机械设备状态检测与故障诊断作业习题答案.doc

。简述设备故障诊断的目的和任务答：目的:能及时的、正确的对各种异常状态或故障状态作出诊断,预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备的可靠性、安全性和有效性，把故障降低到最低水平保证设备发挥最大的设计压力通过检测监视、故障分析、性能评估等,为设备结构改造、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息任务:状态监测故障诊断指导设备的管理维修。简述设备故障诊断技术的定义、内容、类型和方法答:定义:在设备运行中或基本不拆卸设备的情况下,掌握设备的运行状况，判定产生故障的部位和原因,以及预测预报设备状态的技术内容：设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三方面,实施过程为信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策四方面类型:按诊断对象分类:旋转机械诊断技术、往复机械诊断技术、工程结构诊断技术、运载器和装置诊断技术、通信系统诊断技术、工艺流程诊断技术按诊断目的分类：功能诊断与运行诊断、定期诊断与连续诊断、直接诊断与间接诊断、常规工况与特殊工况诊断、在线诊断和离线诊断按诊断方法完善程度分类:简易诊断、精密诊断技术方法:传统方法:利用各种物理和化学的原理和手段,通过伴随故障出现的各种物理和化学现象直接检测故障；利用故障所对应的征兆来诊断智能诊断:在传统诊断方法的基础上,将人工智能的理论的方法用于故障诊断模式识别、概率统计、模糊数学、可靠性分析和故障树分析、神经网络、小波变换、分析几何等数学分支在故障诊断中应用3。机械设备故障的信息获取和检测方法有哪些?答:获取方法:直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法、设备性能指标的测定检测方法：振动和噪声的故障检测:振动法、特征分析法、模态识别与参数识别法、冲击能量与冲击脉冲测定法、声学法材料裂纹及缺陷损伤的故障检测:超声波探伤法、射线探伤法、渗透探伤法、磁粉探伤法、涡流探伤法、激光全息检测法、微波检测技术、声发射技术设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测：光纤内窥技术、油液分析技术温度、压力、流量变化引起的故障检测4.简述振动检测和诊断系统的组成和原理，说明其区别答:振动检测系统:信息输入数据预处理数据变换和压缩-特征提取状态分类显示、打印、绘图、储存判断与决策报警、审核、维修诊断系统:激振器被诊断对象传感器二次仪表磁带记录仪分析仪数据采集、记录和存储器-故障诊断系统5。测振传感器有哪些类型?简述其工作原理。答：磁电式传感器:当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感应出电动势,其感应电动势与线圈相对于磁力线的运动速度成正比压电式传感器:利用某些晶体材料能将机械能转换成电能的压电效应，当压电式传感器承受机械振动时,在它的输出端能产生与所承受的加速度成正比的电荷或电压量、电涡流式位移传感器:在传感器的端部有一线圈，线圈中有频率较高的交变电压穿过。当线圈平面靠近某一导体面时，导体的表面层感应出涡流,其形成的磁通又穿过原线圈，形成耦合互感,互感系数大小与二者间距离及导体材料有关6.简述振动检测技术的运用答:选定测量方法和分析方法，确定测量参数、测量位置、测量周期、测量条件,记录测量结果,选定判断标准，分析劣化趋势7。什么是故障树?简述故障树分析法的基本原理和步骤。答：故障树:把顶事件、中间事件和底事件用适当的逻辑门自上而下逐级连接起来所构成的逻辑结构原理:把所研究系统最不希望发生的故障状态作为辨识和估计的目标，即顶事件；然后在一定的环境与工作条件下首先找出导致顶事件发生的必要和充分的直接原因，作为第二级；依次再找出导致第二级故障事件发生的直接因素为第三极，如此逐级展开,一直追溯到不能再展开或毋需再深究的最基本的故障时间为止。步骤:选择顶事件建立故障树求故障树的结构函数定性分析定量分析8。什么是故障树的割集、最小割集、路集、最小路集?简述最小割集的计算方法答：最小割集:导致故障树顶事件发生的数目最小又最必要的底事件的集合最小路集：导致故障树顶事件不发生的数目最小又最必要的底事件的集合最小割集计算方法:对于简单的故障树，将故障树的结构函数展开,使之成为具有最少项数的积之和的表达式，每一项乘积就是一个最小割集对于复杂的故障树，以下两种方法:下行法上行法9。故障树的定量分析有哪些主要参数?答：可靠度、重要度、故障率、累积故障率、首次故障时间、底事件重要度。常用的油样分析技术的机理、内容和仪器。答:油液理化指标及污染度检测 机理:油液物理化学性能指标及其他综合指标的变化,反应油品的劣化变质程度,超过一定数值,润滑油成为废油,必须更换；内容:粘度、酸碱值、闪点、水分、机械杂质、积碳、颗粒数及油液污染综合指标；仪器：振荡式粘度计、滴定仪、闪点计、红外光谱仪、颗粒计数器、污染监测仪油液铁谱分析 机理:借助于高梯度、强磁场的铁谱仪将油液中的金属磨粒有序分离出来进行分析，从而检测机械运转状态，磨损趋势,判断磨损机理;内容：磨粒尺寸、磨粒数量、磨粒形貌、磨粒成分;仪器:分析式铁谱仪、直读式铁谱仪、旋转式铁谱仪、在线式铁谱仪油液光谱分析 机理：通过测量物质燃烧发出的特定波长、一定强度的光，从而检测磨粒的元素成分及含量浓度、机械运转状态、磨损趋势、判断磨损部位;内容:金属磨粒元素成分及含量浓度值，添加剂元素成分浓度,杂质污染元素成分及浓度;仪器:直读式发射光谱仪、吸收式光谱仪2。简述发射式、原子吸收式光谱仪的组成,并简述其工作原理和特点;答:发射式光谱仪：汞灯、电极、透镜入射狭缝、折射波、光栅、出射狭缝,光电倍增管等工作原理:用电极产生的电火花作光源，激发油中金属元素辐射发光，将辐射出来的线光谱由出射狭缝引出,由光电倍增管将光能变成电能,再向积分电容充电，通过测量积分电容器上的电压达到测试油内金属浓度的目的。原子吸收式：阴极灯、火焰，出射狭缝、表头、放大器，光电管，分光器，入射狭缝,油样，喷雾器等。工作原理：将待测元素的化合物在高温下进行试样原子化，使其变为原子蒸气，当锐线光源发射出一束光，穿过一定厚度的原子蒸气时,光的一部分被原子蒸气中待测元素的基态吸收,通过分光器将其他发射线分离掉,检测系统测量特征谱线减弱后的光线强.1。分析式铁谱仪由哪些部分组成?简述各部分的特点答:分析式铁谱仪包括数量泵,磁铁,铁谱片等部分；微量泵要求具有低稳定速率;铁谱片上金属磨损颗粒由大到小依序沉积;油液能顺利留下;磁铁要能提供高强度高梯度的磁场。1.旋转式铁谱仪在哪些方面克服了分析式铁谱仪的不足？答:旋转式铁谱仪避免了分析式铁谱仪制片时间长,操作费用高,谱片入口区磨粒堆集严重，油样需高度的稀释,谱片上有大量污染物和大颗粒被压碎或不能通过的缺点。1.试分析说明四种铁谱分析仪的性能特点和区别答：分析式铁谱仪可以分析观察磨粒形貌、尺寸大小、材质成分等；直读式铁谱仪可以通过电子电路放大AD转换，直接显示读数对油样中磨粒浓度和尺寸分布做定量分析;旋转式既保留了分析式铁谱仪的优点又克服了许多缺点，对磨损严重,污染物多的油液不需要稀释，即可制片;在线式铁谱仪可在线检测油液浓度,在磨粒浓度超过要求时发出报警信号.四种铁谱仪的区别在于对磨粒的分离,检测的方法不同。1。其它油液分析技术有哪些?简述各自的内容答：重量分析技术:将一定体积样液中的固体颗粒全部搜集在微孔滤膜上，通过检测滤膜过滤前和后的质量,计算污染物的含量显微镜计数技术：将过滤一定体积样液的滤膜在光学显微镜下观察，对搜集在滤膜上的颗粒物按给定的尺寸范围计数滤器堵塞技术:通过测量由于颗粒物对滤膜堵塞而引起的流量或压差的变化，确定油液的污染度显微镜比较分析技术:在专门的显微镜下,将过滤样液的滤膜和标准污染度样片进行比较,由此判断油液的污染度等级扫描电子显微镜技术:利用扫描电镜和统计学方法对搜集在滤膜上的颗粒物进行尺寸和数量测定图像分析技术:利用摄像机将滤膜上搜集的颗粒物或直接将液流中的颗粒物转换为显示屏上的彩像，并利用计算机进行图像分析1。工程机械的简易检测与诊断方法有哪些?答:感觉检测与诊断：听诊法、触测法、观察法简单仪器检测与诊断:用配备有表面热电偶探头的温度计测量滚动轴承、滑动轴承、主轴箱、电动机等机件表面的温度;电子听诊器测振动加速度;磁塞法，通过仪器观察从润滑油中搜集到的磨损颗粒，实现磨损状态检测1简述噪声诊断技术的原理答:噪声是多个频率不同声强，不同声音无规律的组合,机械在运行中不可避免地要产生振动和噪声，不同机械都以其自身可能的方式产生振动和噪声，研究掌握机械及其零件的声振机理和特征，可对机械的状态进行诊断.0。温度检测与诊断的测量仪器有哪些?说明适用场合答:接触式温度测量仪:膨胀式温度计(液体式、固体式)、压力表式温度计(液体式、气体式、蒸汽式)、电阻温度计、热电偶温度计非接触式温度测量仪器:光电高温计、光学高温计、红外测温仪、红外热像仪、红外热电视21。无损探伤技术有哪些?分别说明各自的工作原理和适应特点答：超声波探伤技术:利用电振荡在发射探头中激发高频超声波,入射到被测物体内部后,若遇到缺陷，超声波会被反射、散射或衰减，再用接收探头接收从缺陷处反射回来或穿过被检工件后的超声波,并将其在显示仪表上显示出来，通过观察与分析反射波或透射波的时延与衰减情况，即可获得物体内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小及其性质等方面的信息，并由相应的标准或规范判定缺陷的危害程度红外线无损探伤技术：利用被测工件的热传导、热扩散或热容量变化时，物体内部存在的裂纹或气孔一类的缺陷部位将引起这些热性能的改变的原理进行探伤磁粉探伤：磁力线通过铁磁性材料时,若材料内部有缺陷，这些缺陷的地方磁阻增加或磁性不连续，磁力线便发生偏转出现现局部方向改变。当缺陷在材料的表面或近表面时，缺陷外产生漏磁场，这时把磁粉撒在试件表面，则有缺陷的部位就会吸附更多的磁粉而明显区别于没有缺陷的部位渗透探伤:将特殊的渗透液涂于试件表面，当试件表面有开口缺陷时,渗透液渗到缺陷中,去除表面多余的部分,经过显示处理、放大显示等程序来检查零件表面缺陷的无损探伤方法射线探伤:利用射线能穿透物体的能力,用物体的透视摄影来检查零件内部的探伤方法声发射探伤技术：利用声发射现象的特点,用电子学的方法接受发射出来的应力波，进而根据声发射信号特征，进行处理和分析以评价缺陷发生、发展的规律，以寻找和推断声发射源的缺陷及危险性的技术22。简述超声波探伤仪的组成和原理答:组成：接头、克体、阻尼块、压电晶片、保护膜、接地环、吸声材料原理:产生电振荡并加于探头,是指发射超声波，同时还将探头接收的电信号进行滤波、检波和放大等，并以一定的方式将探伤结果显示出来,人们依此获得被检工件内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小和性质等方面的信息23。分析说明动态测功仪的原理,并说明动态测功是如何实现的答:原理:发动机在供油拉杆位置和转速均匀变动情况下,测定其功率。方法:当发动机在怠速或空载在某一低速下,运转时突然将供油拉杆放置在最大供油量位置,使发动机克服惯性和内部摩擦阻力加速运转。用其加速性能的好坏直接反应最大功率的大小,因此只要测出加速过程中某一参数，就可以得出相应的最大功率。4.分析说明气缸密封性的诊断参数,并说明气缸密封性与哪些零部件有关答:诊断参数：气缸压缩压力,气缸漏气率，气缸漏气量，曲轴箱漏气量.气缸密封性与气缸,汽缸盖，气缸衬垫，活塞，活塞环等包围工作介质的零件有关25。气缸压缩压力的检测方法有哪些?说明各自的原理答:检测方法有气缸压力表检测，测起动机电流法,测起动机电压法。气缸压力表检测原理:压力表表头采用鲍登管式,一端固定，另一端活动,活动端通过杠杆齿轮机构，与指针相连,当压力进入弯管伸直通过杠杆齿轮机构带动指针动作，在表盘上指示出压力的大小测起动机电流法原理：起动机带动发动机曲轴所需的扭矩是电流的函数，并与气缸压缩压力成正比,起动电流的变化与气缸压力的变化存在着对应的关系。测起动机电压法原理:与测起动机电流法原理相同，它是通过起动机在起动发动机时遇到的阻力不一样,引起起动机电压变化来反映各气缸内的实际密封状况.6。柴油机的燃油系的仪器诊断与检测主要的检测项目和波形有哪些？说明各自的特点答:项目：观测压力波力波形,观测针阀升程波形，检测瞬时压力,供油的均匀性判断，观察异常喷射,检测供油正时,检测供油间隔.波形：全周期单缸波:即单独选某一缸高压油管中压力随喷油泵凸轮轴转过60度时的变化情况的波形.多缸平列波:各缸高压油管内的残余压力为基线，将各缸波形按着火顺序从左向右首尾相连的一种排列方式。多缸并列波:将各缸高压缸按着火次序自下而上单独放置并将其首部对齐的一种排列方式。多缸重叠波：将各单缸波形之首对齐并重叠在一起的一种排列方式。27。分析说明柴油机启动困难和排蓝烟的原因答:启动困难的原因有:油箱无油或开关未打开；油箱盖通气孔堵塞；油管堵塞,破裂或接口漏油；油路中有水或气，或气缸内有水；柴油滤清器堵塞或不密封;输油泵工作不良,进出油阀关闭不严或进油滤网堵塞;所用柴油机牌号不对或柴油机品质差;喷油泵柱塞偶见磨损严重或柱塞弹簧折断柱塞不回位;供油拉杆上的调节拨叉或柱塞套筒上的可调齿轮松动;出油阀偶件关闭不严或其弹簧折断;高压油管破裂或接头松动;供油时间不对或联轴器松动;喷油器针阀偶件磨损严重，下椎体密封面不密封,弹簧折断或调整不当等原因造成喷射压力过低;喷油器针阀卡住,不能关闭或打开;喷油器喷孔堵塞或喷雾不良;气缸压缩压力不足或空气滤清器严重堵塞;起动转速太低或起动预热不够；喷油泵供油拉杆在停车位置上,卡住或起动油量调整不足。排蓝烟的原因:主要是机油进入燃烧室受热蒸发成油气的结果,有以下原因:柴油机机油池内机油油面太高油浴式空气滤清器内油平面太高由于气缸间隙太大,漏光度太大,活塞环磨损过甚,活塞环弹力太小,活塞环装反等造成气缸内漏油严重进气门与导管磨损间隙太大气门油封损坏或脱落增压器漏油机油粘度太小等.8。分析说明为什么要检测机油压力,并说明机油理化指标变化影响因素答：机油压力是发动机润滑系技术状况的重要指标,工作正常的发动机在常用转速范围内,机油压力为29458kPa，如发动机在中等转速下运转时的机油压力低于98。kPa,在怠速运转时机油压力低于4Pa,则应立即使发动机停止运转发动机润滑系技术状态的好坏,直接影响整机工作性能和使用寿命。主要原因是受机械杂质的污染,高温氧化,燃油的稀释,燃烧气体的影响和机油因添加剂消耗及其他原因造成的自身理化指标降低。29。简述柴油机过热的原因答：冷却水量不足；风扇皮带打滑或断裂；点火时间或供油时间太晚；混合器太稀或太浓;突爆或早燃；燃烧室积碳太多;气缸垫太薄或缸体、缸盖结合面磨削过多；风扇离合器结合时机太晚;散热器下部出水管冻结或堵塞；散热器上部水管凹瘪或堵塞;水泵泵水效能欠佳或水泵轴与叶轮脱开;节温器主阀门打不开或打开延迟；散热器和水套内沉积的水垢、锈蚀太厚;散热器的散热片严重堵塞；机油池油面太低、机油太稠、机油老化变质，致使润滑性能、散热性能降低；机械长时间超负荷工作30。发动机的异响主要有哪些?说明其影响因素答：异响主要有:机械异响、燃烧异响、空气动力异响、电磁异响影响因素：发动机转速、温度、负荷等 机械异响：运动副配合间隙,润滑条件，配合面是否损伤；燃烧异响:燃烧条件影响,如供油时刻、气缸压力;空气动力异响：气流振动；电磁异响：磁场变化31。简述离合器打滑测量的基本原理答：离合器打滑测量仪由闪光灯电容，电阻和蓄电池组成。闪光灯用于指示离合器是否打滑,电极用于获得喷油或点火脉冲信号.检查时,与发动机的转速成比例的脉冲信号每输入一个脉冲,闪光灯闪亮一次，闪光频率也与发动机转速成比例,将频闪灯的光点投到传动轴上,就可以发现离合器是否打滑,如果不打滑，传动轴看起来像不动一样,如打滑,则可以看到轴某点慢慢“转动”。32分析说明主离合器的常见故障答:分离不彻底:发动机怠速运转，踩下离合器踏板,原地挂档有齿轮撞击声,且难以挂入；情况严重时,原地挂档后发动机熄火起步发抖：车辆低速起步时按操作规程结合离合器时，离合器不能平稳接合且产生抖振,严重时使车辆产生抖振现象传力打滑:车辆低档起步时,离合器已接合，但不能起步或起步不灵敏;车辆加速时，车速不能随发动机转速升高而升高且伴随有离合器发热、产生糊味或冒烟等现象异响：离合器分离或接合时发出不正常声响33。机械式变速箱的主要故障有哪些?答：主要故障有：异响、跳档、乱档34.分析说明液力变矩器动力换挡变速箱油温高和工作无力的故障原因答：油温高:油位不当油冷却散热片太脏或冷却器、滤清器或管路堵塞变矩器进油压力阀卡在关闭位置，使进油压力高变矩器进油压力低,泄露严重长时间大负荷工作变速箱换挡离合器打滑变矩器工作轮碰磨用油不合格.工作无力原因：油位过低油管泄露,滤油器堵塞油管接头松动调压阀弹簧失效或断裂，调压阀调整不当油泵磨损严重各档油路泄漏操纵阀磨损严重油液质量不合格变矩器严重泄漏装有大超越离合器的离合器严重磨损不能工作在锁紧状态。5.机械式转向系统的检测项目有哪些?答：前轮定位的检测、转向盘自由行程的检测、转向盘转向力的检测36。轮式车辆转向系统的常见故障有哪些？答:前轮轮胎磨损不正常,转向盘自由行程过大,转沉重,自动跑偏，前轮摆头37。工程机械制动系统的常见故障现象有哪些？答：制动不灵，制动失效，制动拖滞,制动跑偏等3。简述液压系统故障的特点和类型答:特点:故障的多样性和复杂性故障的隐蔽性引起同一故障原因和同一原因引起故障的多样性故障产生的偶然性与必然性。类型：时间分类：早发性故障突然性故障渐发性故障.故障特性分类:共性故障个性故障理性故障。故障发生原因分类:人为性故障自然性故障.39。分析说明液压系统故障诊断的步骤和方法答:步骤:排除前准备阅读设备使用说明书分析判断调整试验拆卸检查处理重试与效果检测故障原因分析总结。 方法：根据液压系统图查找液压故障,因果图分析方法,油液分析方法，利用故障现象与故障原因相关分析液压故障.40。分析说明液压系统的几种常见故障现象和原因答:漏油,漏油的原因多为管接头或密封元件损坏;系统压力失常,不带阻尼的旁通阀，b阀堵塞，c泵的压力脉动,d混入空气使油箱中气泡太多；系统操纵失灵,a系统压力正常执行元件无动作,原因可能是无信号，收到信号的电磁阀出故障,机械故障;b压力正常,执行元件速度不够，可能是外部漏油，执行元件或有关管路控制阀内部漏油，控制阀部分堵塞，泵出故障或输出管堵塞,出油口油液过热粘度下降，泄漏增多,执行元件过分磨损,过大的外负载使执行元件超载，执行元件摩擦加大，压缩密封调整不当，弯曲载荷引起变形所致;c系统压力低，执行元件速度不够,泵出故障或漏油使输出流量不足,蓄能器出故障或气压不足需要充气，泵的驱动出故障，阀的调整不正确,溢流阀或旁通阀出故障；不规则动作,通常是混入空气所致，其他可能原因是摩擦太大,执行元件不对中油液的压缩效应；e卸荷时系统压力仍很高，卸荷部分隔离出来的单向阀故障，卸荷阀调整不好。41。分析说明工程机械电气系统检测与诊断的基本步骤和方法答:步骤：熟悉电气系统，详细了解电气故障产生的经过，仔细进行故障部位的外表检查,运用测量与诊断技术,确定故障部位及元件,对发生故障的机械进行维修.方法；感觉诊断法,试灯检查法和刮火检查法，置换法，仪表检查法，导线短路试验与拆线实验法，6跟踪法，7熔断器故障诊断法,条件改变法,分段查找法,10利用电的特性诊断法。.分析说明故障诊断专家系统的构成和功能答:专家系统包括，知识源，推理机,解释系统,专家系统的管理系统，外部接口。知识源包括知识库,模型库,数据库,用于存储专家知识经验,模型及信息数据;推理机勇于控制、协调整个系统并根据当前输入的数据利用知识库的知识，按一定的推理策略去逐步推理直至解决当前的问题;解释系统可以随时回答用户有关推理过程和结果的种种询问；管理系统，用来监督和控制专家系统中其他部分;外部接口，用于信息的输入输出及显示。