《液壓與液力傳動》教案

1、冶金機(jī)械設(shè)備維修教案學(xué)習(xí)情景1：設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷授課日期授課時(shí)數(shù)2授課形式頭腦風(fēng)暴法模塊四噪聲監(jiān)測與診斷教學(xué)目的1、理解噪聲測量機(jī)理。2、掌握噪聲診斷技術(shù)及應(yīng)用。3、訓(xùn)練學(xué)生處理實(shí)際設(shè)備診斷能力。4、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識、職業(yè)責(zé)任感及自學(xué)能力。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：噪聲測量機(jī)理難點(diǎn)：噪聲監(jiān)測與診斷的實(shí)際運(yùn)用課外作業(yè)閱讀專業(yè)雜志及書籍，多參加實(shí)際鍛煉課后體會講授方法得當(dāng)，層次分明，重點(diǎn)突出，啟發(fā)思維，互動良好授課主要內(nèi)容或綱要使用教具、掛圖或其它教學(xué)手段時(shí)間分配課程介紹、學(xué)習(xí)要求： 噪聲監(jiān)測與診斷是常用的故障診斷技術(shù)之一。通過學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生針對冶金機(jī)電設(shè)備的常用零件進(jìn)行噪聲監(jiān)測，能合理確定診斷策略，

2、選取恰當(dāng)?shù)脑\斷方法，并能熟練使用各種常見檢測儀器?？偨Y(jié)1、講解了噪聲測量基礎(chǔ)知識。2、電動機(jī)噪聲監(jiān)測的實(shí)例。布置作業(yè)1、 噪聲監(jiān)測原理及方法。演示文檔（PPT）、機(jī)電設(shè)備載體、各類維修技術(shù)工器具和材料、技術(shù)資料引題5分鐘；授課40分鐘；實(shí)訓(xùn)30分鐘；總結(jié)5分鐘噪聲監(jiān)測與診斷 利用聲響判斷物品的質(zhì)量是人們常用的簡易方法。例如，維修人員用聽棒檢查軸承的運(yùn)行狀態(tài)，鐵路工人用手錘檢驗(yàn)車架以判斷其故障等，這些都是敲擊聲檢測法。在檢測蜂窩結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料缺陷時(shí)，也常采用這種方法。這些簡單的方法沿用至今，仍只是一種定性的故障檢測手段，需依賴于人的經(jīng)驗(yàn)和技巧，而現(xiàn)代的聲診斷技術(shù)已有了很大的發(fā)展。一、 噪聲測量聲

3、音的主要特征量是聲壓、聲強(qiáng)、頻率，質(zhì)點(diǎn)振速和聲功率等，其中聲壓和聲強(qiáng)是兩個(gè)主要參數(shù)，也是測量的主要對象。噪聲測量系統(tǒng)有傳聲器、放大器、記錄器和分析裝置等。傳聲器的作用是將聲壓信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，測量中常用電容傳聲器或壓電陶瓷傳聲器。由于傳聲器的輸出阻抗很高，所以需加前置放大器進(jìn)行阻抗變換。在兩放大器之間通常還插入帶通濾波器和計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，前者能夠截取某頻帶信號，對噪聲進(jìn)行頻譜分析；后者則可以獲得不同的計(jì)權(quán)聲級。輸出放大器的輸出信號必須經(jīng)檢波電路和顯示裝置，以讀出總聲級，A、B、C、D計(jì)權(quán)聲級計(jì)或各頻帶聲級。1、噪聲測量用的傳聲器傳聲器包括兩部分，一是將聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的聲接收器。聲接收器具有力學(xué)振

4、動系統(tǒng)，如振膜。傳聲器置于聲場中，聲膜在聲的作用下產(chǎn)生受迫振動。二是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。傳聲器依靠這兩部分，可以把聲壓的輸入信號轉(zhuǎn)換成電能輸出。傳聲器的主要技術(shù)指標(biāo)包括靈敏度（靈敏度級）、頻率特性、噪聲級及其指向特性等。傳聲器按機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的方式不同，分為電容式傳聲器（其結(jié)構(gòu)如圖41所示）、壓電式傳聲器（其結(jié)構(gòu)如圖42所示）和駐極體式傳聲器。電容式傳聲器一般配有精密聲級計(jì)。另外，傳聲器按膜片受力方式不同可分為壓強(qiáng)式、壓差式和壓強(qiáng)壓差復(fù)合式等類型。其中壓強(qiáng)式用的最多。 圖4-1 電容式傳聲器結(jié)構(gòu)簡圖 圖4-2 壓電式傳聲器結(jié)構(gòu)簡圖 1絕緣體 2殼體 3靜壓力 1金屬薄膜 2后極板

5、 3壓電晶體 平衡孔 4后極板 5膜片 4壓力平衡毛細(xì)管 5輸出端2、聲級計(jì)噪聲測量主要是測量聲壓級。聲級計(jì)是噪聲測量中最常用、最簡單的測試儀器，聲級計(jì)由傳感器、放大器、衰減器計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、均方根檢波電路和電表組成。如圖4-3 所示為其工作原理方框圖。聲壓信號輸入傳聲器后，被轉(zhuǎn)換為電信號。當(dāng)信號微小時(shí)，經(jīng)過放大器放大；若信號較大時(shí)，則對信號加以衰減。輸出衰減器和輸出放大其的作用與輸入衰減器和輸入放大器相同，都是將信號衰減或放大。為提高信噪比，保持小的失真度和大的動態(tài)范圍，將衰減器和放大器分成兩組，輸入/出衰減器和輸入/出放大器，并將輸出衰減器再分成兩部分，以便匹配。為使所接受的聲音按不同頻率分別有

6、不同程度的衰減，在聲級計(jì)中相應(yīng)地設(shè)置了3個(gè)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)可直接讀出聲級數(shù)值。經(jīng)最后的輸出放大器放大的信號輸入到檢波器中檢波，并由表頭以分貝指示出有效值。 圖4-3 聲級計(jì)工作原理3、聲強(qiáng)測量聲強(qiáng)測量具有許多優(yōu)點(diǎn)，用它可判斷噪聲源的位置，求出噪聲發(fā)射功率，可以不需要在聲室、混響室等特殊聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行。聲強(qiáng)測量儀由聲強(qiáng)探頭、分析處理儀器及顯示儀器等部分組成。聲強(qiáng)探頭由兩個(gè)傳聲器組成，具有明顯的指向特性。聲強(qiáng)測量儀可以在現(xiàn)場條件下進(jìn)行聲學(xué)測量和尋找聲源，具有較高的使用價(jià)值。 4、聲功率測量單位時(shí)間內(nèi)聲源向周圍發(fā)出的總能量稱之為聲功率，它與聲強(qiáng)成反比。由聲功率的定義可知，當(dāng)聲源被測量表面包圍時(shí)

7、，聲源聲功率等于包圍聲源的面積乘以通過此表面的聲強(qiáng)通量。因此，可以用測量聲強(qiáng)的方法計(jì)算聲源聲功率。當(dāng)聲源放在某封閉測量表面以外時(shí)，通過此封閉表面的凈聲強(qiáng)通量等于零。所以，凡是在封閉測量表面以外的聲源，對封閉表面內(nèi)聲源的聲功率沒有影響。用聲強(qiáng)測聲源聲功率的精度能滿足要求，但頻率要在探頭所推薦的使用范圍內(nèi)。二、噪聲源與故障源識別在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，聽到的聲音一般為噪聲，噪聲有兩類：一類是指一些不規(guī)則的、間歇的或隨機(jī)的聲波；另一類是指不希望有的擾動或干擾聲音，有時(shí)也包括那些在有用頻帶內(nèi)任何不需要的干擾。在人們所處的某一環(huán)境中所有噪聲的總和稱為環(huán)境噪聲。當(dāng)觀測研究某聲源時(shí)，凡與該聲源信號存在與

8、否無關(guān)的一切干擾，統(tǒng)稱為背景噪聲。噪聲識別的方法很多，利用聲音和噪聲的測量與分析進(jìn)行機(jī)器設(shè)備監(jiān)測及診斷的主要方法有下列幾種：1、通過簡易診斷技術(shù)的評估法這種方法可以通過人的聽覺系統(tǒng)主觀判斷噪聲源的頻率和位置，估計(jì)機(jī)器運(yùn)行是否正常；或者借助于傳聲器、放大器、聲級計(jì)對機(jī)器進(jìn)行近場掃描測量和表面振速分析，以尋找機(jī)器的噪聲源和主要發(fā)聲部位。這種方法可用于機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的一般識別和精密診斷的粗定位。它的不足之處在于鑒別能力因人而異，需要有較豐富的經(jīng)驗(yàn)，也無法對噪聲源作定量的量度。2、表面振速測量法對于無衰減平面余弦行波來說，從表面質(zhì)點(diǎn)的振動速度可以得到一定面積的振動表面輻射的聲功率。為了對輻射表面采取有效

9、的降噪措施，需要知道輻射表面上各點(diǎn)輻射聲能的情況，以便確定主要輻射點(diǎn)，采取針對性的措施。這時(shí)可以將振動表面分割成許多小塊，測出表面各點(diǎn)的振動速度，然后畫出等振速線圖，從而可形象地表達(dá)出聲輻射表面各點(diǎn)輻射聲能的情況以及最強(qiáng)的輻射點(diǎn)。3、頻譜分析法與振動診斷方法一樣，頻譜分析是識別聲源的重要方法，特別是對噪聲頻譜的結(jié)構(gòu)和峰值進(jìn)行分析，可求得峰值及對應(yīng)的特征頻率，進(jìn)而尋找發(fā)生故障的零件、部件及故障原因。對于往復(fù)機(jī)械或旋轉(zhuǎn)機(jī)械，一般都可以在它們的噪聲頻譜信號中找到與轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的基波和諧波峰值及其頻率值，以識別主要噪聲源。當(dāng)峰值頻率為好幾個(gè)零件、部件共有時(shí)，就要結(jié)合其他方法，才能識別和區(qū)別研

10、究哪個(gè)零件、部件是主要噪聲源。4、聲強(qiáng)法近年來用聲強(qiáng)來識別噪聲源的研究發(fā)展很快，這是因?yàn)槁晱?qiáng)探頭具有明顯的指向特性。聲強(qiáng)法測量對聲學(xué)環(huán)境沒有特殊要求，并可在現(xiàn)場作近場測量，既方便又迅速，可以為維修管理和改進(jìn)機(jī)器設(shè)計(jì)提供詳細(xì)而有用的信息。三、噪聲監(jiān)測與診斷實(shí)例電動機(jī)噪聲監(jiān)測：某大型感應(yīng)電動機(jī)的噪聲比出廠初期增大了，用一般聲級計(jì)也可以測聲壓級，但無法查明其原因，而用對噪聲信號進(jìn)行功率譜分析可明確噪聲增加的原因和故障部位。圖4-4為噪聲測量分析簡圖。 圖4-4 電動機(jī)噪聲測量分析系統(tǒng) 圖4-5 功率譜圖1ch：聲級計(jì)；2ch：NP-300型加速度傳感器；電動機(jī)轉(zhuǎn)速：512轉(zhuǎn)/min；電源頻率：600HZ。圖4-5是功率譜分析的結(jié)果：圖上半部分為結(jié)構(gòu)振動信號x1(t)的功率譜S1（f）；圖下半部分為電動機(jī)噪聲信號x2(t)的功率譜S2（f）。觀測噪聲信號功率譜圖，有三個(gè)明顯的峰值，這三個(gè)分量分別為120Hz、490Hz和1370Hz，其中120Hz正好是電源頻率60Hz的二倍，顯然