摘要：就故障诊断与先进维修和先进设计及制造的关系，从工程实践的角度加以论证。
关键词：故障机理诊断；先进维修；先进设计；定点疲劳；匹配设计
一、故障诊断指导先进维修——从自发到自觉
以故障诊断指导设备维修，已成为司空见惯的设备管理技术途径。在初级阶段，惯常的方法是设备坏什么就修什么，决不逾越设计的规范。当某种零件故障多发时，出现了自发的观点：能否更换为一种可以互换的但更可靠的新型零件。于是，出现了自觉的先进维修理念。这样的事例比比皆是：舰艇的外壳受海水侵蚀而损坏。典型的维修是除锈、涂漆，或者局部切除换新，故障机理诊断认识到损坏的基本形式是腐蚀。一种先进维修方式产生出来，从表面工程理论出发，喷涂抗腐蚀材料，大幅度地提高了壳体的抗腐蚀性能和寿命。锅炉及其管道在燃气中腐蚀严重，典型的维修是切除换新。同样是从表面工程理论出发，喷涂抗腐蚀材料，大幅度地提高了锅炉的抗腐蚀性能和寿命。B国从Z国购买的某廉价装备，甚至在尚未服役之前，就请M国进行维修。因为M国的专家通过对该装备的故障机理诊断，认识了该设备存在的某些零部件等缺陷，通过维修以更优的零部件替换之并辅以更优的装配，从而使该装备取得了比原先设计、制造的水平更优的性能和寿命。机械转子在制造时总是力求平衡的。但在使用中，由于种种原因使得转子发生不平衡和强烈振动，典型维修主要是在停机状态下对转子相应方位加减材料进行配平。但若干使用条件导致的不平衡是多变的，以致上述配平维修无所适从。基于故障机理诊断和故障自愈理论，实时监测振动的不平衡因素和据此进行主动控制的自动配平，则免除了停机维修，免除了无所适从，实现了大幅度减小振动的先进维修效果。
二、故障诊断是先进维修的认识论基础
传统的检测技术和故障诊断技术虽然能够及时识别故障、及时报警、防止发展为重大事故，却不能解决这个部件为何故障频发及如何维修。基于故障机理诊断而发展的诊断思想给出了答案。
故障机理诊断注重对客观机械装备的结构关系、力学环境和运行过程，然后基于“结构完整性”理论进行综合分析，研究内因也研究外因，通过建立故障发生机理的物理模型，研究故障信息的特征，从而建立信息特征、故障现象与原因之间的联系，作为基于确切的特征信息识别故障的基础。显然，它强调所提取的信息与所关注的故障机理之间的对应关系，就为了解故障原因准备了条件，而若干仅凭对大量正常机器的信息和有故障机器的信息进行统计的模糊诊断则很难具备此能力。
基于故障机理诊断的系统工程理论，笔者曾经成功地指导了某批机车驱动电机齿轮端轴承多发（超温、损伤等）故障的维修，不是根据诊断报警的提示更换电机齿轮端损伤的轴承，而是要求减小与电机齿轮啮合的另一条齿轮轴的滑动轴承的间隙。因为该齿轮与车轮均固定在该车轴上，车轴滑动轴承的轴瓦与电机固连，当按照电机在前而车轴在后的方向行车时，车轮迫使车轴向电机轴靠近，如果滑动轴承的间隙太大不足以限制车轴前移，则部分牵引力就通过车轮齿轮和电机齿轮施加到电机轴承上。合理维修后，甚至没有更换电机齿轮端的超温轴承，也不再发生该轴承超温和损伤扩展的故障。
之所以能够提出先进的维修建议并取得立竿见影的效果，就在于故障机理分析和诊断预案研究中所推测的信息特征——齿轮轴的支撑轴承间隙超大和齿轮承受强大径向力时，必然引发齿轮啮合冲击信息。发现了这些信息，进行综合分析，就能反推故障的原因，即外因条件，消除了诱发故障的外因，故障多发的现象便被消除。同样，机车驱动电机的非齿轮端轴承多发滚子端面损伤故障，该故障甚至出现在大修后新装的电机上故障机理诊断发现，外因是车轴与电机轴不平行。车轴通过齿轮将部分牵引力（对轴承和齿轮为径向力），转换为电机轴的轴向分力，导致非齿轮端的圆柱滚子（非推力）轴承的滚子端面与内外环档边之间以滑动摩擦方式承受载荷而损伤。因此，维修工作不应仅仅是更新该轴承，事实证明，仅换新轴承，稍后便再度发生故障，而应当调整两轴的平行度。此举行之有效。（未完待续）