
教学阶段
教学活动内容
学时
1
创设情境，布置任务
视频播放桥式起重机大车停车距离过长故障的诊断与维修现象，激发学生学习热情。
20分钟
2
确定工作方案
分小组（5~6人一组）讨论故障维修处理方案和步骤，教师点评。
30分钟
3
知识准备
了解起重机的结构和工作原理，教师讲解，学生自主学习。
课余时间自主学习2小时。
60分钟
4
初步分析故障原因
分小组讨论，根据设备结构和工作原理分析故障原因，教师点评。
30分钟
5
故障详细分析
分小组讨论，应用故障树详细分析故障原因，教师辅导并到入故障树分析法。
50分钟
6
故障检查维修
分小组讨论，确定故障检测维修步骤和内容，并实施维修，教师实时辅导。
1小时
7
日常维修
学习理解日常维修内容和方法，教师讲解和辅导。
30分钟
8
小组总结汇报
教师、学生共同评价。
60分钟
三、知识准备
1、起重机的作用
起重机是用来进行物料搬运作业的机械设备。
起重机械通过工作机构的组合运动，把物料提升，并携带物料在一定空间范围内移动，按要求将物料降落到指定位置后，然后空载回到原处，准备再次作业，从而完成一次物料搬运的工作循环。
起重机械的搬运作业是周期性的间歇作业。
广泛用于输送、装卸和仓储等作业场所。
起重机如果发生故障，直接对生产的正常运行造成影响，甚至会引起重大的人身安全事故；因此，具备处理起重机故障的能力以及掌握维护、保养起重机的方法是确保生产安全运行的有力保障。
2、维修起重机的方法
2.1获取起重机故障信息
赶往起重机工作现场，询问起重机操作人员故障的特征。
2.2了解起重机的结构、主要参数以及运行原理
查找起重机的技术资料
前往技术室找到设备管理人员，调阅起重机技术资料（使用说明书、安装图、起重机设备图册（装配图、部件图、电气原理图、接线图））
根据资料了解起重机的组成、主要参数
起重机由驱动装置、工作机构、取物装置、操纵控制系统和金属结构组成。
通过对控制系统的操纵，驱动装置将动力能量输入转变为机械能，将作用力和运动速度传递给取物装置，取物装置把被搬运物料与起重机联系起来，通过工作机构单独或组合运动，完成物料搬运任务。
可移动的金属结构将各组成部分连接成一个整体，并承载起重机的自重和吊重。
（1）驱动装置：
驱动装置是用来驱动工作机构的动力设备。
几乎所有的有轨起重机、升降机、电梯等都采用电力驱动。
电气部分：
大车和小车继电器、控制器、电阻器、电动机、照明、线路、安全保护装置等。
（2）工作机构：
起升机构、运行机构、变幅机构和旋转机构，被称为起重机的四大机构。
起重机通过某一机构的单独运动或多机构的组合运动，达到搬运物料的目的。
起升机构--是用来进行物料垂直升降的机构，是起重机最主要、最基本的机构。
只要有起升机构，该机构就可以称为起重设备。
运行机构--是用来实现水平搬运物料的机构。
有些运行机构仅用来调整起重机的工作位置。
变幅机构--是通过改变臂架的长度和仰角来改变作业幅度的机构。
旋转机构--可使臂架绕着起重机的垂直轴线作回转运动，使起重机可以在环形空间内运移物料。
变幅机构和旋转机构是臂架起重机特有的工作机构。
其中，机械（工作机构）部分：
（1）起升机构；
（2）小车运行机构；（3）桥架运行机构（大车）。
（3）取物装置
根据被吊物料不同的种类、形态、体积大小，采用不同种类的取物装置。
成件的物品常用吊钩、吊环；例如粮食、矿石、化肥等散料常用抓斗、料斗抓取；液体物料使用盛筒、料罐等。
对于特殊的物料常采用特种吊具，比如用起重横梁吊运长形物料，用电磁吸盘吊运导磁性物料，用旋转吊钩吊运钢卷以及专为集装箱设计的吊具等。
防止吊物坠落，保证作业人员的安全和吊物不受损伤，是对取物装置的基本安全要求。
（4）操纵系统
控制操纵系统包括各种操纵器、显示器及相关元件和线路，是起重机人机安全要求集中体现的界面。
通过电气、液压系统，起重机司机可以控制起重机的运动，保证起重作业任务的顺利进行，防止事故发生。
（5）金属结构
金属结构是起重机的重要组成部分。
它是整台起重机的骨架，将起重机各部分组合成一个有机的整体，并形成一定的作业空间，承受作用在起重机上的各种载荷和自重。
金属结构的垮塌破坏，会给起重机带来极其严重甚至灾难性的后果。
金属结构部分：
分主梁和端梁。
起重机主参数是表示起重机主要技术性能指标的参数。
是起重机设计的依据，也是起重机安全技术要求的重要依据：
（1）额定起重量Gn
额定起重量Gn是指起重机能安全吊起的物料连同可分吊具或属具质量的总和。
对于吊钩起重机其额定起重量就是其安全起吊物料的质量。
但对带可分吊具（如抓斗、电磁吸盘、平衡梁等）的起重机，其吊具和物料质量的总和是额定起重量，允许起升物料的质量是有效起重量。
起重机标牌上标定的起重量，通常都是指起重机的额定起重量。
起重量标牌应醒目显示在起重机结构的明显位置上（这是起重机维护工作的内容之一），以提示操作者避免超载。
（2）跨度s和幅度r
跨度S是指桥式类型起重机运行轨道中心线之间的水平距离。
桥式类型起重机的小车运行轨道中心线之间的距离，地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离，都称为轨距。
保持起重机的大车运行轨道的跨度和小车运行轨道的轨距平行，是起重机维护工作的内容之一。
幅度L旋转臂架式起重机的幅度，是指旋转中心线与取物装置铅垂线之间的水平距离，单位是米。
非旋转类型的臂架起重机的幅度，是指吊具中心线至臂架后轴或其他典型轴线的水平距离。
当臂架倾角最小，或小车位置与起重机回转中心距离最大时的幅度为最大幅度，反之为最小幅度。
（3）起升范围D和起升高度H
起升高度H是指起重机运行轨道顶面，或地面到取物装置上极限位置的垂直距离。
有些起重机的取物装置允许下放到地面或轨道顶面以下，其下放的距离称为下降深度。
这时，起重机的起升范围即是起升高度和下降深度之和，即吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离。
在起重机实际作业中，不得超过起升高度允许值。
因为超限度会使卷绕在起升机构卷筒上的钢丝绳绳尾固定措施超载失效，将导致重物坠落事故发生。
（4）工作速度：
工作速度V起重机工作机构在额定载荷下稳定运行的速度。
包括起升速度Vq、大车运行速度Vk、小车运行速度Vt、变幅速度Vl和旋转速度ω。
对于流动式起重机在道路行驶状态下的工作速度，是用行走速度Vo来描述。
当起重机的某一工作机构可以多挡位操作时，一般情况下，载荷越大，工作速度越低。
对于臂架式起重机，应控制其旋转速度，防止由于旋转速度太大，吊载产生的离心力导致起重机倾翻。
（5）生产率；
（6）质量和外形尺寸。
对桥架主梁上拱和静挠度的要求：
金属结构的变形实质是结构的刚性问题，常见的变形有主梁在跨中和悬臂端出现下挠、旁弯，主梁腹板出现超规定的波浪变形，由主梁、端梁组成框架结构的对角线超差变形等。
主梁的下挠变形使小车轨道出现坡度，坡度增加起重小车运行的爬坡阻力，产生运行打滑，甚至在停车后出现自动滑移。
主梁变形对相关的其它金属结构件（如端梁、支腿和小车架）和工作机构的某些零部件的安全状态产生不利影响。
为补偿在吊载作用下的下挠度，主梁预先设计成具有一定的预拱度，悬臂梁端设计为具有一定的上翘度，使主梁弹性变形的曲线无论在空载或满载均较为平缓。
但随着时间的推移，长期负载的作用，不可避免使预拱度和上翘度降低，进而出现下挠变形。
变形原因有的由于金属结构在制造过程中产生的残余内应力、安装过程中的缺陷、使用过程中超负荷、工作环境高温的影响等，正常载荷长期作用也会引起变形，非正常因素的影响则加速了这些变形的进程。
根据资料了解起重机的工作原理
桥架运行机构又称大车运行机构，由电动机、减速器、制动器和车轮等组成。
分集中驱动和分散驱动。
（1）起升机构由电动机、传动装置、卷绕装置、取物装置和制动装置组成。
（2）小车运行机构由电动机、联轴器、减速器、车轮、制动器等组成。
（3）小车架主要由纵梁、横梁组成
（4）安全装置有：
①.栏杆；②.限位开关；③.缓冲器（防止限位开关失灵用）；④.排故板（用于排除车轮上的障碍物，实践是一块钢板，跟火车头前面的相似）。
2.3查阅起重机的原始记录
查阅起重机的原始运行记录，故障维修卡片，了解小修、中修以及技术改造的内容，维修时可直接检查上述位置。
引起起重机大车停车距离过长故障的因素比较多，现应用故障树分析诊断如下图所示：
根据以上故障分析诊断的指导，分别对起重机相应部位进行检查处理，如下表所示。
部件类别
故障或缺陷
诊断、检查和修复内容
电气控制
电磁机构不复位
检查电磁机构机构是否复位，有无被杂物卡住的现象等，并进行处理。
行程开关失灵
检查电磁机构机构是否复位、接点功能是否正常，有无被杂物卡住的现象等，并进行处理。
机械部分
制动弹簧损坏
检查制动弹簧是否正常，有无折断、移位或变形等现象，并进行处理。
传动零件损坏
检查传动齿轮，各轴与齿轮、制定轮等连接是否正常，有无移位、松动和损坏等失效，并进行处理。
制动器间隙过大
检查电磁抱闸制动器与制动轮间的间隙、锥形转子电动机的制动盘间隙是否正常，有无过磨损、损坏或间隙过大，并进行处理。
限位机构变形
检查限位机构或行程开关、传感器安装支架是否变形而引起限位失效，并进行处理。
3、起重机的日常维护与检查
每日检查与维护
（1）检查制动器的螺母、开口销、定位板齐全紧固，制动瓦与制动轮间隙保持在0.4~之间，各销轴无卡死现象。
（2）检查安全保护开关、限位开关是否定位准确、工作灵活可靠，上升限位开关的可靠性要特别检查。
（3）检查卷筒、滑轮上的钢丝绳缠绕是否正常，有无脱槽、串槽、打结和扭曲现象，钢丝绳压板螺栓是否紧固，是否有防松装置。
（4）检查起升机构的联轴器密封盖上的是否松动、短缺。
（5）检查各机构的传动是否正常，有无异常响声。
（6）检查电动机运行响声、温度正常，电路连接良好可靠，保持电动机表面清洁。
每周检查与维护
除完成每日检查与维护外，还必须完成如下工作：
（1）检查制动瓦块衬垫的磨损不得超过原厚度的50%，衬垫与制动轮间的接触面积不小于70%，衬垫上的铆钉头不得高于衬垫表面；检查各销轴安装的固定、磨损、润滑等状况是否正常，各销轴的磨损量不得超过原直径的5%。
（2）检查钢丝绳的磨损、断丝和润滑情况，断丝不得超过10%。
（3）检查吊4是否有裂纹，其危险截面的磨损不得超过原厚度的5%；吊钩螺母的防松装置完整，吊钩上各零部件是否完整可靠。
吊钩应转动灵活，无卡8现象。
（4）检查所有螺栓，必须紧固、无短缺现象。
（5）检查所有润滑部位的润滑状况必须良好。
（6）对起重机进行全面清扫，清除所有油污。
每月检查与维护
除完成每周检查与维护外，还必须完成如下工作：
（1）检查电动机、减速器、轴承支座、角型轴承箱等底座的螺栓紧固情况，并逐个紧固。
（2）检查减速器的润滑状况，其油位应在油标的上、下刻度线之间，对渗漏油部位采取防渗漏措施。
（4）检查平衡滑轮处钢丝绳的磨损情况。
对滑轮及滑轮轴进行润滑。
（5）检查滑轮应转动灵活，无破损和裂纹。
（6）检查制动轮表面应接触良好，无裂纹和变形现象。
（7）检查联轴器，其上键和键槽不应磨损、松动；齿轮联轴器的连接可靠，同轴度良好，轴向串动量应在2~7mm之间。
（8）检查大、小车无啃轨现象，大车轨道无裂纹，安装螺栓紧固可靠。
4、起重机的故障维修案例
（1）起重机排绳乱的故障检查与维修。
（2）起重机大车运行左右晃动故障的诊断与维修。
通用设备故障诊断与维修教案
学习情境2：
带式输送机跑偏故障的诊断与维修
一、教学目标
了解带式输送机的总体结构和工作原理、机电设备故障维修的工作流程，会应用故障树对带式输送机跑偏故障的状态进行分析、检测和诊断，并作相应处理，能完成带式输送机的安装和维护。
二、教学过程
序号
教学阶段
教学活动内容
学时
1
创设情境，布置任务
视频播放带式输送机跑偏故障现象，激发学生学习热情。
20分钟
2
确定工作方案
分小组（5~6人一组）讨论故障维修处理方案和步骤，教师点评。
30分钟
3
知识准备
了解带式输送机的结构和工作原理，教师讲解，学生自主学习。
课余时间自主学习2小时。
60分钟
4
初步分析故障原因
分小组讨论，根据设备结构和工作原理分析故障原因，教师点评。
30分钟
5
故障详细分析
分小组讨论，应用故障树详细分析故障原因，教师辅导并到入故障树分析法。
50分钟
6
故障检查维修
分小组讨论，确定故障检测维修步骤和内容，并实施维修，教师实时辅导。
3小时
7
日常维修
学习理解日常维修内容和方法，教师讲解和辅导。
50分钟
8
小组总结汇报
教师、学生共同评价。
60分钟
三、知识准备
1.带式输送机的工作原理
带式输送机是应用最广泛的一种具有挠性牵引件的连续输送机，如图2-1所示。
输送带绕过若干滚筒后首尾相接形成环形，并由张紧滚筒将其张紧。
输送带及其上面的物料由沿着输送机全长布置的托辊支承。
驱动装置使传动滚筒旋转，借助传动滚筒与输送带之间的摩擦力使输送带运动。
带式输送机的结构如图2-2的照片所示。
图2-2带式输送机照片
（1）输送带
带式输送带中的输送带即作为物料承载件，又作为牵引件，因此对它的要求较高。
输送带由衬垫层和上下覆盖层组成。
普通橡胶带的衬垫层是棉织物，强度较低，仅为560N/（cm•层）；强力型橡胶带的衬垫层是维尼龙，强度达1400N/（cm•层）；钢绳芯带的衬垫层为一派钢丝绳，强度可达60000N/cm。
上下覆盖层是橡胶，其作用是保护输送带免受机械损伤、磨损以及腐蚀等。
输送带的接头有金属卡子法、冷粘接头、硫化法三种。
（2）滚筒
滚筒分为传动滚筒及改向滚筒两大类。
传动滚筒与驱动装置相联。
改向滚筒用来改变输送带的运行方向。
（3）托辊
托辊是承托输送带及物料的部件，一般用无缝钢管制成。
（4）张紧装置
张紧装置的作用是在输送带内产生一定的预张力，避免其在传动滚筒上打滑。
（5）驱动装置
驱动装置是带式输送机中的动力部分，它是通过驱动滚筒，借摩擦力把动力传到输送带进行物料输送的。
（6）装、卸载装置
装、卸载装置的主要功能是用它把物料装到输送带上，再到需要的地方把物料卸下来。
装载装置：
成件物品——倾斜滑板或人工直接放置；粒状物料——装料漏斗或装料小车。
卸载装置：
尾部卸料，无需专门装置；中途卸料，卸料挡板和卸料小车。
（7）清理装置
清理装置的作用是清扫输送带卸载后仍附在带面上的物料。
清理刮板，适于清理干燥物料；清扫刷，适于清扫潮湿或粘性物料。
8．安全装置
停止器和制动器。
3.带式输送机带速、生产率、带宽的选取和计算
（1）带速的确定
根据物料特性和初定的带宽，按下表推荐带速值确定（单位：
m/s）。
物料特征
带宽B/mm
500、650
800、1000
1200-1600
1800、2000
小块物料，如原煤、盐、谷物等
中、小块物料，如矿石、石渣、炉渣等
大块物料，如大块硬岩、矿石等
-
（2）生产率的计算
单位时间内输送物品的质量称为输送机的生产率，以Q表示。
若输送带线速度为υ（m/s），单位长度上物料的质量为q（kg/m），则生产率Q（t/h）可以表示为
Q＝3600qυυ（2-1）
而单位长度上物料质量q，可以用下面各式来计算
散料物料：
q=1000Ωρ0（2-2）
式中，Ω为输送带上物料的横截面面积（m2）；ρ0为物料的堆积密度（t/m3）
则式（2-1）可写成
Q＝3600Ωρ0υ（2-3）
成件物品：
q＝G/a
式中，G为一件物品的质量（kg）；a为物品之间的间距（m）。
则生产率用下式计算
υG/a
（3）输送带宽度的确定
输送带宽度主要取决于生产率，同时也要考虑输送带的速度和物料粒度尺寸对它的影响。
四、故障树分析
图2-3故障树分析图
五、故障检查维修
部件名称
故障或缺陷
诊断、检查和修复内容
机身
平面度超差
检查机身是否变形，固定螺栓是否松动，机身是否移位等，发现即设法按安装技术标准复位。
直线度超差
滚筒
垂直度超差
检查滚筒轴承座是否移位，滚筒垂直度是否超差，按安装技术标准复位。
粘附物料
检查滚筒是否粘附物料并加以清理。
相互间平面度超差
检查调整机头、机尾、驱动等各滚筒相互间的平行度、平面度等是否超差，并按安装技术标准复位。
托辊
垂直匹配不当
根据输送带运行的跑偏情况调整，将跑偏侧滚筒往前移动或将对侧滚筒往后移动。
两边阻力不均
检查各处托辊转动是否灵活，并加以更换处理。
输送带
接头不垂直
检查输送带各接头是否垂直，带的中心是否重合，严重者加以纠正。
直线度超差
检查输送带的直线度是否超差，可通过调整滚筒、托辊配合纠正跑偏。
装载
偏离中心
检查装载是否偏离输送带的中心并加以调整。
六、日常维修内容
部件名称
避免故障或缺陷
检查、维修内容
机身
平面度超差
检查机身是否变形，固定螺栓是否松动，机身是否移位等，发现即及时紧固、复位。
直线度超差
滚筒
垂直度超差
检查滚筒轴承座是否松动、移位，滚筒垂直度是否超差，复位。
相互间平面度超差
粘附物料
及时检查，保持滚筒清洁无粘附物料。
托辊
垂直匹配不当
根据输送带运行的跑偏情况调整，将跑偏侧滚筒往前移动或将对侧滚筒往后移动。
两边阻力不均
检查、保持各处托辊转动灵活。
输送带
接头不垂直
检查输送带各接头是否缺损，并及时修复。
直线度超差
检查输送带的直线度是否超差，可通过调整滚筒、托辊配合纠正跑偏。
装载
偏离中心
检查、保持装载于输送带的中心。
七、思考与练习
情境3：
离心水泵上水过小故障的诊断与维修
一、教学目标
了解离心水泵的总体结构和工作原理、故障维修的工作流程，会应用故障树对离心水泵风量故障的状态进行分析、检测和诊断，并作相应处理，能完成离心水泵的安装和维护。
二、教学过程
表3-1教学实施方案
序号
教学阶段
教学活动内容
学时
1
创设情境，布置任务
视频播放离心水泵上水小故障现象，激发学生学习热情。
20分钟
2
确定工作方案
分小组（5~6人一组）讨论故障维修处理方案和步骤，教师点评。
30分钟
3
知识准备
了解离心水泵的结构和工作原理，教师讲解，学生自主学习。
课余时间自主学习2小时。
60分钟
4
初步分析故障原因
分小组讨论，根据设备结构和工作原理分析故障原因，教师点评。
30分钟
5
故障详细分析
分小组讨论，应用故障树详细分析故障原因，教师辅导并到入故障树分析法。
50分钟
6
故障检查维修
分小组讨论，确定故障检测维修步骤和内容，并实施维修，教师实时辅导。
3小时
7
日常维修
学习理解日常维修内容和方法，教师讲解和辅导。
50分钟
8
小组总结汇报
教师、学生共同评价。
60分钟
三、知识准备
1.离心水泵的工作原理和特点
离心水泵是应用广泛的一种流体机械，其工作原理是叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。
叶轮装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。
叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。
图3-1离心水泵的工作原理
离心水泵的特点是依靠叶轮的高速旋转来使流体获得较大的动能，并依靠流道出口的蜗壳断面变化使流体动能转化为压力能，流体在叶轮中主要受到离心力的作用。
2.离心水泵的总体结构与主要部件
1.泵体
2.泵盖
3.叶轮
4.轴
5.密封环
6.叶轮螺母
7.止动垫圈
8.轴套
9.填料压盖
10.填料环
11.填料
12.悬架轴承部件
图3-2水泵总体结构图示
（1）叶轮（impeller）
叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。
图3-3叶轮图示
（2）轴和轴承（shaftandbearing）
轴是传递扭矩的主要部件。
轴承一般包括两种形式:
滑动轴承（Sleevebearing）和滚动轴承（Ballbearing）。
图3-4轴承与轴图示
（3）吸入室
离心泵吸入管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸入室。
其作用为在最小水力损失下，引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。
图3-5吸入室图示
（4）泵壳
机壳收集来自叶轮的液体，并使部分流体的动能转换为压力能，最后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。
图3-6泵壳图示
5、密封装置（sealinginstrument）
密封装置主要用来防止压力增加时流体的泄漏。
图3-7密封装置图示
3.离心水泵主要性能参数
IS、IH型单级单吸（轴向吸入）离心泵型号的含义
表3-1IS、IH型单级单吸（轴向吸入）离心泵性能参数表
型号
流量
mз/h
扬程
m
转速
r/min
电机功率
KW
口径mm
吸入
排出
IS50-32-250
80
2900
11
50
32
20
1450
50
32
IS65-50-125
25
20
2900
3
65
50
5
1450
65
50
四、故障树分析
图3-8故障树分析图
五、故障检查维修
表4-3离心通风机风量小故障检修
部件名称
故障或缺陷
诊断、检查和修复内容
叶轮
叶轮旋转方向相反
检查电机接线，调换电机任意两根接线位置；
检查线路，是否电压低；
揭开泵盖，检查堵塞情况，清除堵塞物；
检查叶轮磨损情况，更换叶轮。
叶轮转速低
叶轮进水及流道堵塞
叶轮磨损
泵壳
泵壳内有空气
灌泵工作没做好，继续灌水或抽气
水面产生漩涡，把空气带入泵内，加大吸水口淹没深度，或采取防止措施
皮带
皮带过松
检查皮带，张紧或更换
吸水管路
吸水管路漏气或堵塞
检查漏气点，修补管路，清除堵塞物
密封环、填料
密封环磨损过多、填料漏气
更换密封环、压紧填料
水封管
水封管堵塞
检查堵塞情况。
拆下清通
六、日常检查与维修工作
（一）日常检查工作
1．启动前的检查与准备
水泵轴承的润滑油充足、良好；水泵及电机地脚螺栓与联轴器螺栓无脱落或松动；
水泵及进水管部分全部充满水，注意排放空气；轴封不漏水或为滴水状（不能过多）；
关闭出水管的阀门，利于水泵启动。
2．启动检查
叶轮转动方
升级会员 