机械设备维修工程师考试试题及答案

机械设备维修工程师考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述机械设备维修中，制定维修计划需要考虑哪些主要因素。二、解释什么是“过盈配合”？简述常用的过盈配合装配方法及其适用场景。三、某设备的液压系统压力无法建立，请分析可能的原因有哪些？并说明相应的检查步骤。四、在设备维修过程中，为什么要强调安全操作规程？请列举至少三项维修前必须进行的安全检查内容。五、什么是设备故障的“潜伏期”？如何通过状态监测技术来提前预警潜在故障？六、简述滚动轴承常见的失效形式及其产生的主要原因。七、一台中心距一定的齿轮减速器，若小齿轮齿数增加，对减速器的传动平稳性和承载能力有何影响？八、解释“公差”与“间隙”的定义，并说明它们在机械设计与制造中的作用。九、请列举三种常见的机械密封类型，并简述其工作原理。十、某轴类零件因磨损超差需要修复，常用的修复方法有哪些？请比较其适用性和优缺点。十一、简述PLC（可编程逻辑控制器）在机械设备自动化控制中的作用及其主要优势。十二、分析导致机械设备振动的主要因素有哪些？并简述振动监测的基本原理。十三、什么是焊接残余应力？它会带来哪些不良影响？如何减小焊接残余应力？十四、设备维修后的验收通常包含哪些内容？为什么维修记录的完整性很重要？十五、结合实际，谈谈如何提高机械设备维修工作的效率和可靠性。试卷答案一、答：制定维修计划需要考虑的主要因素包括：设备状况与维修历史、维修项目的轻重缓急、维修资源（人力、备件、工具、资金）的可用性、维修周期与停机时间的要求、安全与环保法规的遵守、以及维修成本效益等。二、答：“过盈配合”是指将一个零件（轴）装配到一个比它稍大的孔中，装配时需要施加压力或使用热胀冷缩等方法，使两者紧密配合在一起，依靠过盈量产生的摩擦力来传递载荷。常用的过盈配合装配方法及其适用场景：1.压入法：利用外力将轴压入孔中。适用于过盈量不大、零件硬度不高、批量生产的情况。2.温差法（热套/冷缩）：通过加热轴（热套）或冷却孔（冷缩）来减小配合间隙，使零件能顺利装配。适用于过盈量较大、零件材质不易变形的情况。3.液压/气压辅助法：利用高压油或气体将轴推入孔中，可以减小对零件的冲击和变形。适用于过盈量很大、精密配合或易变形零件的情况。三、答：液压系统压力无法建立的可能原因：1.液压泵损坏或未启动。2.液压泵吸空（入口堵塞、油箱油位过低）。3.液压系统存在严重泄漏（管路、接头、元件内部）。4.液压泵驱动电机故障。5.液压系统安全阀误动作或调定压力过低。6.液压泵出口单向阀关闭或堵塞。7.液压油粘度过低或变质。8.系统未排空空气。检查步骤：1.检查液压泵及驱动电机是否正常运转。2.检查油箱油位是否充足，油液是否清洁。3.检查液压泵进口滤芯是否堵塞。4.检查系统各管路、接头有无泄漏。5.检查系统安全阀状态及设定压力。6.检查液压泵出口单向阀是否通畅。7.检查液压油规格是否正确，状态是否良好。8.尝试对系统进行排气操作。四、答：强调安全操作规程是因为机械设备维修过程中可能存在各种危险因素（如高速旋转部件、高压流体、高温高压介质、带电设备、高空作业、有毒有害物质等），遵守规程能有效预防事故发生，保障维修人员的人身安全，保护设备和设施完好，并确保维修工作的顺利进行。维修前必须进行的安全检查内容：1.确认设备已断电、断气、断油，并挂上警示牌或采取其他隔离措施。2.检查维修区域是否存在泄漏物（油、水、化学品），地面是否湿滑。3.确认安全防护装置（如防护罩、急停按钮）是否完好有效。4.必要时进行能量隔离（Lockout/Tagout-LOTO）确认。五、答：设备故障的“潜伏期”是指故障隐患已经存在，但尚未导致设备功能失效或性能显著下降的阶段。在这个阶段，设备可能仍能运行，但性能指标可能已开始偏离正常范围。状态监测技术通过在线或离线方式对设备的运行状态参数（如振动、温度、噪声、油液品质、电流等）进行实时或定期监测，分析这些参数的变化趋势和特征，可以及早发现异常迹象，识别潜在的故障隐患，从而在设备进入显性故障阶段前进行干预和维护，实现预测性维护，避免非计划停机。六、答：滚动轴承常见的失效形式及其主要原因：1.磨损：润滑不良、润滑剂杂质、安装不当（配合过紧或过松）、轴或轴承座变形导致接触不良。主要原因：润滑问题、安装错误、载荷过大。2.疲劳点蚀：滚动体或滚道表面在循环接触应力作用下产生裂纹并扩展，最终形成微小凹坑。主要原因：超出额定载荷、安装不当（偏心）、轴/轴承座变形、轴承精度等级不当。3.塑性变形：在重载或冲击载荷作用下，滚动体或滚道表面发生永久变形。主要原因：静载荷或冲击载荷过大、安装不当。4.锈蚀：润滑油或环境介质中的水分、氧化物导致轴承表面产生锈蚀。主要原因：润滑不良、密封失效、环境潮湿。5.腐蚀：化学介质（酸、碱、盐）对轴承材料的侵蚀。主要原因：使用不合适的润滑剂、暴露在腐蚀性环境中。七、答：在齿轮减速器中，传动比一定时，若小齿轮齿数增加：1.传动平稳性提高：小齿轮齿数增多，齿廓曲线更接近理论齿形，啮合过程更连续，冲击和噪音减小。2.承载能力可能提高：在模数、材料、齿宽不变的情况下，齿数增多，齿根厚度相对增加，承载能力有所提升。3.可能减小传动尺寸：对于相同的中心距，增加小齿轮齿数可以在保证一定传动比的前提下，使大齿轮齿数减少，从而可能减小减速器的总外廓尺寸。4.可能降低传动效率：齿数增多，齿廓接触线增长，滑动摩擦增加，可能略微降低传动效率。八、答：“公差”是指允许尺寸的变动范围。在机械配合中，公差用于限制零件尺寸的制造偏差，确保零件之间的可装配性和功能要求。“间隙”是指两个配合零件公称尺寸之差，在配合关系中，间隙用于定义零件之间的松紧程度。公差和间隙在机械设计与制造中共同作用，确保零件能够实现预期的配合性质（如松配合、紧配合），保证设备的正常工作。九、答：常见的机械密封类型：1.填料密封（StuffingBoxSeal）：利用软填料（如石墨、棉纱、密封泥等）在密封腔和转轴之间形成密实填充层来阻止泄漏。结构简单，成本较低，但密封效果一般，需定期添加或更换填料。2.机械密封（MechanicalSeal）：由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）作用下保持相对滑动，从而实现密封。密封性能好，泄漏量小，使用寿命长，维护方便。根据结构可分为单端面、双端面、内装式、外装式、油封等。3.组合密封（CombinationSeal）：将填料密封和机械密封或其他密封形式组合在一起，利用各自的优点，适应不同工况。例如，机械密封+填料密封的组合。机械密封工作原理：主要依靠动环和静环端面在流体压力和补偿机构（如弹簧、波纹管）提供的轴向力作用下紧密贴合，形成液膜进行润滑和密封，阻止流体沿轴向泄漏。十、答：轴类零件磨损超差的常用修复方法：1.磨削（Grinding）：用砂轮对轴表面进行精加工，去除磨损层，恢复尺寸和形位精度。优点：精度高，表面质量好。缺点：加工余量小，易产生热应力，成本较高。适用于精度要求高的轴。2.镀铬（PlatingChrome）：在轴表面镀上一层硬质铬。优点：可显著提高表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性，且不改变轴的原始尺寸。缺点：成本较高，有毒性，镀层厚度有限。适用于修复尺寸精度要求不高或难以进行其他修复的轴。3.喷涂/喷焊（Spraying/Spraying-Welding）：将耐磨材料（如合金粉末）喷涂或喷焊到轴表面。优点：可修复较大范围的磨损，可选用不同材料提高特定性能（如耐磨、耐高温）。缺点：修复层与基体结合强度可能不高，表面质量不如磨削。适用于修复较大尺寸或形状复杂的轴。4.表面淬火（SurfaceHardening）：对轴的磨损表面进行淬火处理，提高表面硬度。优点：不改变轴的尺寸，耐磨性提高。缺点：只适用于碳素钢或合金钢，处理层深度有限。适用于修复未破坏心部的磨损。比较：磨削精度最高，但余量小；镀铬能恢复尺寸且提高性能，但成本和环境问题；喷涂/喷焊适用于大范围修复；表面淬火适用于未破坏心部的修复。选择方法需综合考虑轴的材质、精度要求、磨损程度、修复成本和现场条件。十一、答：PLC（可编程逻辑控制器）在机械设备自动化控制中的作用：1.替代继电器控制系统：实现逻辑控制、定时控制、计数控制等功能。2.实现顺序控制：精确控制设备动作的顺序和时间。3.实现数据处理：对传感器信号进行采集、运算和处理。4.实现通信联网：与其他设备、控制系统（如SCADA、DCS）进行数据交换和联动。5.实现人机交互：通过HMI（人机界面）显示设备状态、参数，并接收操作指令。6.实现远程监控：通过网络实现对设备的远程监控和管理。主要优势：1.编程简单易学：采用梯形图等接近电气原理图的语言，易于电气工程师掌握。2.可靠性高：采用工业级元器件，抗干扰能力强，平均无故障时间长。3.功能强大：内置丰富指令，可完成复杂控制任务，扩展能力强。4.灵活性强：可根据需求修改控制逻辑，方便系统调试和改造。5.维护方便：可通过编程器或电脑进行在线监控、诊断和维护。十二、答：导致机械设备振动的主要因素：1.旋转部件不平衡：如电机、风扇、转子等存在质量不平衡。2.转子动不平衡：转子自身质量分布不均。3.转子不对中：机组内两轴联轴器未对准。4.轴弯曲：轴在运行中发生变形。5.齿轮啮合问题：齿轮磨损、齿形误差、啮合间隙不当、齿面损坏等。6.联轴器问题：联轴器损坏、安装误差、弹性元件失效等。7.轴承问题：轴承损坏、安装不当、润滑不良等。8.液压/气动系统问题：泵、阀、气缸等元件故障或气流脉动。9.机械松动：设备部件连接松动。10.外部激励：如邻近设备振动传递、地基振动等。振动监测的基本原理：利用传感器（如加速度计、速度计、位移计）将设备振动信号（通常包括振幅、频率、相位）采集下来，通过信号调理电路放大和滤波，然后送入分析仪器（如频谱分析仪）。分析仪器对信号进行处理，提取出振动的特征参数（主要是频率和振幅），与设备的正常运行特性或预设的阈值进行比较，从而判断设备是否存在异常振动及其性质。十三、答：焊接残余应力是指焊接过程中，在焊缝及其附近区域产生的、尚未消除的内部应力。它会带来的不良影响：1.降低结构承载能力：在拉伸应力作用下，可能引起焊缝或热影响区产生裂纹（延迟裂纹、热裂纹）。2.影响结构性能：可能导致结构尺寸发生变化（翘曲、变形），降低疲劳强度和抗脆断能力。3.加速腐蚀：应力集中部位容易成为腐蚀的起点。4.引起振动或噪声：在交变载荷下，残余应力可能成为振源。减小焊接残余应力的方法：1.合理的焊接结构设计：如增大过渡圆角、减少焊缝交叉、采用对称焊缝等。2.合理的焊接工艺：如优化焊接顺序（如对称焊、分段退焊）、减小线能量、调整焊接参数等。3.焊后热处理（Post-WeldHeatTreatment,PWHT）：如退火、正火等，通过高温使焊缝和热影响区缓慢冷却，降低和均化残余应力。4.机械方法：如振动时效、喷丸、锤击等，利用外力使残余应力重新分布和部分消除。十四、答：设备维修后的验收通常包含的内容：1.外观检查：检查维修部位外观是否良好，表面处理是否合格，有无损伤。2.尺寸与形位检查：使用量具（卡尺、千分尺、角度尺、平板等）测量修复后的尺寸和形位公差是否达标。3.性能测试：检查设备修复后的运行参数（如压力、温度、转速、流量、精度等）是否达到设计或技术要求。4.功能验证：检查设备修复后是否具备应有的功能，能否正常完成预定操作。5.泄漏检查：对液压、气动、润滑等系统进行泄漏测试。6.安全装置检查：确认安全防护装置安装到位且功能有效。维修记录的完整性很重要，因为：1.追溯依据：为后续的维护、故障诊断提供重要信息。2.质量证明：证明维修工作已按要求完成，确保设备安全可靠运行。3.成本核算：是维修成本管理和备件管理的依据。4.法规要求：满足相关法律法规或标准对维修记录的要求。5.经验积累：有助于总结维修经验，持续改进维修工作。十五、答：结合实际，提高机械设备维修工作的效率和可靠性的方法：1.加强预防性维护：通过定期检查、润滑、紧固、清洁等，及时发现并消除小缺陷，防患于未然，减少非计划停机。2.应用状态监测技术：实时监测设备关键状态参数，实现预测性维护，在故障发生前安排维修，避免突发性停机。3.掌握先进的维修技术和方法：如无损检测、快速诊断技术、高效修复工艺（如表面工