機械故障診斷技術張鍵 課后答案

1、第一章1、故障診斷的基礎是建立在能量耗散的原理上的。2、機械故障診斷的基本方法課按不同觀點來分類，目前流行的分類方法有兩種：一是按機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、機器性能參數測定法。3、設備運行過程中的盆浴曲線是指什么？答：指設備維修工程中根據統(tǒng)計得出一般機械設備劣化進程的規(guī)律曲線（曲線的形狀類似浴盆的剖面線）4、機械故障診斷包括哪幾個方面內容？答：（1）運行狀態(tài)的檢測 根據機械設備在運行時產生的信息判斷設備是否運行正常，其目的是為了早期發(fā)現設備故障的苗頭。 （2

2、）設備運行狀態(tài)的趨勢預報 在狀態(tài)檢測的基礎上進一步對設備運行狀態(tài)的發(fā)展趨勢進行預測，其目的是為了預知設備劣化的速度，以便生產安排和維修計劃提前做好準備。 （3）故障類型、程度、部位、原因的確定 最重要的是設備類型的確定，它是在狀態(tài)檢測的基礎上，確定當機器已經處于異常狀態(tài)時所需進一步解決的問題，其目的是為了最后診斷決策提供依據。5、請敘述機械設備的故障診斷技術的意義？答：6、劣化曲線沿橫、縱軸分別分成的三個區(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，表示機器處于良好狀態(tài)）2、黃區(qū)（故障率有抬高的趨勢，表示機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，表示機器處于嚴重或危險狀態(tài)，要隨時準備停機）第二章1、按照振動的動力學特性分類，可將機械振動分為三種類型：自由振動和固有頻率、強迫振動與共振、自激振動。2、固有頻率與物體的初始情況無關，完全由物體的力學性質決定，是物體本身固有的。3、在非線性機械系統(tǒng)內，由非震蕩能量轉換為震蕩激勵所產生的振動稱為自激振動。4、構成一個確定性振動有三個基本要素，即振幅S、頻率f或w和相位。5、機械故障診斷技術的應用分為事故前預防和事故后分析。6、機械振動按照動力學特征分為幾種類型，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所引發(fā)的一種振動，一般不會對設備造成破

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

5、什么特點？答：1、物體在簡諧力作用下產生的強迫振動也是簡諧振動，其穩(wěn)態(tài)響應頻率與激勵力頻率相等。2、振幅B的大小除了與激勵力大小成正比，與剛度成反比外，還與頻率比。阻尼比有關。3、物體位移達到最大值的時間與激勵力達到最大值的時間是不同的，兩者之間存在有一個相位差。9、自激振動有什么特點？答：1、隨機性。2、振動系統(tǒng)非線性特征較強時才足以引發(fā)自激振動，使振動系統(tǒng)所具有的非周期能量轉換為系統(tǒng)振動能量。3、自激振動與轉速不成比例。4、轉軸存在異步渦動。5、振動波形在暫態(tài)階段有較大的隨機振動成分，而穩(wěn)態(tài)時，波形是規(guī)則的周期振動，與一般的強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。這因為在低頻范圍造成破壞的主要因素是應力的強度，位移量是與應變、應力直接相關的參數。在中頻范圍，主要測量的振幅是速度量。這是因為振動不見的疲勞進程與振動速度成正比，振動能量與振動速度的平方成正比，在這個范圍內，零件主要表現為疲勞破壞。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。第三章1、安裝加速度傳感器時，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、當采用模/數轉換測量時，鑒相標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補償的方式。6、常用的信號轉換主要有：電壓轉換為電流、電流轉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、模數轉化器的最基本的性能指標是轉換時間、轉換位數、分辨率以及通道數。9、電渦流傳感器根據什么原理實現對金屬物體的位移、振動等參數的測量的？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生磁場。當被測金屬導體

8、靠近磁場時，則在金屬表面產生感應電流，同時該電渦流場也產生一個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，這一變化與金屬導體的磁導率、電導率、線圈的幾何形狀和尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導體表面的距離等參數有關。線圈特征阻抗可用Z=F（t，u，o，D，I，w）函數表示，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這個原理來實現對金屬的位移、振動等參數的測量的。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量塊的慣性力產生對產生對壓電晶體的作用力。由于在靜止狀態(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原理，將運動速度轉換成線圈中的感應電勢輸出，它工作時不需要電源，而是直接從被測件吸取機械能量并轉換成電信號輸出，屬發(fā)生器型變換器。14、選擇振動傳感器時應注意哪些問題？答：1、傳感器安裝在被測件上時，不能影響其振動狀態(tài)，2、根據振動測定的目的，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、照顧傳感器結構和工作原理及特點。15、形成噪聲干擾必須具備幾個要素？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 隨機激振18：振動傳感器的靈敏度的校準方法有哪些？精度如何？答：比較法（背靠背法）這種校準方法的精度主要取決于標準傳感器的精度。 互易法 這種校準方法因不依據振動源的絕對振幅精度及測量儀器的絕對值讀數精度，故可取得較高的校準精度。 讀數顯微鏡校準法及激光校準法 調節(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，不能影響其振動狀態(tài)，2、根據振動測定的目的，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、照顧傳感器結構和工作原理及特點。20、電流信號和電壓信號相比有什么優(yōu)點？答：1、在信號傳輸線中，電流不受交流感應的影響，干擾問題易于解決2、電流信號不受傳輸線中的電感、電容等參數變化的影響，使傳輸接線簡單。3、直流信號便于A/D轉換。21、請敘述檢測和診斷系統(tǒng)的任務。答：1、能反映被測檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)并對異常狀況發(fā)出警告2、

12、能提供設備狀態(tài)的準確描述3、能預測設備狀態(tài)的發(fā)展趨勢。第四章1、峭度指標對信號中的沖擊特征很敏感，正常情況下其值在3左右，如果這個值接近4或者超過4，則說明機械的運動狀況中存在沖擊性振動。2、非周期信號分為準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？如何減少柵欄效應的影響？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、時域信號統(tǒng)計指標和頻譜圖在機械故障診斷系統(tǒng)中的作用分別是什么？答：1、判斷機械設備是否有故障、程度如何、發(fā)展趨勢怎樣等這類維修指導性工作。 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，應注意哪些要點。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的運動部件。 3、注意

14、與轉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據繪制。 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、加大矩形框的時間長度，級增大采樣的樣本點數，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，同時主瓣御窄好。 2、采用旁瓣較低的函數作為采集窗函數。17、頻率細化分析的基本思想是什么？答：頻率細化分析的基本思想史利用頻移定理，對被分析信號進行復制，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：用于分析機械轉子系統(tǒng)狀態(tài)信息。 1、接用測量所獲得的數據繪制。 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、對于大多數的機器設備，最佳參數是速度，這是很多診斷標準采用該參數的原因，也有些標準根據設備的低、高頻工作狀態(tài)，分別選用振幅（位移）和加速度。2、振動診斷標準的判定參數有哪些？答：在低頻段以振動位移為判定參數。 在中頻段以速度為判定參數。 在高頻段以加速度為判定參數。3、根據判定標準的制定方法的不同，通常將震動判定標準分為哪幾類？答：1、絕對判定標準 2、相對判定標準 3、類比判定標準4、點巡檢制度設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，對設備進行定期的巡檢，記錄所測定的參數，根據時間歷程的參數進行故障判斷、劣化趨勢分析，這類模式成為點巡檢制度；五定作業(yè)制度是指定人員、定時間、定測點參數、定測點部位、定測量儀器。5、為什么要對設備進行劣化趨勢分析答：1、檢查設備狀態(tài)是否處于空置范圍以內2、觀測設備狀態(tài)的變化趨向或現實狀況3、預測設備狀態(tài)發(fā)展到危險水平的時間4、早期發(fā)現設備異常，及時采取對策5及時找出有問題設備6、在現場對數據的不規(guī)則性檢查時，應該對哪五項進行檢測？答：1、測點值的連接鏈時候夠長2、測點值是否偏向標準值的一側3、測點值是否多分布于注意線的近旁4、測點值是否有一定的傾向性 5、測點值是否具有一定的周期性第

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

18、 4、轉軸彎曲故障 5、轉軸橫向裂紋故障6、連接松動故障 7、碰摩故障 8、喘振8、簡述轉子的不平衡振動機理。答：旋轉機械的轉子由于受材料的質量分布、加工誤差、裝配因素以及運行中的沖蝕和沉淀等因素的影響，致使其質量中心與旋轉中心存在一定程度的偏心距。偏心距較大時，靜態(tài)下所產生的偏心力矩大于摩擦阻力矩，表現為某一點始終恢復到水平放置的轉子下部，其偏心力矩小于摩擦力矩的區(qū)域內，成為靜不平衡。偏心距較小時，不能表現出靜不平衡的特征，但是在轉子旋轉時表現為一個轉動頻率同步的離心力矢量，離心力F=Mew2.，從而激發(fā)轉子的振動，這種現象稱之為動不平衡。靜不平衡的轉子由于偏心距e較大，表現出更為強烈的東不平衡振動。10、碰磨故障的振動特征有哪些？答：1、時域波形存在“頂銷”現象2、頻譜上除了轉子工頻外，還存在豐富的高次諧波成分3、嚴重摩擦時，還會出現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。2、傳感器的安裝部