补充的《机械故障诊断》课程复习思考题

《机械故障诊断》课程复习思考题（2013级硕士研究生）第七部分之磁粉检测与涡流检测思考题1.磁粉检测的原理原理：铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，漏磁场吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测(MagneticParticleTesting,缩写符号为MT），又称磁粉检验或磁粉探伤。2.磁粉检测的过程磁粉检测由预处理、磁化、施加磁粉、观察、记录以及后处理3.磁粉检测优点及局限性优点:显示直观、检测灵敏高、应用范围广、工艺简单、费用低廉。局限性:只能用于检测铁磁性材料；只能用于检查表面及近表面缺陷。4.磁粉检测方法的基础磁粉检测方法的基础是缺陷处产生的漏磁场与外加磁粉的磁相互作用，即通过磁粉的聚集显示被外加磁场磁化的工作表面上出现的漏磁场．5.影响漏磁场的主要因素１．外加磁场的影响２．工件材料及状态的影响３．缺陷位置和形状的影响４．被检表面的覆盖层6.施加磁粉的方法1.干法2.湿法7.检测方法1.连续法2.剩磁法8.什么是连续法和剩磁法（1）连续法连续法又称附件磁场法或现磁法，是在外加磁场作用下，将磁粉或磁悬液施加到工件上进行磁粉探伤。对工件的观察和评价可在外磁场作用下进行，也可在中断磁场后进行。（2）剩磁法剩磁法是先将工件进行磁化，然后在工件上浇磁悬液，待磁粉聚集后再进行观察。这是利用材料剩余磁性进行检测的方法，故称为剩磁法。9.磁粉检测设备分类分为固定式、移动式、便携式10.什么是涡流？当线圈中通过交变电流时，在线圈周围产生交变磁场，当此交变磁场相对导体运动时，导体中会感应出蜗状流动的电流。11.涡流检测原理原理：将载有交变或脉冲电流的试验线圈靠近导电工件时，在工件表面内电磁感应产生涡电流，而感生的涡电流又产生磁场，反作用于原试验线圈的磁场，形成叠加磁场。当工件内有缺陷时，涡电流因流动途径的变化，使涡电流磁场也相应变化，经试验线圈检出异常磁场的变化量，可获得缺陷的信息。12.涡流检测优点和局限性优点：1、涡流检测时线圈不需与被测物直接接触。2、检测结果可以直接以电信号输出，故可用于自动化检测。3、由于实行非接触式检测，所以检测速度很快。4、适用范围较广，除可用于检测缺陷外，还可用于检测材质的变化、形状与尺寸的变化等。局限性：1、不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷，对表面下较深部位的缺陷检测困难。2、检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。除检测项目外，试件材料的其它因素一般也会引起输出的变化，成为干扰信号。3、难以直接从检测所得的显示信号来判别缺陷的种类。4、不能用于非导电材料。第第七七章章无无损损检检测测技技术术1.射线检测的含义射线检测是利用各种射线对材料的透射性能及不同材料对射线的吸收、衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察的，是一种行之有效而又不可缺少的检测材料或零件内部缺陷的手段，在工业上广泛应用。2.射线检测的特点：①可直接观察零件内部缺陷的影像，对缺陷进行定性、定量、定位的分析；②适用于几乎所有的材料，对零件几何形状及表面粗糙度均无严格要求；③射线底片能长期存档备查，便于分析事故原因；④射线对人体有害，需要有保护措施；⑤设备复杂昂贵，检测费用高。3.Χ射线检测的基本原理检测原理：当射线通过被检物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线的吸收能力不同，一般情况是通过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因此可以通过检测透过被检物体后射线强度的差异来判断被检物体中是否有缺陷存在。4.Χ射线检测的方法检测方法：目前工业上主要有照相法、电离检测法、荧光屏直接观察法、电视观察法等。照相法：Χ射线检测常用的方法是照相法，即利用射线感光材料（射线胶片）放在被透照试件的背面接受透过试件后的Χ射线。胶片曝光后经暗室处理，就会显示出物体的结构图像。根据胶片上影像的形状及其黑度的不均匀程度，就可以评定被检测试件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、大小和位置。电离检测法：当射线通过气体时与气体分子撞击，有的气体分子失去电子成为正离子，有的气体分子得到电子成为负离子，此即气体的电离效应。电离效应将会产生电离电流，电离电流的大小与射线的强度有关。如果将透过试件的X射线通过电离室测量射线强度，就可以根据电离室内电离电流的大小来判断试件的完整性。这种方法对缺陷性质的判别较困难，只适用于形状简单、表面工整的工件，应用较少。荧光屏直接观察法：将透过试件的射线投射到涂有荧光物质的荧光屏上时，在荧光屏上会激发出不同强度的荧光来，利用荧光屏上的可见影像直接辨认缺陷。这种方法成本低，适用于形状简单、要求不严格的产品的检测。电视观察法：荧光屏直接观察法的发展，将荧光屏上的可见影像通过光电倍增管增强图像，再通过电视设备显示。这种方法检测灵敏度比照相法低，对形状复杂的零件检测困难。5渗透检测定义及应用范围渗透检测，又称渗透探伤，是一种表面无损检测方法，利用液体的毛细管作用，将渗透液渗入固体材料表面开口缺陷处，再通过显像剂将渗入的渗透液析出到表面显示缺陷的存在。应用范围：一般着色渗透检测在特种设备行业及机械行业里应用较为广泛；特种设备行业包括锅炉，压力容器，压力管道等承压设备，以及电梯，起重机械，客运索道，大型游乐设施等机电设备。荧光渗透检测在航空，航天，兵器，船艇，原子能等国防工业领域中应用最为广泛。6.渗透检测原理将零件表面的开口缺陷看作是毛细管或毛细缝隙。由于所采用的渗透液都是能润湿零件的，因此渗透液在毛细作用下能渗入表面缺陷中去，使缺陷附近的表面有所不同。此时可以直接进行观察而如果使用显像剂进行显像，灵敏度会大大提高。显像过程也是利用渗透的作用原理。显像剂是一种细微粉末，显像剂微粉之间可形成很多半径很小的毛细管，这种粉末又能被渗透液所润湿，所以当清洗完零件表面多余的渗透液后，给零件的表面敷散一层显像剂，根据毛细现象，缺陷中的渗透液就容易被吸出，形成一个放大的缺陷显示。7渗透探伤常用方法1)着色渗透探伤法：此法是利用某些渗透性很强的有色油液进行渗透，然后利用显像剂图层吸附后，以鲜明的颜色将缺陷显示出来。2)荧光渗透探伤法：此方法是采用含有某些荧光物质且渗透性很强的荧光油液进行渗透，然后利用显像剂吸附并通过紫外灯照射后，产生荧光的方式来显示缺陷。3)溶剂清洗型渗透探伤法：此方法不用乳化剂，而是直接用溶剂清洗工件表面。4)后乳化型渗透探伤法：此方法的渗透液无乳化剂，用水不能直接洗净零件表面的残存渗透液，在渗透后在被检测工件表面施加乳化剂才能用水清洗。5)水洗型渗透探伤法：此方法是其渗透液内含有一定的乳化剂，零件表面残存渗透液可直接用水洗净，可进一步分为水基型和自乳化型。8渗透检测优缺点优点：原理简单，操作容易，方法灵活，灵敏度高，适应性强缺点：工艺程序复杂，不能发现非开口缺陷，污染重，表面要求高9.渗透检测工艺1）前处理为得到良好的检测效果，首要条件是使渗透液充分浸入缺陷内。预先消除可能阻碍渗透、影响缺陷显示的各种原因的操作称为前处理。它是影响缺陷检出灵敏度的重要基本操作。轻度的污物及油脂附着等可用溶剂洗净液清除。如果涂料、氧化皮等全部覆盖了检测部位的表面，则渗透液将不能渗入缺陷。材料或工件表面洗净后必须进行干燥，除去缺陷内残存的洗净液和水等，否则将阻碍渗透或者使渗透液劣化。2）渗透渗透就是使渗透液吸入缺陷内部的操作。为达到充分渗透，必须在渗透过程中一直使渗透液充分覆盖受检表面。实际工作中，应根据零件的数量、大小、形状以及渗透液的种类来选择具体的覆盖方法。一般情况下，渗透剂的使用温度为15～40℃。根据零件的不同要求发现的缺陷种类不同、表面状态的不同和渗透剂的种类不同选择不同的渗透时间，一般渗透时间为5～20min。渗透时间包括浸涂时间和滴落时间。对于有些零件在渗透的同时可以加载荷，使细小的裂缝张开，有利于渗透剂的渗入，以便检测到细微的裂纹。3）清洗在涂敷渗透剂并保持适当的时间之后，应从零件表面去除多余的渗透剂，但又不能将已渗入缺陷中的渗透剂清洗出来，以保证取得最高的检验灵敏度。水洗型渗透剂可用水直接去除，水洗的方法有搅拌水浸洗、喷枪水冲洗和多喷头集中喷洗几种，应注意控制水洗的温度、时间和压力大小。后乳化型渗透剂在乳化后，用水去除，要注意乳化的时间要适当，时间太长，细小缺陷内部的渗透剂易被乳化而清洗掉；时间太短，零件表面的渗透剂乳化不良，表面清洗不干净。溶剂去除型渗透剂使用溶剂擦除即可。4）干燥干燥的目的是去除零件表面的水分。溶剂型渗透剂的去除不必进行专门的干燥过程。用水洗的零件，若采用干粉显示或非水湿型显像工艺，在显像前必须进行干燥；若采用含水湿型显像剂，水洗后可直接显像，然后进行干燥处理。干燥的方法有：用干净的布擦干、用压缩空气吹干、用热风吹干、热空气循环烘干等。5）显像显像就是用显像剂将零件表面缺陷内的渗透剂吸附至零件表面，形成清晰可见的缺陷图像。根据显像剂的不同，显像方式可分为干式、水型和非水型。零件表面涂敷的显像剂要施加均匀，且一次涂敷完毕，一个部位不允许反复涂敷。6）检验在着色检验时，显像后的零件可在自然光或白光下观察，不需要特别的观察装置。在荧光检验时，则应将显像后的零件放在暗室内，在紫外线的照射下进行观察。对于某些虚假显示，可用干净的布或棉球沾少许酒精擦拭显示部位；擦拭后显示部位仍能显示的为真实缺陷显示，不能再现的为虚假显示。检验时可根据缺陷中渗出渗透剂的多少来粗略估计缺陷的深度。7）后处理渗透检测后应及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂清洗干净。对于多数显像剂和渗透液残留物，采用压缩空气吹拂或水洗的方法即可去除；对于那些需要重复进行渗透检测的零件、使用环境特殊的零件，应当用溶剂进行彻底清洗。齿轮故障诊断复习题1.常见的齿轮的失效形式有哪些？齿的断裂、齿的磨损、齿面疲劳（点蚀、剥落）、齿面擦伤和划痕等2.齿轮常见故障类型及表现形式A）粘着磨损、B)磨粒磨损与划痕、C)腐蚀磨损、D）烧伤、E）齿面胶合3.齿轮故障诊断方法有哪些？功率谱分析法边频带细化分析法倒频谱分析法时域同步平均法自适应消噪技术4.应用功率谱分析齿轮故障时，频率轴横坐标采取线性坐标还是对数坐标比较好？为什么？线性坐标效果要好得多齿轮系统由于有较多的边频成分，采用线性坐标（恒带宽）会更有效。5.齿轮的特征频率计算公式是什么？6.描述调制现象和边频带产生的原因。在生产条件下很难直接检测某一个齿轮的故障信号，一般是在轴承、箱体有关部位测量。当齿轮旋转时，无论齿轮发生了异常与否，齿的啮合都会发生冲击啮合振动，其振动波形表现出振幅受到调制的特点，甚至既调幅又调频。齿面压力波动、齿轮偏心、齿轮转速不均匀，不仅产生调幅现象，也会引起频率调制，其结果是在谱上得到一个调幅与调频综合形成的边频带7.功率谱分析在齿轮故障诊断中的作用如何？功率谱分析可确定齿轮振动信号的频率构成和振动能量在各频率成分上的分布，是一种重要的频域分析方法。8.边频带分析一般从哪两方面进行？一般从两方面进行边频带分析，一是利用边频带的频率对称性，找出fz±nfr（n=1、2、3…）的频率关系，确定是否为一组边频带。如果是边频带，则可知道啮合频率ƒZ和调制信号频率ƒr。二是比较各次测量中边频带幅值的变化趋势8调频和调幅是什么？调幅现象：由于齿面载荷波动对幅值的影响造成的，调幅的一个原因是齿轮偏心，此时的调制频率为齿轮的回转频率。当在齿轮上有一个齿存在局部缺陷时，相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制，脉冲的长度等于齿的啮合周期；调频现象：齿面压力波动、齿轮偏心、齿轮转速不均匀，不仅产生调幅现象，也会引起频率调制，其结果是在谱上得到一个调幅与调频综合形成的边频带9齿轮箱不同部件故障的振动特征滚动轴承的故障及诊断技术(1)滚动体类型有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子和球面滚子等(2)滚动轴承的故障形式1.疲劳点蚀和疲劳剥落2.保持架破损3.蠕变4.电蚀5.磨损6.胶合7.烧伤8.锈蚀9.破损10.压痕(3)疲劳点蚀和疲劳剥落现象：深沟球轴承的内圈滚道