工况监测与故障诊断复习作业题

1、工况监测与故障诊断 复习题作业题1 概论1、什么是工况监测 与故障诊断？书 P3工况监测与故障诊断 是指在一定工作环境下，查明导致系统某 种功能失调的原因或性质， 判断劣化发生的部位 或部件，预测状态劣化的发展趋势2、开展工况监测与 故障诊断技术研究的意义？书 P4预防事故，保证人身和设备的安全；推动设备维修制度的 改革；提高经济效益与当代最新传感器技 与最新信号处理方法 与非线性原理和方法 与多元传感器信息的 与现代智能方法的融3、设备状态监测与故障诊断技术包括哪几方面的内容？ 书 P5术尤其是激光测试技术的融合；相融合；的融合；融合；2 故障的概念与分类1、 什么是故障？判 故障：故障是指

2、 经修理后能继续使用 判断故障的准则 运行或原设计期望的合。断故障的准则是什么？书 P7可修复产品 丧 失了其规定功能 ， 可修复产品是指零、部件经故障再：在给定的工作状态下，机械系统的功能 与约束条件下不能满足正常 要求2、 机械系统产生故环境因素：机械能 机械能不但能沿着各个零件传递 静载荷和动载荷的形 式对机械系统产生作用；热能 由于周围介质温度发生变化以及机 定的热能；化学能 生腐蚀破坏；其他能量 零件产生破坏作用， 人为因素：设计不良 质量偏差 出来，可以在制造范使用不当 使用条件和使用方法 产生很大影响时间因素障的原因有哪些？书 P7化学能也会对零件产生影响，如，而且还和外部介质发

3、生相互作用，械在运转过程中的发热作用，会产生含有水分和侵蚀成分的空气会使零件除上述几种主要能量 外，还有核能、电磁能以及生物因素 等同样会对 影响机械系统的工作能力；即使设计者认为是完美的机械系统，实际上总是存 在者薄弱环节； 制造过程中的过失误差和明 显缺陷，在机械系统检验时一般都会 暴露 围内予以消除质量合格的机械系统，在其 整个生命周期内的运输和保管技术要 求、维护保养和修理制度以及操作人员的技 术水平等，对实际故障率将3、 说明故障率曲线 （浴盆曲线）意义？ P124、什么是故障模式、故障机理？书 P12 故障模式：故障模式 是指由外因和内因对机械系统共同作用结 果所显现出来的故障形

4、态故障机理：故障 机理是指引起机械系统故障的物理、化学 变化等的内在原因、规律及 其原理。3 工况监测与故障诊断技术的技术知识1、工况监测与故障 诊断具体包括哪几个阶段？其 基本内容有哪些？书 P17 阶段：信号采集及 其处理；状态监测；故障识别基本内容：在机械系 统合适的部位，测取其有关状态的特征信 号，这需要选择合适的传感 器和测量方法；采用合适的征 兆提取方法与装置，从特征信号中提取机 械系统有关状态的征兆； 采用合适的状 态识别方法与装置，依据征兆进行推理而 识别出机械系统的有关状态；状态进行推理而识别出有关趋势形成正确的干预决策；次，做出调整、控制、自诊部件在运行状态下的有关信件是否

5、正常，还要对机械系度、给出正确的深入的判断，采用合适 的状态趋势分析方法与装置，依据征兆与 状态的发展趋势，这 里包括故障的早期诊断与预测；采用合适 的决策形成方法与装置，从有关状态及其 或者深入系统的下一 层次，继续诊断；或者已达指定的系统层 治、维修等有关决策 。2、 设备工况监测与 诊断是目的，监书 P18故障诊断技术的区别与联系？ 测是手段，监测是诊断的前提息和特征参数，以此来检查机械系统或部件的状态是否正常工况监测通常是 指通过检测手段，采集和测量机械系统或机械系统或部件 的故障诊断，不仅要检查出机械系统或部 或部件发生故障的 部位、产生故障的原因、故障的性质和程 要求作出精密诊断3

6、、 工况监测与故障 诊断技术的分类？书 P19 按诊断对象的类别 分类： 旋转机械诊断技术：往复机械诊断技术；工程结构诊断技术；机械零件诊断技术液压系统诊断技术：电气设备诊断技术；生产过程总和诊断技术按诊断方法分类： 振动与噪声监测法：A.振动诊断法 B.声学诊断法； 声学监测法； 性能参数法：A温度诊断法 B强度诊断法 C压力流量诊断法D表面形貌诊断法 电参数诊断法；按诊断的目的 、要求和条件的不同分类性能诊断和运行诊断； 定期诊断和连续诊断； 直接诊断和间接诊断在线诊断和离线诊断； 简易诊断和精密诊断；4、 系统分析在工况 监测与故障诊断中的作用及工 作过程？书 P25作用：系统分析 是确

7、定监测与诊断系统需求的重要阶段，主要是运用系统论的观点和方法对要设计的监测 下，选择最优的监测 工作过程： 主要分三步，与诊断系统进行全面的分析和研究，在现与诊断系统的设计方案，以达到预期的目第一，确定任务；第二，提出初步技术方有的技术以及硬、软件条件 标。案；第三，可行性分析5、 监测与诊断系统 的基本结构组成？书 P26 典型的检测与诊 断系统由主机（ PC 机、工控机 ），分机（以单片机为核 心、带有标准 接口的仪器和相应的 软件组成。4 性能参数监测1、 什么是性能参数 监测？书 P28机械系统操作人员从 有关的工作参数提示中判断机械系统故障 的经验和方法，称之为性能 参数监测2、 选

8、择监测参数的 基本要求？书 P28 具有足够的信息量， 并有典型意义； 监测参数与故障形式 之间应具有较高的灵敏度和较好的对应性 ；尽可能利用被监测对 象的现有测量元件，若要重新配置，应在 测量装置造价低的前提 下，保证有一定的测 量精度，并能实现参数的获得。3、 温度监测的方法 温度测量范围甚广， 以及辐射式等；按测有哪些？书 P30 测温仪表的种类也很多。按工作原理分， 量方式分，有接触式和非接触式两类有膨胀式、热电阻、热电偶4、非接触式温度测量方法有哪些？书P39热辐射温度计：物体热辐射能与温度的关系；辐射高温计 红外测温仪器： 红外探测器：A热敏探测器B光子探测器 红外成像：A.主动式

9、红外成像B.被动式红外成像红外热电视红外测温仪5、振动监测技术1、振动的分类？振动三要素是？书P54分类：和两轴线交错等几种形式故障特征：旋转时产生振动，使联轴节处于不正常工作状态按激振情况分 ：自由振动；受迫振动；自激 震动按振动规律分 ： 确定性振动：A. 周期振动：a简谐振动 b周期振动B. 非周期振动：a.准周期振动b.过渡振动 随机振动：A. 平稳随机振动：a.窄频带随机振动b.宽频带随机振动B. 不平稳随机振动按振动频率分 ：低频振动；中频振动；高频 振动按描述振动系 统的自由度划分单自由度系统振动；多自由度系统振动；无限自由度系统振动振动三要素：振幅d频率f 相位“2. 常用的测

10、振传感器有哪些？书 P58压电式加速度传感器 、惯性式速度传感器、位移(电涡流式) 传感器3、振动信号时域统 计分析常用参数有哪些？信号 的幅值分析包括哪两方面？书 P70常用参数：信号类 型；周期T；均值；均方值；方差信号幅值分析包括： 信号的幅值概率密度函数、幅值概率密度 分布函数4、信号频谱分析的 特点？书 P71信号频谱分析采用傅立叶变换将时域信号 x(t)变换为X (f)，从而帮助人们从另一个角 度来了解信号的特征信号的频谱代表了信 号在不同频率分量处信号成分的大小，它 能够提供比时域信号波形 更直观、更丰富的信 息5、说明轴系不对中 的分类及故障特征？书 P73 分类：轴系不对中分

11、 为轴线平行且偏离一段距离、两轴线交叉荷较轻的轴承易引起油膜涡和振型发生改变。7、 转子弯曲的种类 种类：永久性弯曲和？振动机理及故障特性？书临时性弯曲P77振动机理：转子永久 性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似， 因而都会产生于质量偏心类似的旋转矢量 处在于轴弯曲会使轴 两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生故障特性：转子永久性弯曲和临时性弯曲与转子质量偏心基本激振力。与质心偏离不同之较大的工频振动相同8、说明转子不平衡的故障机理及特征？书P78故障机理：由于有偏心质量 m 和偏心距 e 的存在，当转子转动时会产生离心力、离心力矩或两者兼有之。离心力的大

12、小与偏心质量 m、偏心距e及旋转角速度 3有6、说明轴承不对中 的故障机理？书 P76 轴承不对中实际上反 映的是轴承坐标高和左右位置的偏差； 轴承不对中同时又使 轴颈中心和平衡位置发生变化，使轴系的 载荷重新分配，负荷大 的轴承油膜呈现非线 性，在一定条件下出现高次谐波振动；负 动进而导致油膜震荡 。支承负荷的变化还会使轴系的临界转速关，即 F=me 2。交变力(方向、大小 均周期性变化)会引起振动，这就是不平 衡引起振动的原因。特征：振动的时域 波形近似为正弦波；频谱图中，谐波能 量集中于基频，并且会出现较小的高次谐 波，使整个谱图呈所 谓的枞树形 ； 当3 3 n后,在临界转速以上，转速

13、增加 时振幅趋于一个较小的稳定值；当 3接近于3 n时,即转速接近临界转速时，发生共振，振幅最大值对转速 的变化很敏感； 当工作转速稳定时， 转子相位稳定； 转子的轴心轨迹为椭 圆； 从轴心轨迹观察其运 动特征为同步正进动。9、齿轮故障的常见 形式和齿轮振动的类型？书 P80常见形式：齿面磨 损；齿面戈U痕胶合；齿面点蚀和剥落；弯曲疲劳和断齿齿轮振动类型：啮合过程中产生的振 动转子不平衡或不对中 产生的振动齿轮的自由振动与自 激振动10、什么是幅值调 制和频率调制？ P81 幅值调制：载频的时 域信号幅值受到调制信号的调制。 频率调制：载频的时 域信号频率受到调制信号的调制。11、齿轮常 见故

14、障的振动信号的时域特征和频域特征？P81(1)均匀磨损，通常会使其正弦波式的啮nfc (n = 1, 2，)在频谱时域特征： 齿轮发生均匀磨损时，导致齿侧间隙增大 合波形遭到破坏。频域特征： 齿面均匀磨损时，啮合频率及其谐波分量图上的位置保持不变，但其幅值 大小发生改变，而且高次谐波幅值相对增 大较多。( 2)齿轮偏心 时域特征：当一对互相啮合的齿轮中有一个齿轮存在偏心时，其振动波形由于偏心的 影响被调制，产生调幅振 动。 频域特征：齿轮存 在偏心时，其频谱结构将在两个方面有所 反映：一是以齿轮的旋转 频率为特征的附加脉冲幅值增大；二是以齿轮一转为周期的载荷波动，从而导致调幅现象，这时的调制频

15、率为齿轮的回转频率，比所调制的啮合频率要小得多。( 3 )齿轮不同轴时域特征：当齿轮出现不同轴或不对中时，其振动的时域信号具有明显的调幅现象。频域特征：具有不同轴故障的齿轮，由于其振幅调制作用，会在频谱上产生以各阶啮合频频族，即( 4)齿轮局部异常 时域特征： 频域特征： 旋转频率率为周期的冲击脉冲 形误差的影响,将以nfc 士 fr (n = 1, 2,.)。同时，故障齿轮的旋转特征频率在频谱上有一定反映 。局部异 常齿轮的振动波形是典型的以齿轮旋转频 具有局 部异常故障的齿轮,由于裂纹、断齿或齿为主要频域特征，即 mfr (m= 1, 2,.)( 5)齿距误差时域特征：距误差一具有齿 距误

16、差的齿轮，其振动波形理论上应具有调频特性，但由于齿般在整个齿轮上以谐波形式分布，故在低频下也可以观察到明显的调幅特征。频域特征：频率域表有齿距 误差的齿轮，由于齿距的误差影响到齿轮 旋转角度的变化,在现为包含旋转频率的各次谐波 mfr(m=1， 2， .)、各阶啮合频率nfc(n=1 ， 2，.)以及以故障轮的旋转频率为间隔的边频nfc 士 mfr (n, m= 1, 2,.)等。12、滚动轴 承异常的基本形式？书 P83疲劳剥落；磨损：腐蚀；断裂；塑性变形13、引起滚 动轴承振动的原因？书 P83 子不平衡、不对中和结构共振等) 起的震动 产生的振动外界激振因素(如转 轴承工作表面缺陷引 滚

17、动体通过载荷方向 装配不正确轴承内、外圈的加工润滑不良非线性振动波纹14、滚动轴 承振动的评定指标有哪些？书 P85有效值 也称均方根值,它是对时间的平均峰值 是振动波形中的最大值,它的大小反映轴承由于表面剥落、裂纹 等缺陷造成的冲击力的大小波峰因数 定义为振动峰值与有效值的比值6 油液监测技术1 、 油液监测技术的 油液监测技术将采集 析其理化指标,检测 息,定性和定量地描 其故障,并确定故障定义及特点？ P87到的机械系统润滑油或工作介质样品,利 所携带的磨损和污染物颗粒,从而获得机 述机械系统的磨损状态,找出诱发因素, 部位、原因和类型。用光、电、磁学等手段,分 械系统的润滑和磨粒状态信

18、 评价机械系统的工况和预测2、油液取样时应考 虑哪些因素？书 P88 取样时刻、取样点位 置、取样周期、取样方法和记录等。3、油品理化检测方 法有哪两种？定量。通常按国家或 行业颁布的标准进行，检验结果准确、可 比性好，但需要专业仪 器、一定的费用和专 业水平。定性。通常分为综合 测定或单项检测，这类方法易于掌握，获 得结果快，便于现场使 用，但需要积累经验 ，才能正确判断4、常用的定性分析 方法有哪几种？定量分析方法 检验项目有哪些？（1） 定性分析方法。包括 滤纸斑点试验和润滑油污染指数测定（ 1 ） 定量分析方法。检测 项目包括粘度、闪点、水分、酸值、机械 杂质等5、 油料光谱分析原 原

19、理：光谱分析理？常用的光谱分析方法有哪 几种？书 是利用原子和分子的发射与吸收光谱进行的物理方法。光谱反 子的转动，反映原子 影响。各种原子和分映原子和分子的电子层的性质，反映原子 核的结构和重量对能级的影响，同时也反 子都具有自己的特定波长的谱线，因此，P93物质的化学组成及含量分析中原子的原子核的振动与分映原子和分子对周围介质的利用光谱的这些特性，就可进行物质构成的分析 方法：发射光谱分析 、原子吸收光谱分析和 X 射线荧光光谱分析。6、 红外光谱分析原 理？书 P96不同的化合物的分子 结构不同，在红外光谱上都会出现特定位 置的吸收峰，通过典型峰 位和峰面积的积分计 算即可对油品的某些特

20、性进行定量的或半 定量的分析。7、铁谱技术的分析 实质及应用铁谱技术分析机械 系统的磨损状态主要从哪几个方面进行？ 书 P101颗粒从润滑油液中分离出实质：利用高梯度磁 场的作用将机械系统摩擦副中产生的磨损来，并使其按照尺寸大小依次沉积在一显微基片上，而制成铁谱片，然后置于铁谱显微镜或扫描电子显微镜下进行观察；或者按照尺寸大小依次沉积在一玻璃管内，通过光学方法进行定量检测，以获得摩擦副磨损过程的各类信息，从而分析机械系统的磨损机理和判断磨损的状态。四个方面： 根据主要磨粒的形成、颜色和尺 寸等特征来判定机械系统（及有关零 部件）所处 的磨损阶段以及相应 阶段发生的磨损类型（如疲劳、剥落、腐 蚀

21、等）及其磨损的程度； 根据磨损量（及磨损 根据磨损严重性，确断；曲线）对机械系统的磨损程度进行量的判定机械系统磨损的剧烈程度； 根据磨粒的材质成分来判断机械系统磨损的具体部位及磨损零件。8、铁谱分析特点？优点： 具有较宽的磨粒尺寸检测范围和较高的检测效率 能同时进行磨粒的定性检测和定量分析 能够准确监测机械系统中一些不正常磨损的轻微征兆，具有磨损故障早起诊断的效果缺点： 对润滑油中非铁系颗粒的检测 能力较低，故对含有多种材质摩擦副 的机械系统 进行故障诊断时，往 往有所欠缺； 铁谱分析的规范化不够，分析 结果对操作人员的经验有较大的依赖 性，若缺乏 经验，往往会造成误 诊或漏诊。9、常用的铁谱仪的 原理及特点？ P102-1067 无损检测技术1、 射线检测方法及 方法：主要有透 计算机层析摄影等。原理：基本原理 线与物质的相互作用检测原理？书 P115视照相法、电离检测法、 X 射线荧光屏观察法、电视观察法及 X 射线是利用了射线通过物质时的衰减规律，即 当射线通过物质时，由于射 发生吸收和散射而衰减。2、 超声波的特点及特点 :（1）超声波在传播时，方向性强，