DOI:10.13436/j.mkjx.2010.11.134 第 31 2010 卷第 年 11 11 期 月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol.31 No.11 Nov. 2010 故障 诊断 · 摘 要 ： 基于专家系统滚动轴承故障诊断研究 山东理工大学 精密制造与特种加工省级重点实验室 许同乐 陈武勤 ， （ 山东 淄博 ， 255049） 通过应用专家系统对滚动轴承故障进行诊断 ， 在专家系统的知识库中输入了有丰富 该系统通过人机交互界面 ， 提高效率 。 经验的维修人员通过看 实现 听 触 、 、 、 测得到的故障现象和排除故障的方法 节约时间 使维修人员可以快速找出滚动轴承的故障并进行排除 ， 关键词 中图分类号 故障诊断 ； 文献标志码 专家系统 滚动轴承 文章编号 ： ； ， ， ： 1003 － 0794（2010）11 － 0234 － 03 Research of Rolling Bearing Fault Diagnosis Based on Expert System ： TH137．1； TP39 ： A （Key Laboratory of Precision Manufacturing and Non-traditional Machining ， Shandong University of Technology, XU Tong-le， CHEN Wu-qin Shandong 255049， China） Abstract： The expert system of rolling bearing fault diagnosis is applied. There is great knowledge to be leaved in the knowledge base of the expert system, which is gotten by the experienced maintenance personnel through the see, hear, touch, measured according to the failure phenomenon and the methods of troubleshooting. Human-computer interaction interface is researched and maintenance personnel can quickly identify the bearing fault and to rule out, save time and improve efficiency. Key words： expert system； rolling bearing； fault diagnosis 专家系统 滚动轴承的专家系统主要由知识库和推理机 1 ， 2 知识库是用来存放从专家那里或从其他 部分组成 引起这些故 途径获得的各种滚动轴承的故障现象 障的原因以及原因和现象之间的关系 推理机用来 存放专家解决轴承故障诊断问题的各种推理方法 ， 将给滚 将专家系统应用在滚动轴承的故障诊断中 动轴承的故障诊断带来更大的方便 如果滚动轴承 将故障现象输入计算机 发生故障 通过人机交互 ， ， ， 。 ， ， ， !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ， 然后通过人机交互 推算出 直 ， 并提出维修方案或预防措 滚动轴承知识库中的知识不仅能够进行修改 、 随 着实践经 验 提高了 诊断结果的 可 计算机将按照在推理机中存放的推理方法 引起滚动轴承故障的原因 接向用户报告故障原因 施 增加和删除 的丰富 靠性 而且还具有 学习功能 改 系统也不断 完善 ， ， 。 ， ， ， ， 1.1 。 滚动轴承专家系统基本结构 建立滚动轴承故障诊断的专家系统 有如下基 ， 3 结语 本文对注塑 机控制系 统 的 硬 件 组 成 和 软 件 设 初步验证了硬件和软件的可行 的温度 使系统 系统的性能得 计进行了在线仿真 性 MAX6675 采集方式在很大程度上简化了硬件的结构 有了更大的可行性和更优的简易性 到了进一步提高 ， 采用了 型热电耦 实验证明 K ， ， ， ， 。 . ： ［1］ 参考文献 李朝青 大学出版社 张志良 . 虞 致 国 ［2］ ［3］ , 单片机原理及接接技术 ［M］. 3 版 ， 北京 ： 北京航空航天 ，2005. 单片机原理与控制技术 徐 健 健 ［M］. : 的 原 理 及 应 用 . MAX6675 ［J］. 北京 机械工业出版社 ， 2001. 国 外 电 子 元 器 件 ， 计算机控制系统 基于 型热电耦与 ［M］. 北京 ： 机械工业出版社 ，2005. 多路温度采集系统 MAX6675 江 ［J］. ［4］ ［5］ . 2002(12):41-43. 李正军 祖一康 K 西理工大学学报 作者简介 . ,2007(8):25-27. 林国治 ： (1974- )， 机械动态设计方法及动态测控技术 山东青岛人 ， 电子信箱 ， 硕士 ， 主要研 究 方 向 ： ：guozhi_lin@sina.com. 于淑清 收稿日期 ：2010－04-27 否 入口 选通 MAX6675 读 D15 读 D14－D11 读完否 ？ 是 读 D10－D3 读完否 ？ 是 读断偶标志位 D3 返回 图 6 温度采集模块流程图 责任编辑 ： 234 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

过程 果 够正常工作 、 ， 。 （4） （5） ， 人机交互 障诊断系统之间的交互 主控模块主要是调用 切换和协调故障系统 、 中各个功能模块 保证轴承故障诊断系统的运行 。 ： 有利于用户 领域专家与轴承故 所示 专家系统结构如图 、 1 。 。 解释器 2 系统运行过程 图 从 3 VC++6.0 动轴承故障诊断专家系统 ” 工作环境下打开文件名为 滚 “ 图 为 滚动轴承故障诊断专家系统 3 滚动轴承故障诊断专家系统 打开故障原因的下拉菜单 “ 4 （Menu）， 图 理菜单 据库中得到的异常数据类型 并在对应复选框的前面点上选中 钮确认 ， ， 资源管 ” 根据从数 打开相应的原因类型 , 按 然后按上 , OK 。 4 5 滚动轴承故障诊断专家系统资源管理菜单 为故障诊断下拉菜单 图 图 会出现滚动轴承故障诊断控制中枢 系统会通过软件连接 ， 进行故障诊断推理 块 则点击开始诊断 理机库和知识库 在点击诊断控制模 如果确认 ， 的推 CLIPS ， ， ， ， 。 卷第 期 11 基于专家系统滚动轴承故障诊断研究 许同乐 等 ， ——— Vol.31No.11 第 31 本结构 ： （1） 知识库 包括滚动轴承的各种故障现象 ： 引 原因和 现象之 ， 起这些 故障的原因 间存在的关系以及解决的方法 出现故障 征兆 ， ， 。 功能模块包 括机组巡 检 模 块 主要是获取轴承故障征兆 信 号 分 析 模 对轴 同时将 得出的结 论 进 行 解 、 ， 、 （2） 故障诊断模块 块 承故 障进行诊断 推理 释 ( ， 知识库管理模块和故障处理模块 。 )、 （3） 黑板是用来记录轴承故障诊断系统的运行 存放各个功能模块的在诊断过程中运行的结 并且协同 各种不同 类型的知识 能 ， 数据或状 态 用户 接口 推理机 数据库 知识库 知识获取器 专家 专家系统结构图 图 1 1.2 不同的 人 滚动轴承故障树 故障树是滚动轴承故障诊断的最基本的方法 ， 不同的需 求和不同的 但 在建立故障 树 故 障模式和 故障 从顶事件开始逐层展开建立故障树 都会建 立出不同的 故障树 ， 都必须 进行故障的 故障效应 对于相同的系 统 思路 时 机理的分析 如图 为滚动轴承故障树 ， 、 ， 、 ， ， 。 2 。 滚动轴承正常工作 ？ R1 无异常故障 轴向载荷过大 轴弯曲 ？ 、 R2 滚动面不平衡 转速过高 、 ？ R3 滚动轴承出现 疲劳失效故障 滚动轴承出现 胶合失效故障 异物落入 润滑不良 、 ？ R4 装配不当 润滑不良 、 ？ R5 滚动轴承出现 磨损失效故障 滚动轴承出 现烧伤故障 表面有锈斑 搓板状凹凸 、 ？ R6 异物落入 冲击载荷过大 、 ？ R7 滚动轴承出现 腐蚀失效故障 滚动轴承出现 破损失效故障 径向载荷过大 滚动承受载荷不均匀 、 ？ R7 滚动轴承出现可 能是其它故障 滚动轴承出现 压痕失效故障 图 2 滚动轴承故障树 235 图 5 故障诊断界面 7 6、 图 图 为连接图 ， 动轴承故障诊断专家系统 果有问题 会依照推理机库 事实库 会显示 TRUE, 文件 .CLP” 然后输入 运行后台会自动连接 “ 并调试程序 滚 如 命令系统 建立滚动轴承故障 放入事实库备用 （reset） 相应的变量匹配 ) 等一系列事实 ， ， ， ( 命 令 无误后 在 键 入 并放入事实库 （run） ， 建立故障事实 现的问题 过前台和人进行人机对话 , 如图 中的 8 。 “ 。 轴承工作吗 ， 。 系 统 会 继 续 ，CLIPS 最后提出故障可能出 通 ?”(yes or no) f-0、f-1、f-2 。 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

Vol.31No.11 基于专家系统滚动轴承故障诊断研究 许同乐 等 ， ——— 第 31 回答 卷第 期 11 否则 “yes” 如果通过前台得出结论是真的 回答 “no”。 ， 图 6 连接图 图 7 连接图 如果回答是 “no”， 则系统会重复上一过程 直到 ， 图 轴承运转不正常界面图 10 如果回答是 “yes” 则会得出 ： 我认为你的 轴承处于疲 劳状态 “ 法是检查轴承表面和轴承滚珠 。 ” 建 议 修 复 方 ， 找到相匹配的故障 为 图 的同时 弹出的故障症状 和故障分析 ， ， 。 。 人机交互界面 VC++ 11 前台 会出现本图 的相应的 故障症状 在运行上述程序 点 击 会自动弹出相应的故障维修方案 ， ， 这就是整个系统的简单演示过程 。 连接图 如果是轴承运转正常 图 8 图 9 系统 会通过诊断 得出如下 结论 “yes”, 的轴承故障诊断结果没有错误 ， ：“ ， 则在文体后面输入 我认为 你 ”。 图 11 VC++ 人机交互界面 图 9 轴承运转正常界面图 10 图 如果轴承运转不正常 系统 会诊断并继 续提出新的 故障问题 继续和进 行 人 机 对话 则输入 “no”， ， ： “ 轴向载荷太大导致弯曲 ?”(yes or no) 参考文献 ： 马玉祥 ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ 武波 ， 徐章遂 专家系统 ［M］. 北京 ： ． 北京理工大学出版社 左宪章 ． ， 故障信息诊断原理及应用 ［M］. 北京 ： ，2000. 国防工业 出版社 胡昌华 ，2000. 许化龙 ， ． 控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计 ［M］. 国防工业出版社 ，2000. 北京 ： 施敏芳 滚动轴承故障诊断专家系统研究 ［M］. 北京 ： 机械工业出 ． 版社 ，1991. 作 者 简 介 许 同 乐 （1965- ） ， 山 东 临 朐 人 ， 山 东 理 工 大 学 机 械 ： 学院教师 ， 主要从事液压与故障诊断方面的教学与研究 . 责任编辑 ： 于淑清 收稿日期 ：2010－06-02 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 催化燃烧式甲烷检测报警仪的校准 目前我国煤矿常用的便携式甲烷检测报警仪基本全部为利用催化燃烧的甲烷测定器 最近 ， 。 兖州矿业 集团 （ ） 公司救护大 队总结了煤矿现场正确使用 维护的经验 、 。 ， 在实际的校准工作中特别要注意以下几点 避免人为造成误差过大 响 者过小都会影响到仪器的读值 合要求的仪器进行管理 场对甲烷便携仪的校准可以使用流量计和标准气 行送检 以确保仪器校准的可靠 1％ 对 ； ； ； ： 校准的时候要保证环境条件 ， ， 。 换用不同浓度的标准气体对仪器进行校准的时候 使用标准气样进行校准的时候 要严格按照仪器的说明书控制气体进入仪器的流量 ， 报警点进行校准的时候 同时要观察声光信号 ， ， 要充分冲洗残留气样的影 流量过大或 不能报警或者报警声低也应该按照不符 煤矿现 对流量计也要按照规定进 比如空调风流 开窗风流等 、 ； ， ， ， ， 避免有风流 温度剧烈变化的影响 ， 、 标准气要使用有生产资质企业提供的标准气样 236 李剑峰 （ ） 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net