机械故障诊断学试题及答案

机械故障诊断学作业 简答题部分

1. 简述通常故障诊断中的一般过程？

机械设备状态信号的特征的获取；故障特征的提取；故障诊断；维修决策的形成 2. 简述设备故障的基本特性。

3. 什么是轴颈涡动力？并用图示说明轴颈涡动力的形成。

4. 简述设备故障的基本特性。

5. 简述突发性故障的特点。

不能通过事先的测试或监控预测到的，以及事先并无明显征兆亦无发展过程的随机故障。 振动值突然升高，然后在一个较高的水平2，矢量域某一时刻发生突变，然后稳定。 6. 请详细分析一下，转子不对中的故障特征有哪些？ 1.故障的特征频率为基频的2倍；

2.由不对中故障产生的对转子的激励力随转速增大而增大。

3.激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大。 7. 请详细分析防止轴承发生油膜振荡的措施主要有哪些？ 改进转子设计，尽量提高转子的第一阶临界转速；

改进轴承型式、轴瓦与轴颈配合的径向间隙、承载能力、长径比和润滑油粘度等因素，使失稳转速尽量提高。

8. 设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要说明。 1o 事后维修

特点是“不坏不修，坏了才修”，现仍用于大批量的非重要设备。 2o 预防维修（定期维修）

在规定时间基础上执行的周期性维修,对于保障人身和设备安全，充分发挥设备的完好率起到了积极作用 。 3o 预知维修

在状态监测的基础上，根据设备运行实际劣化的程度决定维修时间和规模。预知维修既避免了“过剩维修”，又防止了“维修不足”；既减少了材料消耗和维修工作量，又避免了因修理不当而引起的人为故障，从而保证了设备的可靠性和使用有效性。

9. 监测与诊断系统应具备有哪些工作目标？监测与诊断系统的一般工作过程与步骤是怎

样的？

1) 能了解被监测系统的运行状态，保证其运行状态在设计约束之内； 2) 能提供机器状态的准确描述；

3) 能预报机器故障，防止大型事故产生，保证人民生命的安全。

故障诊断技术的实施过程主要包括：诊断文档建立和故障诊断实施 其中故障诊断技术在实施过程中包括以下几个关键的内容： 1o 状态信号采集 2o 故障特征提取 3o 技术状态识别 4o 维修决策形成。

10. 什么是转子的临界转速？挠性转子是如何定义的？

答：1） 当转子的转速达到横向振动的一阶自振频率时，将发生一阶共振，此时的转速即为临界转速。 2） 工作转速在临界转速以上的转子系统，称为挠性转子 11. 根据转子系统在坐标平面内发生的振动形式，转子的振动可分为哪几种？

答：根据转子系统在坐标平面内发生的振动形式，转子的振动可分为： 1o 横向振动——振动发生在包括转轴的横向平面内； 2o 轴向振动——振动发生在转轴的轴线方向上； 3o 扭转振动——沿转轴轴线发生的扭振。

旋转机械大多数故障所激发的振动为横向振动，是主要的研究对象 12. 转子的不平衡与旋转的不同轴引起的振动有什么特点？ 转子不平衡引起的振动有以下特点:

(1)振幅随转速的上升而增加; (2)振动频率与转子的旋转频率F相同; (3)振动方向以径向为主; (4)振动相位常保持一定角度。

旋转的不同轴其与不平体衡引起的振动的区别:对于不平衡,振幅的增大与转速的平方成正比;对于不同轴,振幅大为一常数,与转速的变化无关。

13. 什么是滑动轴承的油膜涡动与油膜振荡？油膜涡动、油膜振荡的振动特征是什么？油

膜涡动、油膜振荡发生在哪类机械？

转轴的转速在失稳转速以前转动是平稳的。当达到失稳转速后即发生半速涡动。随着转速升高、涡动角速度也将随之增加，但总保持着约等于转动速度之半的比例 关系，半速涡动一般并不剧烈。

当转轴转速升到比第一阶临界转速的2倍稍高以后，由于此时半速涡动的涡动速度与转轴的第一阶临界转速相重合即产生共振，表现为强烈的振动现象，称为油膜振荡。 油膜振荡的特征主要有：

1， 油膜振荡在一阶临界转速的二倍以上时发生。一旦发生振荡，振幅急剧变大，即使再提 高转速，振幅也不会下降。

2， 油膜共振时，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率，即使转速再升高，其频率基本

不变。 3， 油膜振荡具有突然性和惯性效应，升速时产生油膜振荡的转速和降速时油膜振荡消失的转速不同。

4， 油膜振荡时轴心涡动的方向和转子旋转方向相同，轴心轨迹呈花瓣形，正进动。 5， 油膜振荡时，转子的挠曲呈一阶振型。

6， 油膜振荡剧烈时，随着油膜的破坏，振荡停止，油膜恢复后，振荡再次发生，这样持下 去，轴颈与轴承不断碰摩，产生撞击声，轴瓦内油膜压力有较大波动。 14. 齿轮的失效形式主要有哪些？

1， 齿面损伤 齿面磨损、齿面粘着撕伤、齿面疲劳、齿面塑性变形、齿面烧伤 2， 轮齿折断 轮齿裂纹、过载折断、疲劳折断

3， 组合损伤 腐蚀磨损、轮齿塑性变形、严重磨损断齿、气蚀损伤、电蚀损伤

15. 齿轮振动的特征频率主要有哪些？

1， 齿轮及轴的转动频率FR。 2， 齿轮的啮合频率FZ 3， 齿轮的固有频率 16. 试讲出设备故障诊断的主要内容及各部分的作用？

信号检测:按不同诊断的目的选择最能表征工作状态的信号。一般将这种工作状态信号称为初始模式。

特征处理:将初始模式向量进行维数处理、形式变换（如果处理不好，信息全部丢掉），去掉冗余信息，提取故障特征信号，形成待检模式。

状态识别:将待测模式与样板模式（故障档案）对比，进行状态分类。为此要建立判别函数，规定判别准则并力争误判率最小。

诊断决策:根据判别结果采取相应的对策，对设备及其工作进行必要的预测和干预 17. 振动诊断标准分几类，试进行说明。

振动诊断标准通常分为三类：绝对判断标准、相对诊断标准和类比判断标准。 1. 绝对判断标准

绝对判断标准是将测定的数据或统计量直接与标准阀值相比较，以判断设备所处的状态。它是根据对某类设备长期使用、观察、维修与测试后的经验总结，并在规定了正确的测定方法后制定的，在使用时必须掌握标准的适用范围和测定方法。 2. 相对判断标准

在设备诊断中尚无适用的绝对标准时，可采用振动的相对标准，即对设备同一部位的振动进行定期检测，以设备正常状态下的振动值为标准值（参考值），根据实测值与标准值之比是否超标来判定设备的运行状态 3. 类比判断标准

类比判断标准是把数台型号相同的整台机械设备或零部件在外载荷、转速以及环境因素等都相同的条件下的被测量值进行比较，依此区分这些同类设备或零部件所处的工况状态。

机械故障诊断学--填空题1

1、力不平衡、 力偶 不平衡、动不平衡、悬臂转子不平衡是造成转子不平衡的原因。

2、资料显示滚动轴承仅有 10%—20% 达到或接近设计寿命。 3、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：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法 和 精密诊断法 ；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为 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 。

4、按照振动的动力学特性分类，可将机械振动分为三种类型： 自由振动 、 强迫振动 、 自激振动 。

5、 固有频率 与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的。

6、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 自激振动 。

7、构成一个确定性振动有三个基本要素，即 振幅 、 频率 和 相位 。

8、利用 振动信号 对故障进行诊断，是设 备故障诊断方法中最有效、最常用的方法。

9、齿轮故障诊断技术主要是 啮合频率协频 分析和 边频带 分析。

10、齿轮箱、离心风机等都属于 旋转机械 。

11、机械故障诊断技术的应用分为 事故前的预防 和 事故后的分析 。 12、对于大多数的机器设备，最佳参数是 速度 ，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 位移 和 加速度 。

13、从动力学角度分析，转子系统分为 刚性转子 和 柔性转子 。 14、转子的临界转速往往不止一个，它与系统的 自由度数 有关。 15、滚动轴承的 特征频率 通常用来作为诊断的依据。

16、传感器的安装部位通常在轴承座部位，并按信号传动的方向选择 垂直 、 水平 、和 轴向 布置。

17、一台机器设备在其运转过程中会产生各种频率项，包括 旋转频率项 、常数频率项、齿轮频率项、 滚动轴承频率项 、倍乘频率项、 电机频率

项 、传输带频率项、链频率项和谐频频率项等。

18、转轴上联轴节出现的主要故障有 不平衡 、或 不对中 。 19、采用峰值系数法和峭度指标法进行故障诊断，正常时滚动轴承的波峰系数约为 5 ，峭度值约为 3 ；但是，当峭度值下降时不标明故障恢复，而可能是轴承故障 进入晚期 ， 剥落斑点充满整个滚道 。

机械故障诊断学--填空题2

20、设备故障诊断是指在设备运行中或在基本 不拆卸 的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定 产生故障的部位或原因 ，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。

21、典型故障主要包括 不平衡 、 不对中 、 松动 、齿轮故障、轴承故障等。

22、常见的齿轮失效形式有 轮齿断裂 、 齿面磨损 、 齿面疲劳 、 齿面塑性变形 。

23、齿轮故障诊断方法有 功率频谱分析法 、 边频带分析法 、 倒频普分析法 、 齿轮故障信号的频域特征 。

24、电动机按工作方式分为 发电机 、 电动机 和 转换机 等。

25、滑动轴承主要分为 静压滑动轴承 和 动压滑动轴承 两大类。 26、滑动轴承的装配步骤主要分为 轴瓦的清洗与检查 、轴承座的固定 、轴瓦与轴承座装配 、轴瓦与轴颈的刮研 、。 27、圆柱齿轮精度主要包括 传递运动准确性精度 、 运动平稳性精度 、 接触精度 、 齿侧间隙 。

28、滚动轴承的游隙主要包括 径向游隙 、 轴向游隙 。

29、旋转机械常见的故障有 转子轴承系统不稳定 、 转子不平衡振动 、 转子联轴器不对中振动 、 转轴弯曲故障 、

转轴横向裂纹故障 、 连接松动故障 、 碰磨故障 喘振 、 等。

30、滚动轴承的振动诊断方法包括 振幅值诊断法 和 波形因素诊断法 、峰值因数法、概率密度分析法等。

31、齿轮主要的故障现象有 磨损 ， 齿面点蚀，齿面剥落，齿轮偏心 和齿隙游移。

32、当转子存在不对中时将产生一种 附加弯矩 。

33、转子偏心时，最大的振动出现在两个转子 中心 连线方向上，振动频率为 偏心 转子的转速频率。

34、弯曲的轴能够引起更大的 轴向振动 。 35、旋转机械最常见的故障是 不平衡 。

36、齿轮故障诊断技术主要是 啮合频率协频 分析和 边频带 分析。

37、在 设备运行 中或者在基本不拆卸设备的情况下，通过各种手段进行判断故障的位置等的技术叫做设备故障诊断。

38、在工程中，运用 快速傅里叶变换 把信号中的各种频率成分分别分解出来，获得各种 频谱图 ，用于诊断分析。

39、滚动轴承故障发展的四个阶段是 初始阶段 、轻微故障阶段、宏观故障阶段 以及故障最后阶段。

40、热弯曲引起的振动一般与 负荷 有关。

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