機械故障診斷-第8,9,10章

1、11. 超聲技術的原理彈性波：依靠彈性介質中的質點傳播的機械振動；次聲波：（fW1時，反射系數接近1 ，即全反射；當超聲波在一個不同介質形成的界面上傳播，有反射現象、折射現象和波形轉換。超聲波的折射服從于斯涅爾定律。如下圖1、超聲技術的原理41、超聲技術的原理52. 超聲技術的方法2.1 敲擊聲測試法： 常在檢測蜂窩結構與覆蓋材料間的脫膠或其他缺陷中使用。 原理：用標準的試棒敲擊所檢測的部位，根據發(fā)出的敲擊聲 用人耳來判斷結構的完整性。2.2 回波脈沖法： 一般采用一個探頭發(fā)射和接收反射回來的超聲波。用這種 方法主要是記錄介質中缺陷表面反射回來的超聲波。對于 原材料中的缺陷，可以測量發(fā)射脈沖時

2、間和反射脈沖時間 的比值來確定發(fā)射界面到反射界面之間的距離。 回波脈沖法的靈敏度取決于：2.3 穿透傳輸法：2、超聲技術的方法62.4 共振測試法： 是根據共振原理來測量試件厚度的。當試件的厚度等于超聲脈沖波長的一定倍數時，在試件的兩個側壁間超聲能量將產生振蕩。如下圖：2、超聲技術的方法72、超聲技術的方法83.1 管壁腐蝕監(jiān)測3、超聲檢測技術舉例93、超聲檢測技術舉例2、鑄鍛件缺陷的檢測103、超聲檢測技術舉例113、超聲檢測技術舉例3、活塞裂紋現場診斷123、超聲檢測技術舉例4、關鍵件在線檢測13聲發(fā)射現象：金屬材料由于內部晶格的位錯、晶界滑移，或者由于 內部裂紋的發(fā)生和發(fā)展，均要釋放彈性

3、波。聲發(fā)射與多數無損檢查方法區(qū)別： 1.多數無損檢查方法是射線穿透檢查，被檢零件處于靜止、被動狀態(tài)；而聲發(fā)射是動態(tài)檢查，只有被檢零件受到一定載荷，有開放性裂紋發(fā)生和發(fā)展的前提下才會有聲發(fā)射可以接收。 2.多數無損檢查方法是射線一定途徑穿透試件，而聲發(fā)射是試件本身發(fā)射的彈性波，由傳感器加以接收，因此，接收到的信號，其幅值、相位、頻率不能直接表征聲發(fā)射源發(fā)出的信號。4、聲發(fā)射技術14由于考慮到傳感器與被檢件間的聲耦合問題、傳感器在聲發(fā)射頻帶內的頻響特性，以及信號源和傳感器之間的傳遞通道及其相應的傳遞函數三個因素使得信號畸變。4、聲發(fā)射技術15聲發(fā)射技術主要應用場合：4、聲發(fā)射技術16第九章 紅外檢

4、測技術 紅外線：在太陽光譜中，位于紅光光譜之外的區(qū)域里，存在著一種看不見的、具有強烈熱效應的輻射波。稱為紅外線。1、紅外光譜輻射、紅外光譜輻射 當能量狀態(tài)由高級向低級躍遷時就會輻射出電磁波，以光子的形式將能量帶走。如果能量為E1-E0，則輻射的頻率v為：1的物體稱為黑體；一般的物體117黑體光譜輻射通量密度的分布規(guī)律，由普朗克定律給出：1 基本原理181 基本原理19 圖9-2的縱坐標為紅外線穿透1海里的透射率，橫坐標為波長。可見大氣有三個窗口。分別對應波長為12.5m、35m和815m的紅外輻射波長2、紅外探測器、紅外探測器目前紅外探測器可分為熱敏探測器和光子探測器兩大類。熱敏探測器是利用半

5、導體薄膜受輻射加熱時電阻發(fā)生變化的原理而做成的。由于紅外探測器使敏感元件的溫度升高過程比較慢，所以探測器的響應時間比較長。 光子探測器是一種半導體器件，當光子投射到這類半導體材料上時，電子空穴對便分離，產生電信號，其對紅外輻射響應時間短。缺點是光譜的響應范圍有限。1 基本原理203、紅外成像、紅外成像 紅外成像可分為主動式和被動式兩種。 主動式紅外成像是用一紅外輻射源照射物體，利用被反射的紅外輻射攝取物體的像，如圖9-5所示。 被動式紅外成像是利用物體自身發(fā)射的紅外輻射攝取物體的象。通常，被動式稱為熱象。熱象儀的原理如圖9-6所示。1 基本原理211 基本原理222 紅外診斷應用之一溫度檢測紅

6、外測溫儀的原理如圖9-9所示。1、機床主軸箱溫升對熱變形影響的檢測、機床主軸箱溫升對熱變形影響的檢測232、金屬膠接結構特性檢測、金屬膠接結構特性檢測2 紅外診斷應用之一溫度檢測243、磨削溫度檢測、磨削溫度檢測降低。磨削火花溫度的變化規(guī)律和磨削溫區(qū)溫度的變化規(guī)律是一致的。因此，可用紅外測溫儀測得的信號對磨削溫度和工作表面質量進行在線控制。2 紅外診斷應用之一溫度檢測252 紅外診斷應用之一溫度檢測4、火車車軸箱不停車溫度檢測、火車車軸箱不停車溫度檢測 可利用紅外測溫儀，放置在鐵路兩側，當火車通車時，車軸的軸箱逐個掃過探測器的現場，每個車軸箱依次給探測器一次紅外輻射，使之產生電脈沖，如果某一軸

7、箱溫度過高。就可以判斷脈沖對應位置的車軸箱發(fā)生了故障，然后進行相應的檢查，防止出現重大事故。5、超音速風洞溫度檢測、超音速風洞溫度檢測 圖9-13是風洞試驗裝置工作示意圖。從噴嘴里噴出的高速空氣流，模擬試驗模型在空氣中高速飛行條件，熱象儀通過一紅外輻射的塑料窗，對準風洞模型。這樣可以看到模型個部分表面的受熱情況并讀出溫度值，為改進設計制造提供依據。263 紅外診斷應用之二無損缺陷探查紅外無損缺陷探查可分為主動探查和被動探查兩類。1、紅外無損缺陷主動探查主要探查是用外部熱源對被檢測物體進行加熱，在加熱的同時或以后，測量被查物體表面表面溫度或溫度分布。加熱物體時，熱量將沿表面流動，如果物體無缺陷，

8、熱流將是均勻的；如果物體無缺陷，熱流將是均勻的；如果有缺陷存在，熱流特性將改變，形成熱不規(guī)則區(qū)，從而可發(fā)現缺陷所在。 圖9-14是單面法主動紅外探查的原理273 紅外診斷應用之二無損缺陷探查2、紅外無損缺陷被動探查 被動探查是將樣件加熱或冷卻，在一個顯著區(qū)別于室溫下保溫到熱平衡，然后用紅外輻射計或熱成像儀進行掃描的方法。其原理是利用被查物體自身輻發(fā)射的紅外輻射不同于環(huán)境紅外輻射的特點來檢測被查物體表面的溫度計溫度分布。28u整個油樣分析工作分為：采樣，檢測，診斷，預測和整個油樣分析工作分為：采樣，檢測，診斷，預測和處理。處理。u（1）采樣：從潤滑油中采樣，必須采集能反映當前）采樣：從潤滑油中采

9、樣，必須采集能反映當前機器中各個零部件運行狀態(tài)的油樣，具有代表性。機器中各個零部件運行狀態(tài)的油樣，具有代表性。u（2）檢測：對油樣進行分析，測定油樣中磨損殘渣）檢測：對油樣進行分析，測定油樣中磨損殘渣的數量和粒度分部，初步回答機器的磨損狀態(tài)，如正的數量和粒度分部，初步回答機器的磨損狀態(tài)，如正常磨損，異常磨損。常磨損，異常磨損。u（3）診斷：確定磨損零件和磨損的類型。）診斷：確定磨損零件和磨損的類型。u（4）預測：預測處于異常磨損狀態(tài)的機器零件的剩）預測：預測處于異常磨損狀態(tài)的機器零件的剩余壽命和今后的磨損類型。余壽命和今后的磨損類型。u（5）處理：確定維修的方式，維修的時間以及確定）處理：確定

10、維修的方式，維修的時間以及確定需要更換的零部件等。需要更換的零部件等。第十章 潤滑油油樣分析29u目前，常采用以下三種潤滑油樣分析方法。目前，常采用以下三種潤滑油樣分析方法。油樣油樣光譜光譜分析分析法法適用于適用于有色金有色金屬屬由于運轉初期由于運轉初期潤滑油供應瞬時中斷潤滑油供應瞬時中斷，摩擦副油膜破裂以致直接接觸摩，摩擦副油膜破裂以致直接接觸摩擦，出現局部高溫使低熔點的共晶擦，出現局部高溫使低熔點的共晶錫液珠自合金中析出。錫液珠自合金中析出。標準的標準的光譜分光譜分析儀析儀殘渣一殘渣一般小于般小于10m不能給出磨不能給出磨損殘渣的形損殘渣的形貌細節(jié)貌細節(jié)油樣鐵譜分析法使用廣泛將油樣按一定的

11、嚴格操作步驟稀釋在玻璃試管或玻璃片上，使之通過一個強磁場，在強磁場的作用下，大小不同的殘渣所能通過的距離不同，根據油樣中殘渣沉淀的情況即可判斷出機器零件磨損的程度。鐵譜譜分析儀,光學或電子顯微鏡殘渣粒度介于10-50m對于非鐵磁材料不夠敏感磁塞檢測法常用于飛機，輪船及其它一些部門用帶磁性的塞頭插入系統(tǒng)中的管道中，收集潤滑油中的殘渣，用肉眼直接觀察殘渣的大小，數量和形狀，判斷機器零件的磨損狀態(tài)。殘渣的顆粒尺寸大于50m10.1 油樣分析的步驟和原理30u 圖圖10-1中是燃氣輪機的潤滑系統(tǒng)。中是燃氣輪機的潤滑系統(tǒng)。 為了控制和監(jiān)測四個主軸承和增速為了控制和監(jiān)測四個主軸承和增速 齒輪箱這些關鍵部件

12、的磨損，在相齒輪箱這些關鍵部件的磨損，在相 應的通道上均裝有磁塞。在整個回應的通道上均裝有磁塞。在整個回 路中還裝有全流道殘渣敏感器。一路中還裝有全流道殘渣敏感器。一 旦回路中產生較大較多的殘渣，與旦回路中產生較大較多的殘渣，與 敏感器連接的電氣控制線路將立即敏感器連接的電氣控制線路將立即 開始動作，使主機停止運行。開始動作，使主機停止運行。u 圖圖10-2是殘渣敏感器。潤滑油以一是殘渣敏感器。潤滑油以一 定的油壓夾帶著磨損殘渣由切向進油口進入敏感器上部的貯油器。貯油定的油壓夾帶著磨損殘渣由切向進油口進入敏感器上部的貯油器。貯油器是倒圓錐形，使回旋的潤滑油與它所夾帶的殘渣分離。殘渣在底部沉器是

13、倒圓錐形，使回旋的潤滑油與它所夾帶的殘渣分離。殘渣在底部沉淀并通過底部的小孔進入敏感器內附著在磁塞端面上。當磁塞上的殘渣淀并通過底部的小孔進入敏感器內附著在磁塞端面上。當磁塞上的殘渣達到一定數量時，由于磁通量的改變使控制電路動作，依靠磁塞上凸輪達到一定數量時，由于磁通量的改變使控制電路動作，依靠磁塞上凸輪槽的作用使磁塞從敏感器旋出并報警。槽的作用使磁塞從敏感器旋出并報警。 10.1 油樣分析的步驟和原理31 要使采集的油樣可以反映當前機器的運行要使采集的油樣可以反映當前機器的運行 狀態(tài)，就要提高對零部件失效的指示效狀態(tài)，就要提高對零部件失效的指示效 率。如圖率。如圖10-5所示。所示。 失效指

14、示效率：失效指示效率：e=e1e2e3 因此，為了提高總的指示效率，應分別提高傳輸效率，捕捉效率和指因此，為了提高總的指示效率，應分別提高傳輸效率，捕捉效率和指示效率。示效率。10.1 油樣分析的步驟和原理充的32直直讀讀式式鐵鐵譜譜儀儀將油樣稀釋后注入傾斜安放的玻將油樣稀釋后注入傾斜安放的玻璃管中，在磁場的作用下油液夾璃管中，在磁場的作用下油液夾帶著殘渣向前流動，殘渣在玻璃帶著殘渣向前流動，殘渣在玻璃管中沉降的速度取決于本身的尺管中沉降的速度取決于本身的尺寸，形狀，密度和磁化率，以及寸，形狀，密度和磁化率，以及潤滑油的粘度，密度和磁化率等潤滑油的粘度，密度和磁化率等。當其它因素固定后，殘渣的沉。當其它因素固定后，殘渣的沉降速度與其尺寸的平方成正比，降速度與其尺寸的平方成正比，與殘渣進入磁場后離管底的高度與殘渣進入磁場后離管底的高度有關。有關。只能只能提供提供有關有關殘渣殘渣數量數量和大和大小的小的信息信息分析式鐵譜儀與直讀式鐵譜儀不同的是用玻璃片代替玻璃管，