機(jī)械故障診斷技術(shù)張鍵 課后答案

1、第一章1、故障診斷的基礎(chǔ)是建立在能量耗散的原理上的。2、機(jī)械故障診斷的基本方法課按不同觀點(diǎn)來分類，目前流行的分類方法有兩種：一是按機(jī)械故障診斷方法的難易程度分類，可分為簡易診斷法和精密診斷法；二是按機(jī)械故障診斷的測試手段來分類，主要分為直接觀察法、振動噪聲測定法、無損檢測法、磨損殘余物測定法、機(jī)器性能參數(shù)測定法。3、設(shè)備運(yùn)行過程中的盆浴曲線是指什么？答：指設(shè)備維修工程中根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出一般機(jī)械設(shè)備劣化進(jìn)程的規(guī)律曲線（曲線的形狀類似浴盆的剖面線）4、機(jī)械故障診斷包括哪幾個(gè)方面內(nèi)容？答：（1）運(yùn)行狀態(tài)的檢測 根據(jù)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的信息判斷設(shè)備是否運(yùn)行正常，其目的是為了早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的苗頭。 （2

2、）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的趨勢預(yù)報(bào) 在狀態(tài)檢測的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，其目的是為了預(yù)知設(shè)備劣化的速度，以便生產(chǎn)安排和維修計(jì)劃提前做好準(zhǔn)備。 （3）故障類型、程度、部位、原因的確定 最重要的是設(shè)備類型的確定，它是在狀態(tài)檢測的基礎(chǔ)上，確定當(dāng)機(jī)器已經(jīng)處于異常狀態(tài)時(shí)所需進(jìn)一步解決的問題，其目的是為了最后診斷決策提供依據(jù)。5、請敘述機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)的意義？答：6、劣化曲線沿橫、縱軸分別分成的三個(gè)區(qū)間分別是什么，代表什么意義？答：橫軸包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗損期 縱軸包括1、綠區(qū)（故障率最低，表示機(jī)器處于良好狀態(tài)）2、黃區(qū)（故障率有抬高的趨勢，表示機(jī)器處于警械注意狀態(tài)）3

3、、紅區(qū)（故障率已大幅上升的階段，表示機(jī)器處于嚴(yán)重或危險(xiǎn)狀態(tài)，要隨時(shí)準(zhǔn)備停機(jī)）第二章1、按照振動的動力學(xué)特性分類，可將機(jī)械振動分為三種類型：自由振動和固有頻率、強(qiáng)迫振動與共振、自激振動。2、固有頻率與物體的初始情況無關(guān)，完全由物體的力學(xué)性質(zhì)決定，是物體本身固有的。3、在非線性機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)，由非震蕩能量轉(zhuǎn)換為震蕩激勵(lì)所產(chǎn)生的振動稱為自激振動。4、構(gòu)成一個(gè)確定性振動有三個(gè)基本要素，即振幅S、頻率f或w和相位。5、機(jī)械故障診斷技術(shù)的應(yīng)用分為事故前預(yù)防和事故后分析。6、機(jī)械振動按照動力學(xué)特征分為幾種類型，各有什么特征？答：自由振動和固有頻率：自由振動是物體受到初始激勵(lì)所引發(fā)的一種振動，一般不會對設(shè)備造成破

4、壞，不是現(xiàn)場設(shè)備診斷所必須考慮的因素。這個(gè)振動頻率與物體的初始情況無關(guān)，完全由物體的力學(xué)性質(zhì)決定，是物體自身固有的。強(qiáng)迫振動與共振：強(qiáng)迫振動過程不僅與激振力的性質(zhì)有關(guān)，而且與物體自身固有的特性有關(guān)。 自激振動：1、隨機(jī)性。2、振動系統(tǒng)非線性特征較強(qiáng)時(shí)才足以引發(fā)自激振動，使振動系統(tǒng)所具有的非周期能量轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)振動能量。3、自激振動與轉(zhuǎn)速不成比例。4、轉(zhuǎn)軸存在異步渦動。5、振動波形在暫態(tài)階段有較大的隨機(jī)振動成分，而穩(wěn)態(tài)時(shí)，波形是規(guī)則的周期振動，與一般的強(qiáng)迫振動近似的正弦波有區(qū)別。7、一個(gè)確定性振動的三個(gè)基本要素是什么？答：構(gòu)成一個(gè)確定性振動有三個(gè)基本要素，即振幅S、頻率f或w和相位。8、強(qiáng)迫振動有

5、什么特點(diǎn)？答：1、物體在簡諧力作用下產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動也是簡諧振動，其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)頻率與激勵(lì)力頻率相等。2、振幅B的大小除了與激勵(lì)力大小成正比，與剛度成反比外，還與頻率比。阻尼比有關(guān)。3、物體位移達(dá)到最大值的時(shí)間與激勵(lì)力達(dá)到最大值的時(shí)間是不同的，兩者之間存在有一個(gè)相位差。9、自激振動有什么特點(diǎn)？答：1、隨機(jī)性。2、振動系統(tǒng)非線性特征較強(qiáng)時(shí)才足以引發(fā)自激振動，使振動系統(tǒng)所具有的非周期能量轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)振動能量。3、自激振動與轉(zhuǎn)速不成比例。4、轉(zhuǎn)軸存在異步渦動。5、振動波形在暫態(tài)階段有較大的隨機(jī)振動成分，而穩(wěn)態(tài)時(shí)，波形是規(guī)則的周期振動，與一般的強(qiáng)迫振動近似的正弦波有區(qū)別。10、按照振動頻率的高低，通常把振動分

6、為哪三種類型？在各類型中主要測的是什么物理量？為什么？在低頻范圍，主要測量的振幅是位移量。這因?yàn)樵诘皖l范圍造成破壞的主要因素是應(yīng)力的強(qiáng)度，位移量是與應(yīng)變、應(yīng)力直接相關(guān)的參數(shù)。在中頻范圍，主要測量的振幅是速度量。這是因?yàn)檎駝硬灰姷钠谶M(jìn)程與振動速度成正比，振動能量與振動速度的平方成正比，在這個(gè)范圍內(nèi)，零件主要表現(xiàn)為疲勞破壞。在高頻范圍，主要測量的振幅是加速度。加速度表征振動部件所有沖擊力程度。沖擊力的大小與沖擊的頻率與加速度值正相關(guān)。第三章1、安裝加速度傳感器時(shí)，在安裝面上涂一層硅膠的目的是增加不平整安裝表面的連接可靠性。2、磁電式速度傳感器有絕對式和相對式兩種。3、在選擇速度傳感器時(shí)首先要注意

7、傳感器的最低工作頻率，其次要注意是傳感器的靈敏度。4、當(dāng)采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換測量時(shí)，鑒相標(biāo)記寬度決定鑒相脈沖的最低采樣頻率。5、對模擬信號隔離而使用的隔離放大器有哪兩種類型：一種是變壓器耦合方式，另外一種是利用線性耦合器再加相應(yīng)補(bǔ)償?shù)姆绞健?、常用的信號轉(zhuǎn)換主要有：電壓轉(zhuǎn)換為電流、電流轉(zhuǎn)換為電壓和電壓與頻率互換。7、噪聲的耦合方式有：靜電耦合、電磁耦合、共阻抗耦合、漏電流耦合。8、模數(shù)轉(zhuǎn)化器的最基本的性能指標(biāo)是轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換位數(shù)、分辨率以及通道數(shù)。9、電渦流傳感器根據(jù)什么原理實(shí)現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量的？答：高頻震蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生磁場。當(dāng)被測金屬導(dǎo)體

8、靠近磁場時(shí)，則在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)該電渦流場也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變，這一變化與金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀和尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。線圈特征阻抗可用Z=F（t，u，o，D，I，w）函數(shù)表示，輸出信號的大小隨探頭線圈到被測件表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這個(gè)原理來實(shí)現(xiàn)對金屬的位移、振動等參數(shù)的測量的。10、用電壓式加速傳感器能測量靜態(tài)或變化很緩慢的信號嗎？為什么？答：不能，壓電式加速度傳感器依賴質(zhì)量塊的慣性力產(chǎn)生對產(chǎn)生對壓電晶體的作用力。由于在靜止?fàn)顟B(tài)或者變

9、化緩慢狀態(tài)下，慣性力為零，因此，它只能用于動態(tài)測量。11、簡述速度傳感器的工作原理。答：速度傳感器利用電磁感應(yīng)原理，將運(yùn)動速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢輸出，它工作時(shí)不需要電源，而是直接從被測件吸取機(jī)械能量并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，屬發(fā)生器型變換器。14、選擇振動傳感器時(shí)應(yīng)注意哪些問題？答：1、傳感器安裝在被測件上時(shí)，不能影響其振動狀態(tài)，2、根據(jù)振動測定的目的，明確被測量的量是位移、速度還是加速度，這些量的振幅有多大，以此來確定傳感器的測量范圍。3、必須充分估計(jì)測定的頻率范圍，以此來核對傳感器的固有頻率。4、照顧傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理及特點(diǎn)。15、形成噪聲干擾必須具備幾個(gè)要素？抑制噪聲干擾的方法有哪些？答

10、： 形成噪聲：噪聲源、對噪聲敏感的接受電路及噪聲源接收電路間的耦合通道。 抑制噪聲：降低噪聲源的強(qiáng)度、接收電路對噪聲不敏感、抑制或切斷噪聲源與接收電路間的耦合通道。16常見的干擾耦合方式有哪些？答：靜電耦合、電磁耦合、共阻抗耦合、漏電流耦合。17、在機(jī)械工程中常用的激振方法具體有哪些？答：穩(wěn)態(tài)正玄激振 瞬態(tài)激振 隨機(jī)激振18：振動傳感器的靈敏度的校準(zhǔn)方法有哪些？精度如何？答：比較法（背靠背法）這種校準(zhǔn)方法的精度主要取決于標(biāo)準(zhǔn)傳感器的精度。 互易法 這種校準(zhǔn)方法因不依據(jù)振動源的絕對振幅精度及測量儀器的絕對值讀數(shù)精度，故可取得較高的校準(zhǔn)精度。 讀數(shù)顯微鏡校準(zhǔn)法及激光校準(zhǔn)法 調(diào)節(jié)到合適的發(fā)光相位，即

11、可測得正確位置 19振動傳感器選用有什么原則？答：1、傳感器安裝在被測件上時(shí)，不能影響其振動狀態(tài)，2、根據(jù)振動測定的目的，明確被測量的量是位移、速度還是加速度，這些量的振幅有多大，以此來確定傳感器的測量范圍。3、必須充分估計(jì)測定的頻率范圍，以此來核對傳感器的固有頻率。4、照顧傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理及特點(diǎn)。20、電流信號和電壓信號相比有什么優(yōu)點(diǎn)？答：1、在信號傳輸線中，電流不受交流感應(yīng)的影響，干擾問題易于解決2、電流信號不受傳輸線中的電感、電容等參數(shù)變化的影響，使傳輸接線簡單。3、直流信號便于A/D轉(zhuǎn)換。21、請敘述檢測和診斷系統(tǒng)的任務(wù)。答：1、能反映被測檢測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并對異常狀況發(fā)出警告2、

12、能提供設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確描述3、能預(yù)測設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢。第四章1、峭度指標(biāo)對信號中的沖擊特征很敏感，正常情況下其值在3左右，如果這個(gè)值接近4或者超過4，則說明機(jī)械的運(yùn)動狀況中存在沖擊性振動。2、非周期信號分為準(zhǔn)周期信號和瞬變信號。3、周期信號頻譜有哪些特征？答：離散性，諧波性，收斂性。5、闡述周期信號頻譜與非周期信號頻譜的區(qū)別。答：1、譜線是連續(xù)的，這是瞬變信號與周期信號在頻譜上的顯著區(qū)別 2、矩形框的時(shí)間長度T愈長，頻譜圖種主瓣愈高而窄。6、信號x（t）=sin（2*3.14t）是否為周期信號，若是周期信號，求其周期，并用公式求其平均值和均方值。 答：是周期信號。由w=2*3.14f=2*3.

13、14得出f=1，則T=1/f=1 （平均值和均方值公式見書P61）9、什么是柵欄效應(yīng)？如何減少柵欄效應(yīng)的影響？答：離散線譜之間的頻譜被忽略，其能量分配在相鄰的離散譜線上，由此造成頻率誤差。 提高頻率分辨率的方法。10、時(shí)域信號統(tǒng)計(jì)指標(biāo)和頻譜圖在機(jī)械故障診斷系統(tǒng)中的作用分別是什么？答：1、判斷機(jī)械設(shè)備是否有故障、程度如何、發(fā)展趨勢怎樣等這類維修指導(dǎo)性工作。 2、回答故障的部件、類型、程度等問題。11、在觀察頻譜圖做故障診斷分析時(shí)，應(yīng)注意哪些要點(diǎn)。答：1、首先，注意那些振幅比過去有顯著變化的譜線，它們的頻率對應(yīng)部件的特征頻率。 2、觀察那些振幅較大的譜線，這些譜線的頻率所對應(yīng)的運(yùn)動部件。 3、注意

14、與轉(zhuǎn)動頻率有固定比值的譜線，它們之中是否存在與過去相比發(fā)生了變化的譜線。12、如何繪制軸心軌跡曲線？答：1、接用測量所獲得的數(shù)據(jù)繪制。 2、利用頻譜圖中基頻、2階頻、4階頻的振幅與初相角繪制。15、為了減少譜泄漏，工程上采用哪兩種措施？答：1、加大矩形框的時(shí)間長度，級增大采樣的樣本點(diǎn)數(shù)，也就是使w的主瓣盡量地高而窄，能量最大限度地集中在于主瓣，將旁瓣盡量的壓縮，同時(shí)主瓣御窄好。 2、采用旁瓣較低的函數(shù)作為采集窗函數(shù)。17、頻率細(xì)化分析的基本思想是什么？答：頻率細(xì)化分析的基本思想史利用頻移定理，對被分析信號進(jìn)行復(fù)制，在重新采樣做傅里葉變換，即可得到更高的頻率分辨率。18、軸心軌跡圖通常用在什么場

15、合？如何繪制？答：用于分析機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)狀態(tài)信息。 1、接用測量所獲得的數(shù)據(jù)繪制。 2、利用頻譜圖中基頻、2階頻、4階頻的振幅與初相角繪制。第五章1、對于大多數(shù)的機(jī)器設(shè)備，最佳參數(shù)是速度，這是很多診斷標(biāo)準(zhǔn)采用該參數(shù)的原因，也有些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)備的低、高頻工作狀態(tài)，分別選用振幅（位移）和加速度。2、振動診斷標(biāo)準(zhǔn)的判定參數(shù)有哪些？答：在低頻段以振動位移為判定參數(shù)。 在中頻段以速度為判定參數(shù)。 在高頻段以加速度為判定參數(shù)。3、根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)的制定方法的不同，通常將震動判定標(biāo)準(zhǔn)分為哪幾類？答：1、絕對判定標(biāo)準(zhǔn) 2、相對判定標(biāo)準(zhǔn) 3、類比判定標(biāo)準(zhǔn)4、點(diǎn)巡檢制度設(shè)備診斷模式是指什么？五定作業(yè)制度指什么？答：采用便

16、攜式儀器，對設(shè)備進(jìn)行定期的巡檢，記錄所測定的參數(shù)，根據(jù)時(shí)間歷程的參數(shù)進(jìn)行故障判斷、劣化趨勢分析，這類模式成為點(diǎn)巡檢制度；五定作業(yè)制度是指定人員、定時(shí)間、定測點(diǎn)參數(shù)、定測點(diǎn)部位、定測量儀器。5、為什么要對設(shè)備進(jìn)行劣化趨勢分析答：1、檢查設(shè)備狀態(tài)是否處于空置范圍以內(nèi)2、觀測設(shè)備狀態(tài)的變化趨向或現(xiàn)實(shí)狀況3、預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展到危險(xiǎn)水平的時(shí)間4、早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，及時(shí)采取對策5及時(shí)找出有問題設(shè)備6、在現(xiàn)場對數(shù)據(jù)的不規(guī)則性檢查時(shí)，應(yīng)該對哪五項(xiàng)進(jìn)行檢測？答：1、測點(diǎn)值的連接鏈時(shí)候夠長2、測點(diǎn)值是否偏向標(biāo)準(zhǔn)值的一側(cè)3、測點(diǎn)值是否多分布于注意線的近旁4、測點(diǎn)值是否有一定的傾向性 5、測點(diǎn)值是否具有一定的周期性第

17、六章1、從動力學(xué)角度分析,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)如何分類？答：從動力學(xué)角度分析，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。2、轉(zhuǎn)子-軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指什么？如何判斷其穩(wěn)定性？答：轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性是指轉(zhuǎn)子在受到某種小干擾后能否隨時(shí)間的推移而恢復(fù)原來狀態(tài)的能力，也就是說擾動響應(yīng)能否隨時(shí)間增加而消失。如果響應(yīng)隨時(shí)間增加而消失則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是穩(wěn)定的，反之則系統(tǒng)失穩(wěn)。3、簡述旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特點(diǎn)及轉(zhuǎn)子組件的結(jié)構(gòu)組成。答：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)組成：由轉(zhuǎn)軸及固定裝上的各類盤狀零件所組成。5、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速往往不止一個(gè)，它與系統(tǒng)的自由度數(shù)有關(guān)。7、旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見的故障有哪些？答：1、轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不穩(wěn)定 2、轉(zhuǎn)子不平衡振動 3、轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器不對中振動

18、 4、轉(zhuǎn)軸彎曲故障 5、轉(zhuǎn)軸橫向裂紋故障6、連接松動故障 7、碰摩故障 8、喘振8、簡述轉(zhuǎn)子的不平衡振動機(jī)理。答：旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子由于受材料的質(zhì)量分布、加工誤差、裝配因素以及運(yùn)行中的沖蝕和沉淀等因素的影響，致使其質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心存在一定程度的偏心距。偏心距較大時(shí)，靜態(tài)下所產(chǎn)生的偏心力矩大于摩擦阻力矩，表現(xiàn)為某一點(diǎn)始終恢復(fù)到水平放置的轉(zhuǎn)子下部，其偏心力矩小于摩擦力矩的區(qū)域內(nèi)，成為靜不平衡。偏心距較小時(shí)，不能表現(xiàn)出靜不平衡的特征，但是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)轉(zhuǎn)動頻率同步的離心力矢量，離心力F=Mew2.，從而激發(fā)轉(zhuǎn)子的振動，這種現(xiàn)象稱之為動不平衡。靜不平衡的轉(zhuǎn)子由于偏心距e較大，表現(xiàn)出更為強(qiáng)烈的東不平衡振動。10、碰磨故障的振動特征有哪些？答：1、時(shí)域波形存在“頂銷”現(xiàn)象2、頻譜上除了轉(zhuǎn)子工頻外，還存在豐富的高次諧波成分3、嚴(yán)重摩擦?xí)r，還會出現(xiàn)1/2倍頻，1/3倍頻、1/N倍頻等精確的分頻成分4、全息譜上出現(xiàn)較多、較大的高頻橢圓，且偏心率較大。5提純軸心軌跡存在“尖角”第七章1、滾動軸承的特征頻率通常用來作為診斷的依據(jù)。2、傳感器的安裝部