机械故障诊断技术考查卷及答案

《机械故障诊断技术》考查试卷一、填空：（每空1分，共40分）1、故障诊断的基础是建立在的原理上的。

2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：1）是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为和；2）是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为、、、、。

3、按照振动的动力学特性分类，可将机械振动分为三种类型：、、。

4、与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的。

5、在非线性机械系统内，由非震荡能量转换为震荡激励所产生的振动称为。

6、构成一个确定性振动有三个基本要素，即、和位。

7、安装加速度传感器时，在安装面上涂一层硅胶的目的是。

8、磁电式速度传感器有和两种。

9、在选择速度传感器时首先要注意，其次要注意是。

10、当采用模/数转换测量时，决定鉴相脉冲的最低采样频率。

11、对模拟信号隔离而使用的隔离放大器有哪两种类型：一种是，另外一种是。

12、对于大多数的机器设备，最佳参数是，这是很多诊断标准采用该参数的原因，也有些标准根据设备的低、高频工作状态，分别选用和。

13、直流电动机的故障特征可归纳为：（1）转动频率fr的振动明显，则。

（2）2fr振动明显，则。

（3）槽频率fz以及边频带fz+-fr的振动明显则。

（4）fz和fn接近则。

（5）高频fc明显则。

14、圆柱齿轮精度主要包括、、、。

15、滚动轴承的游隙主要包括、、。

二、简答：（30分）1、自激振动有什么特点？（5分）2、能用电压式加速传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？（5分）3、简述速度传感器的工作原理。

（5分）4、转子-轴系统的稳定性是指什么？如何判断其稳定性？（5分）5、旋转机械常见的故障有哪些？（5分）6、简述转子的不平衡振动机理。

（5分）三、综合题：1、分析滚动轴承常见的失效形式有哪些？分别简要介绍失败原因。

（10分）2、试分析转子轴系不对中故障可分为哪几类？其主要故障特征有哪些？如何甄别？（10分）4、机械振动按照动力学特征分为几种类型，各有什么特征？（10分）标准答案一、填空：1、能量耗散；2、简易诊断法、精密诊断法；直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。

3、自由振动和固有频率、强迫振动与共振、自激振动。

4、固有频率5、自激振动。

6、三、振幅S、频率f或w、相8、增加不平整安装表面的连接可靠性。

9、绝对式、相对式。

10、传感器的最低工作频率，传感器的灵敏度。

11、鉴相标记宽度。

12、变压器耦合方式利用线性耦合器再加相应补偿的方式。

18、速度，振幅（位移），加速度。

21、（1）有转子不平衡、轴弯曲等机械异常。

（2）轴不对中等安装方面的异常。

（3）有包括电路异常的电气故障可能。

（4）说明设计不合理。

（5）可能线圈绝缘磨损或线圈的压条松动。

24、传递运动准确性精度、传动的平稳性精度、接触精度、齿侧间隙。

25、轴承的径向游隙、轴承的轴向游隙、轴承的轴向间隙。

二、简答题：1、自激振动有什么特点？答：1）、随机性；2）、振动系统非线性特征较强时才足以引发自激振动，使振动系统所具有的非周期能量转换为系统振动能量；3）、自激振动与转速不成比例；4）、转轴存在异步涡动；5）、振动波形在暂态阶段有较大的随机振动成分，而稳态时，波形是规则的周期振动，与一般的强迫振动近似的正弦波有区别。

2、能用电压式加速传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？答：不能，压电式加速度传感器依赖质量块的惯性力产生对产生对压电晶体的作用力。

由于在静止状态或者变化缓慢状态下，惯性力为零，因此，它只能用于动态测量。

3、简述速度传感器的工作原理。

答：速度传感器利用电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电势输出，它工作时不需要电源，而是直接从被测件吸取机械能量并转换成电信号输出，属发生器型变换器。

4、转子-轴系统的稳定性是指什么？如何判断其稳定性？答：转子-轴承系统稳定性是指转子在受到某种小干扰后能否随时间的推移而恢复原来状态的能力，也就是说扰动响应能否随时间增加而消失。

如果响应随时间增加而消失则转子系统是稳定的，反之则系统失稳。

5、旋转机械常见的故障有哪些？答：1）、转子-轴承系统不稳定；2)、转子不平衡振动;3)、转子、联轴器不对中振动;4)、转轴弯曲故障;5)、转轴横向裂纹故障;6）、连接松动故障；7）、碰摩故障;8）、喘振。

6、简述转子的不平衡振动机理。

答：旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运行中的冲蚀和沉淀等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程度的偏心距。

偏心距较大时，静态下所产生的偏心力矩大于摩擦阻力矩，表现为某一点始终恢复到水平放置的转子下部，其偏心力矩小于摩擦力矩的区域内，成为静不平衡。

偏心距较小时，不能表现出静不平衡的特征，但是在转子旋转时表现为一个转动频率同步的离心力矢量，离心力F=Mew2.，从而激发转子的振动，这种现象称之为动不平衡。

静不平衡的转子由于偏心距e较大，表现出更为强烈的东不平衡振动。

三、综合题：1、滚动轴承常见的失效形式有哪些？分别简要介绍失败原因。

答：1、磨损失效（在滚动轴承运转中，滚动体和套圈之间均存在滑动，引起零件接触面的磨损）；2、疲劳失效（滚动体或套圈表面由于接触载荷的反复作用，产生疲劳应力，也可能是由于润滑不良或者强迫安装引起的疲劳失效）；3、腐蚀失效（化学腐蚀，电腐蚀，微振腐蚀）；4、塑变失效（由于滚动轴承受载，在滚动体和滚到接触面处产生塑性变形）；5、断裂失效（运行时载荷过大、转速过高、润滑不良或装备不善而产生过大热应力，或由于磨削或热处理不当导致）；6、胶合失效（保持架的材料粘附到滚子上而形成胶合）{轴承转速小于1r/min 时，轴承的损坏形式主要是塑性变形。

转速大于10r/min 时，轴承的损伤形式主要如下：1、疲劳剥落（点蚀）：滚动体在滚道上由于反复承受载荷，工作到一定时间后，首先在接触表面一定深度处形成裂纹（该处的切应力最大），然后逐渐发展到接触表面，使表面层金属呈片状剥落下来，形成剥落凹坑，这种现象称为疲劳剥落。

疲劳剥落使轴承在工作时发生冲击性振动。

在正常工作条件下，疲劳剥落是轴承失效的主要原因。

2 、磨损或擦伤：滚动体与滚道之间的相对运动，以及外界污物的侵入，是轴承工作面产生磨损的直接原因。

润滑不良，装配不正确，均会加剧磨损或擦伤。

3、锈蚀和电蚀：锈蚀是由于空气中或外界的水分带入轴承中，或者机器在腐蚀性介质中工作，轴承密封不严，从而引起化学腐蚀。

锈蚀产生的锈斑使轴承工作表面产生早期剥落，而端面生锈则会引起保持架磨损。

电蚀主要是转子带电，在一定条件下，电流击穿油膜产生电火花放电，使轴承工作表面形成密集的电流凹坑。

4 、断裂：轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种损坏形式，这主要是由于轴承超负荷运行、金属材料有缺陷和热处理不良所引起的。

转速过高，润滑不良，轴承在轴上压配过盈量太大以及过大的热应力会引起裂纹和断裂。

除上述故障形式之外，还有装配不当、机械冲击和反复换向等原因会引起保持架的摩擦和断裂。

保持架与内、外圈摩擦，发出噪声和振动，严重时卡死滚动体，滚动体在滚道上以滑动代替滚动，结果是摩擦发热，温度迅速升高，烧毁轴承。

此外，润滑剂不足，高速、高温、重载，将导致接触表面的胶合和回火变形。

}2、转子轴系不对中故障可分为哪几类？其主要故障特征有哪些？如何甄别？答：轴系不对中可分为三种：平行不对中、交叉不对中、组合不对中。

主要故障特征如下：1、不对中所出现的最大振动往往表现在紧靠联轴节两端的轴承上。

2 、轴承的振动幅值随转子负荷的增大而增高。

3、平行不对中主要引起径向振动，角度不对中主要引起轴向振动。

4 、不对中使刚性联轴节两侧的转子振动产生相位差。

5、对于刚性联轴节，平行不对中易激起2 倍转速频率的径向振动，同时也存在工频（转速频率）和多倍频的振动成分。

角度不对中易激起工频轴向振动，同时也存在多倍频振动。

6、转子之间的不对中，由于在轴承不对中方向上产生了一个预加载荷，轴颈运动的轴心轨迹形状为椭圆形。

随着预加载荷的增大，轴心轨迹形状将变为香蕉形、“8”字形或外圈中产生一个内圈等形状。

7、在全息图中2 、4 倍频椭圆较扁，并且两者的长轴近似垂直。

3、滚动轴承最常见的失效形式有哪些？分别简要介绍失效原因。

答：1、4、机械振动按照动力学特征分为几种类型，各有什么特征？答：分为三种类型（特征可能不对）1、自由振动与固有频率：这种振动靠初始激励一次性获得振动能量，历程有限，一般不会对设备造成破坏，不是现场设备诊断必须考虑的因素。

这种振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体自身固有的。

2、强迫振动和共振：强迫振动过程不仅与激振力的性质（激励频率和振幅）有关，而且与物体自身固有特性（质量、弹性刚度、阻尼）有关。

3、自激振动：特性1、随机性2、振动系统非线性特征较强，即系统存在非线性阻尼元件、非线性刚度元件时才足以引发自激振动，使振动系统所具有的非周期能量转为系统振动能量、3、自激振动频率与转速不成比例，一般低于转子工作频率，与转子第一临界转速相符合。

4、转轴存在异步涡动。

5、振动波形在暂态阶段有较大的随机成分，而稳态时，波形是规则的周期振动。

（第二章第9页）。