補(bǔ)充的《機(jī)械故障診斷》課程復(fù)習(xí)思考題

1、機(jī)械故障診斷課程復(fù)習(xí)思考題（2013級(jí)碩士研究生）第七部分之磁粉檢測(cè)與渦流檢測(cè)思考題1. 磁粉檢測(cè)的原理原理： 鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變 而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見(jiàn)的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。磁粉檢測(cè)(Magnetic Particle Testing,縮寫(xiě)符號(hào)為MT），又稱磁粉檢驗(yàn)或磁粉探傷。2. 磁粉檢測(cè)的過(guò)程磁粉檢測(cè)由預(yù)處理、磁化、施加磁粉、觀察、記錄以及后處理3. 磁粉檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)及局限性優(yōu)點(diǎn):顯示直觀、 檢測(cè)靈敏高、應(yīng)用范圍廣、工藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉。局限性:只

2、能用于檢測(cè)鐵磁性材料；只能用于檢查表面及近表面缺陷。4.磁粉檢測(cè)方法的基礎(chǔ)磁粉檢測(cè)方法的基礎(chǔ)是缺陷處產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)與外加磁粉的磁相互作用，即通過(guò)磁粉的聚集顯示被外加磁場(chǎng)磁化的工作表面上出現(xiàn)的漏磁場(chǎng)5.影響漏磁場(chǎng)的主要因素外加磁場(chǎng)的影響工件材料及狀態(tài)的影響缺陷位置和形狀的影響被檢表面的覆蓋層6.施加磁粉的方法1.干法2.濕法7.檢測(cè)方法1.連續(xù)法2.剩磁法8.什么是連續(xù)法和剩磁法（1）連續(xù)法 連續(xù)法又稱附件磁場(chǎng)法或現(xiàn)磁法，是在外加磁場(chǎng)作用下，將磁粉或磁懸液施加到工件上進(jìn)行磁粉探傷。對(duì)工件的觀察和評(píng)價(jià)可在外磁場(chǎng)作用下進(jìn)行，也可在中斷磁場(chǎng)后進(jìn)行。（2）剩磁法 剩磁法是先將工件進(jìn)行磁化，然后在工件上澆磁

3、懸液，待磁粉聚集后再進(jìn)行觀察。這是利用材料剩余磁性進(jìn)行檢測(cè)的方法，故稱為剩磁法。9.磁粉檢測(cè)設(shè)備分類分為固定式、移動(dòng)式、便攜式10.什么是渦流？當(dāng)線圈中通過(guò)交變電流時(shí)，在線圈周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng) ，當(dāng)此交變磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)感應(yīng)出蝸狀流動(dòng)的電流。11.渦流檢測(cè)原理原理：將載有交變或脈沖電流的試驗(yàn)線圈靠近導(dǎo)電工件時(shí)，在工件表面內(nèi)電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦電流，而感生的渦電流又產(chǎn)生磁場(chǎng)，反作用于原試驗(yàn)線圈的磁場(chǎng)，形成疊加磁場(chǎng)。當(dāng)工件內(nèi)有缺陷時(shí)，渦電流因流動(dòng)途徑的變化，使渦電流磁場(chǎng)也相應(yīng)變化，經(jīng)試驗(yàn)線圈檢出異常磁場(chǎng)的變化量，可獲得缺陷的信息。12.渦流檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)和局限性優(yōu)點(diǎn)：1、渦流檢測(cè)時(shí)線圈不需與被測(cè)物直

4、接接觸。2、檢測(cè)結(jié)果可以直接以電信號(hào)輸出，故可用于自動(dòng)化檢測(cè)。3、由于實(shí)行非接觸式檢測(cè)，所以檢測(cè)速度很快。4、適用范圍較廣，除可用于檢測(cè)缺陷外，還可用于檢測(cè)材質(zhì)的變化、形狀與尺寸的變化等。局限性：1、不適用于形狀復(fù)雜的零件,而且只能檢測(cè)導(dǎo)電材料的表面和近表面缺陷，對(duì)表面下較深部位的缺陷檢測(cè)困難。2、檢測(cè)結(jié)果也易于受到材料本身及其他因素的干擾。除檢測(cè)項(xiàng)目外，試件材料的其它因素一般也會(huì)引起輸出的變化，成為干擾信號(hào)。 3、難以直接從檢測(cè)所得的顯示信號(hào)來(lái)判別缺陷的種類。4、不能用于非導(dǎo)電材料。第七章 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)1.射線檢測(cè)的含義 射線檢測(cè)是利用各種射線對(duì)材料的透射性能及不同材料對(duì)射線的吸收、衰減程度

5、的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來(lái)觀察的，是一種行之有效而又不可缺少的檢測(cè)材料或零件內(nèi)部缺陷的手段，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。2.射線檢測(cè)的特點(diǎn)：1 可直接觀察零件內(nèi)部缺陷的影像，對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量、定位的分析；2 適用于幾乎所有的材料，對(duì)零件幾何形狀及表面粗糙度均無(wú)嚴(yán)格要求；3 射線底片能長(zhǎng)期存檔備查，便于分析事故原因；4 射線對(duì)人體有害，需要有保護(hù)措施；5 設(shè)備復(fù)雜昂貴，檢測(cè)費(fèi)用高。3.射線檢測(cè)的基本原理 檢測(cè)原理：當(dāng)射線通過(guò)被檢物體時(shí)，有缺陷部位與無(wú)缺陷部位對(duì)射線的吸收能力不同，一般情況是通過(guò)有缺陷部位的射線強(qiáng)度高于無(wú)缺陷部位的射線強(qiáng)度，因此可以通過(guò)檢測(cè)透過(guò)被檢物體后射線強(qiáng)度的差異來(lái)判斷被檢

6、物體中是否有缺陷存在。 4.射線檢測(cè)的方法檢測(cè)方法：目前工業(yè)上主要有照相法、電離檢測(cè)法、熒光屏直接觀察法、電視觀察法等。 照相法： 射線檢測(cè)常用的方法是照相法，即利用射線感光材料（射線膠片）放在被透照試件的背面接受透過(guò)試件后的射線。膠片曝光后經(jīng)暗室處理，就會(huì)顯示出物體的結(jié)構(gòu)圖像。根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度，就可以評(píng)定被檢測(cè)試件中有無(wú)缺陷及缺陷的性質(zhì)、形狀、大小和位置。 電離檢測(cè)法：當(dāng)射線通過(guò)氣體時(shí)與氣體分子撞擊，有的氣體分子失去電子成為正離子，有的氣體分子得到電子成為負(fù)離子，此即氣體的電離效應(yīng)。電離效應(yīng)將會(huì)產(chǎn)生電離電流，電離電流的大小與射線的強(qiáng)度有關(guān)。如果將透過(guò)試件的X射線通過(guò)電

7、離室測(cè)量射線強(qiáng)度，就可以根據(jù)電離室內(nèi)電離電流的大小來(lái)判斷試件的完整性。 這種方法對(duì)缺陷性質(zhì)的判別較困難，只適用于形狀簡(jiǎn)單、表面工整的工件，應(yīng)用較少。 熒光屏直接觀察法：將透過(guò)試件的射線投射到涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上時(shí)，在熒光屏上會(huì)激發(fā)出不同強(qiáng)度的熒光來(lái)，利用熒光屏上的可見(jiàn)影像直接辨認(rèn)缺陷。這種方法成本低，適用于形狀簡(jiǎn)單、要求不嚴(yán)格的產(chǎn)品的檢測(cè)。 電視觀察法：熒光屏直接觀察法的發(fā)展，將熒光屏上的可見(jiàn)影像通過(guò)光電倍增管增強(qiáng)圖像，再通過(guò)電視設(shè)備顯示。這種方法檢測(cè)靈敏度比照相法低，對(duì)形狀復(fù)雜的零件檢測(cè)困難。5 滲透檢測(cè)定義及應(yīng)用范圍 滲透檢測(cè)，又稱滲透探傷，是一種表面無(wú)損檢測(cè)方法，利用液體的毛細(xì)管作用，

8、將滲透液滲入固體材料表面開(kāi)口缺陷處，再通過(guò)顯像劑將滲入的滲透液析出到表面顯示缺陷的存在。 應(yīng)用范圍：一般著色滲透檢測(cè)在特種設(shè)備行業(yè)及機(jī)械行業(yè)里應(yīng)用較為廣泛；特種設(shè)備行業(yè)包括鍋爐，壓力容器，壓力管道等承壓設(shè)備，以及電梯，起重機(jī)械，客運(yùn)索道，大型游樂(lè)設(shè)施等機(jī)電設(shè)備。熒光滲透檢測(cè)在航空，航天，兵器，船艇，原子能等國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛。6.滲透檢測(cè)原理將零件表面的開(kāi)口缺陷看作是毛細(xì)管或毛細(xì)縫隙。由于所采用的滲透液都是能潤(rùn)濕零件的，因此滲透液在毛細(xì)作用下能滲入表面缺陷中去，使缺陷附近的表面有所不同。此時(shí)可以直接進(jìn)行觀察而如果使用顯像劑進(jìn)行顯像，靈敏度會(huì)大大提高。 顯像過(guò)程也是利用滲透的作用原理。顯

9、像劑是一種細(xì)微粉末，顯像劑微粉之間可形成很多半徑很小的毛細(xì)管，這種粉末又能被滲透液所潤(rùn)濕，所以當(dāng)清洗完零件表面多余的滲透液后，給零件的表面敷散一層顯像劑，根據(jù)毛細(xì)現(xiàn)象，缺陷中的滲透液就容易被吸出，形成一個(gè)放大的缺陷顯示。7 滲透探傷常用方法1) 著色滲透探傷法：此法是利用某些滲透性很強(qiáng)的有色油液進(jìn)行滲透，然后利用顯像劑圖層吸附后，以鮮明的顏色將缺陷顯示出來(lái)。2) 熒光滲透探傷法：此方法是采用含有某些熒光物質(zhì)且滲透性很強(qiáng)的熒光油液進(jìn)行滲透，然后利用顯像劑吸附并通過(guò)紫外燈照射后，產(chǎn)生熒光的方式來(lái)顯示缺陷。3) 溶劑清洗型滲透探傷法：此方法不用乳化劑，而是直接用溶劑清洗工件表面。4) 后乳化型滲透探

10、傷法：此方法的滲透液無(wú)乳化劑，用水不能直接洗凈零件表面的殘存滲透液，在滲透后在被檢測(cè)工件表面施加乳化劑才能用水清洗。5) 水洗型滲透探傷法：此方法是其滲透液內(nèi)含有一定的乳化劑，零件表面殘存滲透液可直接用水洗凈，可進(jìn)一步分為水基型和自乳化型。8滲透檢測(cè)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，操作容易，方法靈活，靈敏度高，適應(yīng)性強(qiáng) 缺點(diǎn)：工藝程序復(fù)雜，不能發(fā)現(xiàn)非開(kāi)口缺陷，污染重，表面要求高9.滲透檢測(cè)工藝1） 前處理為得到良好的檢測(cè)效果，首要條件是使?jié)B透液充分浸入缺陷內(nèi)。預(yù)先消除可能阻礙滲透、影響缺陷顯示的各種原因的操作稱為前處理。它是影響缺陷檢出靈敏度的重要基本操作。輕度的污物及油脂附著等可用溶劑洗凈液清除。如

11、果涂料、氧化皮等全部覆蓋了檢測(cè)部位的表面， 則滲透液將不能滲入缺陷。 材料或工件表面洗凈后必須進(jìn)行干燥，除去缺陷內(nèi)殘存的洗凈液和水等，否則將阻礙滲透或者使?jié)B透液劣化。2） 滲透滲透就是使?jié)B透液吸入缺陷內(nèi)部的操作。 為達(dá)到充分滲透，必須在滲透過(guò)程中一直使?jié)B透液充分覆蓋受檢表面。實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)零件的數(shù)量、大小、形狀以及滲透液的種類來(lái)選擇具體的覆蓋方法。一般情況下，滲透劑的使用溫度為1540。根據(jù)零件的不同要求發(fā)現(xiàn)的缺陷種類不同、表面狀態(tài)的不同和滲透劑的種類不同選擇不同的滲透時(shí)間，一般滲透時(shí)間為520 min。 滲透時(shí)間包括浸涂時(shí)間和滴落時(shí)間。 對(duì)于有些零件在滲透的同時(shí)可以加載荷，使細(xì)小的裂縫張

12、開(kāi)，有利于滲透劑的滲入，以便檢測(cè)到細(xì)微的裂紋。3） 清洗在涂敷滲透劑并保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間之后，應(yīng)從零件表面去除多余的滲透劑，但又不能將已滲入缺陷中的滲透劑清洗出來(lái)，以保證取得最高的檢驗(yàn)靈敏度。 水洗型滲透劑可用水直接去除，水洗的方法有攪拌水浸洗、噴槍水沖洗和多噴頭集中噴洗幾種，應(yīng)注意控制水洗的溫度、時(shí)間和壓力大小。后乳化型滲透劑在乳化后，用水去除， 要注意乳化的時(shí)間要適當(dāng)，時(shí)間太長(zhǎng)，細(xì)小缺陷內(nèi)部的滲透劑易被乳化而清洗掉；時(shí)間太短，零件表面的滲透劑乳化不良，表面清洗不干凈。溶劑去除型滲透劑使用溶劑擦除即可。4） 干燥干燥的目的是去除零件表面的水分。溶劑型滲透劑的去除不必進(jìn)行專門(mén)的干燥過(guò)程。用水洗的零

13、件， 若采用干粉顯示或非水濕型顯像工藝，在顯像前必須進(jìn)行干燥；若采用含水濕型顯像劑，水洗后可直接顯像，然后進(jìn)行干燥處理。干燥的方法有：用干凈的布擦干、用壓縮空氣吹干、用熱風(fēng)吹干、熱空氣循環(huán)烘干等。5） 顯像顯像就是用顯像劑將零件表面缺陷內(nèi)的滲透劑吸附至零件表面，形成清晰可見(jiàn)的缺陷圖像。根據(jù)顯像劑的不同，顯像方式可分為干式、水型和非水型。零件表面涂敷的顯像劑要施加均勻，且一次涂敷完畢，一個(gè)部位不允許反復(fù)涂敷。6） 檢驗(yàn)在著色檢驗(yàn)時(shí)，顯像后的零件可在自然光或白光下觀察，不需要特別的觀察裝置。在熒光檢驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)將顯像后的零件放在暗室內(nèi)，在紫外線的照射下進(jìn)行觀察。對(duì)于某些虛假顯示，可用干凈的布或棉球沾

14、少許酒精擦拭顯示部位； 擦拭后顯示部位仍能顯示的為真實(shí)缺陷顯示，不能再現(xiàn)的為虛假顯示。檢驗(yàn)時(shí)可根據(jù)缺陷中滲出滲透劑的多少來(lái)粗略估計(jì)缺陷的深度。7） 后處理滲透檢測(cè)后應(yīng)及時(shí)將零件表面的殘留滲透劑和顯像劑清洗干凈。對(duì)于多數(shù)顯像劑和滲透液殘留物， 采用壓縮空氣吹拂或水洗的方法即可去除；對(duì)于那些需要重復(fù)進(jìn)行滲透檢測(cè)的零件、使用環(huán)境特殊的零件，應(yīng)當(dāng)用溶劑進(jìn)行徹底清洗。齒輪故障診斷復(fù)習(xí)題1.常見(jiàn)的齒輪的失效形式有哪些？齒的斷裂、齒的磨損、齒面疲勞（點(diǎn)蝕、剝落）、齒面擦傷和劃痕等2.齒輪常見(jiàn)故障類型及表現(xiàn)形式A）粘著磨損、 B)磨粒磨損與劃痕、 C) 腐蝕磨損、D）燒傷、E）齒面膠合3.齒輪故障診斷方法有哪

15、些？功率譜分析法邊頻帶細(xì)化分析法倒頻譜分析法時(shí)域同步平均法自適應(yīng)消噪技術(shù)4.應(yīng)用功率譜分析齒輪故障時(shí)，頻率軸橫坐標(biāo)采取線性坐標(biāo)還是對(duì)數(shù)坐標(biāo)比較好？為什么？線性坐標(biāo)效果要好得多齒輪系統(tǒng)由于有較多的邊頻成分，采用線性坐標(biāo)（恒帶寬）會(huì)更有效。5.齒輪的特征頻率計(jì)算公式是什么？6.描述調(diào)制現(xiàn)象和邊頻帶產(chǎn)生的原因。在生產(chǎn)條件下很難直接檢測(cè)某一個(gè)齒輪的故障信號(hào)，一般是在軸承、箱體有關(guān)部位測(cè)量。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)論齒輪發(fā)生了異常與否，齒的嚙合都會(huì)發(fā)生沖擊嚙合振動(dòng)，其振動(dòng)波形表現(xiàn)出振幅受到調(diào)制的特點(diǎn)，甚至既調(diào)幅又調(diào)頻。齒面壓力波動(dòng)、齒輪偏心、齒輪轉(zhuǎn)速不均勻，不僅產(chǎn)生調(diào)幅現(xiàn)象，也會(huì)引起頻率調(diào)制，其結(jié)果是在譜上得到

16、一個(gè)調(diào)幅與調(diào)頻綜合形成的邊頻帶7.功率譜分析在齒輪故障診斷中的作用如何？功率譜分析可確定齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和振動(dòng)能量在各頻率成分上的分布，是一種重要的頻域分析方法。8.邊頻帶分析一般從哪兩方面進(jìn)行？一般從兩方面進(jìn)行邊頻帶分析，一是利用邊頻帶的頻率對(duì)稱性，找出 fznfr（n=1、2、3 ）的頻率關(guān)系，確定是否為一組邊頻帶。如果是邊頻帶，則可知道嚙合頻率Z和調(diào)制信號(hào)頻率r。二是比較各次測(cè)量中邊頻帶幅值的變化趨勢(shì)8調(diào)頻和調(diào)幅是什么？調(diào)幅現(xiàn)象：由于齒面載荷波動(dòng)對(duì)幅值的影響造成的，調(diào)幅的一個(gè)原因是齒輪偏心，此時(shí)的調(diào)制頻率為齒輪的回轉(zhuǎn)頻率。當(dāng)在齒輪上有一個(gè)齒存在局部缺陷時(shí)，相當(dāng)于齒輪的振動(dòng)受到一個(gè)短

17、脈沖的調(diào)制，脈沖的長(zhǎng)度等于齒的嚙合周期；調(diào)頻現(xiàn)象：齒面壓力波動(dòng)、齒輪偏心、齒輪轉(zhuǎn)速不均勻，不僅產(chǎn)生調(diào)幅現(xiàn)象，也會(huì)引起頻率調(diào)制，其結(jié)果是在譜上得到一個(gè)調(diào)幅與調(diào)頻綜合形成的邊頻帶9齒輪箱不同部件故障的振動(dòng)特征滾動(dòng)軸承的故障及診斷技術(shù) (1)滾動(dòng)體類型有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子和球面滾子等(2)滾動(dòng)軸承的故障形式1.疲勞點(diǎn)蝕和疲勞剝落 2.保持架破損3.蠕變 4.電蝕 5.磨損 6.膠合 7.燒傷 8.銹蝕 9.破損 10.壓痕 (3)疲勞點(diǎn)蝕和疲勞剝落現(xiàn)象：深溝球軸承的內(nèi)圈滾道上產(chǎn)生等距離的剝離。原因：由于沖擊載荷造成的壓痕發(fā)展而成。 (4)保持架破損現(xiàn)象：向心推力角接觸球軸承的保持架，橫梁的

18、折損。 原因：內(nèi)外圈的相對(duì)傾斜，造成對(duì)保持架的異常載荷作用。 (5)電蝕現(xiàn)象：深溝球軸承，滾道上產(chǎn)生的條紋狀電蝕，鋼球變?yōu)樯詈谏，F(xiàn)象：圓錐滾子軸承的外圈，滾道上產(chǎn)生的條紋狀電蝕。原因：使用中有電流通過(guò)。(6)蠕變 現(xiàn)象：調(diào)心滾子軸承的內(nèi)圈，內(nèi)徑上出現(xiàn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傷。原因：過(guò)盈量不足，產(chǎn)生蠕變?cè)斐傻摹?7)燒傷現(xiàn)象： 表面變色和熔化，保持架磨損粉末壓碾 并附著在上面。原因：潤(rùn)滑不足造成的損傷。(8)滾動(dòng)軸承的簡(jiǎn)易診斷法 原理：利用簡(jiǎn)易診斷儀器測(cè)出特定的振動(dòng)量（速度、加速度等），再與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以是否超出規(guī)定的界限值來(lái)判斷軸承是否存在故障及故障程度的方法。 方法：1、振動(dòng)信號(hào)法, 2、沖擊脈沖

19、法（SPM法)(9)振動(dòng)信號(hào)法 參數(shù)的類型 1)幅域參數(shù) 特點(diǎn)：其值既與故障有關(guān)，也與工況（負(fù)載、轉(zhuǎn)速、儀表靈敏度）有關(guān)。2)無(wú)量綱參數(shù) 特點(diǎn)：對(duì)故障的靈敏性好，隨工況不同變化小。(10)沖擊脈沖法基本原理： 當(dāng)兩個(gè)不平的表面相互撞擊時(shí)（滾動(dòng)體與內(nèi)滾道缺陷），就會(huì)產(chǎn)生沖擊波，即沖擊脈沖，沖擊脈沖激發(fā)了軸承元件和結(jié)構(gòu)的共振。特點(diǎn)：由于沖擊振動(dòng)所含的頻率很高，通過(guò)零件的界面?zhèn)鬟f一次，其能量損失約80，使原本就十分微弱的故障信號(hào)更加微弱，因此，沖擊脈沖技術(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)要求高，測(cè)點(diǎn)選擇滿足：1.傳遞路徑盡可能短2.傳遞路線上只能有從軸承到軸承座之間的一個(gè)界面3.測(cè)點(diǎn)必須選在軸承的負(fù)載區(qū)缺點(diǎn)：只能判斷正常與否，以及損傷的嚴(yán)重程度，無(wú)法判別故障元件 (11)滾動(dòng)軸承的精密點(diǎn)檢診斷精密點(diǎn)檢：主要是通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻率分析，來(lái)判明軸承故障的類別、部位及原因。 (12)滾動(dòng)軸承進(jìn)行診斷有如下兩點(diǎn)意義：1）滾動(dòng)軸承的運(yùn)行狀態(tài)是否正常往往直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能，如精度、可靠性、壽命等。統(tǒng)計(jì)表明