机械故障诊断与维修复习.doc

第一章1、故障定义：失效是产品丧失规定的功能。对可修复产品通常也称故障。或者故障实质是一种不合格状态，是对其原始状态的任何一种可识别的偏离，而这种偏离对特定的使用者来说是不合格的。2、可靠性：机械产品的可靠性是指某产品在规定的条件下，在规定的时间内，无故障地完成其规定功能的能力。3、机械可靠性强度指标有：可靠度R(t)、故障概率F(t)、故障概率密度函数f(t)、故障率(t)。4、机械可靠性寿命指标有：平均寿命T0、寿命方差D(t)、可靠寿命T、中位寿命T0.5、特征寿命Te-1。5、可靠度：可靠度就是产品在规定条件下, 在规定时间内, 无故障地完成其规定功能的概率,用R(t)表示。6、可靠度R(t)、故障概率F(t)、故障概率密度函数f(t)三者之间的关系：7、维修性：维修性就是表示可修复产品在维修时难易程度的特性。8、维修度：维修度是指可修复产品在规定条件下，在规定时间内完成维修的概率，以M(t)表示。9、有效度又称可用度, 是指设备在任一时刻能维持其功能的概率。它表示不论什么时候, 想要使用设备时, 设备处于可以使用状态的程度。有效度的大小决定于可靠度和维修度。可靠性是从延长其正常工作时间来提高有效度, 而维修性则从缩短维修停机时间来提高有效度。对于不可修产品,有效度 A(t)等于其可靠度 R(t)。10、有效度A(450)=0.90, 表示的是100台设备在规定的时间450h时, 有90台设备处于正常运转状态(即完好), 不管设备是否出过故障, 什么时间出过故障, 是否经过维修。 可靠度R(450)=0.90, 则表示要求100台设备, 有90台能无故障的工作450h。11、磨损：机械设备在工作过程中，相对运动零件的表面上发生尺寸、形状和表面质量变化的现象称为磨损。12、按摩擦副间的润滑状态可将摩擦分为五类：即干摩擦、半干摩擦、边界摩擦、半液体摩擦和液体摩擦。13、磨料磨损：由于摩擦副的一个表面硬的凸起部分和另一表面接触，或者两摩擦面间存在着硬的质点，在发生相对运动时，两个表面中的一个表面或两个表面的材料发生转移的磨损现象称为磨料磨损。14、产生电化学腐蚀的条件是：存在腐蚀介质水中溶入电解质。存在电位差在电解液中，金属表面有成分或组织的不同或应力分布不均匀，都呈现出电位差。15、弹性后效：材料发生弹性变形时，平衡应变滞后于应力的现象称为弹性滞后现象，简称弹性后效。第二章1、浴盆曲线：2、机械极限状态确定方法：经验统计法、生产试验法、实验室研究法、数学解析法。3、机械设备维修方式一般分为三种：事后维修(或称故障维修)、定期维修(或称定期维修)、视情维修(或称状态检测维修)。PPT(课后)思考题l 简述机械故障规律。(完整答案见课本40-42页，以下仅为参考答案)所谓机械故障规律是指机械投入使用后，故障率与使用时间的关系。通常把故障率随工作时间的变化分为三个阶段，即早期故障期、偶然故障期和磨损故障期。早期故障期是在产品投入工作的初期。其特点是故障率高，随工作时间的增加呈下降的特性。产生故障的原因往往是设计制造质量差，安装不正确，调试不当等。使用者操作和维修失误也会使早期故障率增大。早期故障期的时间，一般为产品的保修期。排除早期故障的方法主要不是靠定时预防修理，而是提高设计和制造的质量。偶然故障期是指产品在早期故障期之后，磨损故障期之前的时间，这是产品的有效寿命期。它的特点一般是故障率低而且稳定(或有缓慢的增加)，近似为常数，也即产品在此期间的任一阶段内与其他阶段内发生故障的概率都是(大致)相同的。因而在此期间内的任何阶段，不会找出故障率明显增大的时间，事先不能确定应在什么时间更换什么零件才能预防故障的发生，这一次故障发生后，也不知道下一个故障何时发生。偶然故障期内故障产生的原因有两个方面：一是某些偶然因素造成的，如材料缺陷、操作失误、环境不利因素及产品本身具有薄弱环节等引起的与产品使用时间关系不大的故障；二是一些零件合乎规律的早期损耗而引起的故障。减少偶然故障期故障、延长产品有效寿命的方法是：从设计制造方面提高产品固有的抗负荷能力，尽量消除各种因素引起的随机误差；降低使用应力，减少各种环境因素不利的影响。磨损故障期是从偶然故障期末尾、故障率明显增大的时间开始，并随时间的延续故障率上升得越来越快。设备进入了“老年期”。故障发生时间的分布函数多表现为正态型。在均值附近故障密度最大，即在均值附近故障最集中。这时对设备进行修理，更换将要失效或已失效的零件，恢复设备的规定功能，使产品进入一个新的工作循环。准确确定何时进入磨损故障期，对维修工作有重要意义。l 机械极限技术状态的确定方法有哪几种？1. 经验统计法2. 生产试验法3. 实验室研究法4. 数学解析法l 三种维修方式各有什么特点？(完整答案见课本48-49页，以下仅为参考答案)机械设备维修方式一般分为三种：事后维修(或称故障维修)、定期维修(或称定期维修)、视情维修(或称状态检测维修)。事后维修是让机械设备运转到发生故障停机后再进行修理的一种维修方式。这种维修制度对较重要的关键设备，虽然平均检修周期可能最长，但它还不是预防维修，因而发生事故则难以预料，往往会造成机械设备的严重损坏，既不安全又延长了检修时间或增加了维修费用，以致造成得不偿失。亦即我们常说的“维修不足”。 定期维修是按照预定的时间间隔或检修周期来进行计划修理的一种维修方式。这种维修方式会造成“维修过剩”。视情维修是以状态检测为基础的一种维修方式。它不规定修理周期，而是定期或连续地对机械设备进行状态检测，并根据状态检测和故障诊断结果，视其劣化或故障发展趋势，在必要时进行必要的修理。与前两种维修方式相比，视情维修主要优点是：Ø 由于维修是依据状态检测和故障诊断结果，在所形成的维修决策指导下进行，因而既可控制在定期维修中因“过剩维修”而造成的费用上升，也可以防止在事后维修中因“不足维修”而导致的事故于未然。Ø 由于视情维修中以许多定期监测点代替了定期维修中的定期修理点，因而既减少了材料消耗和维修工作量，又可避免因修理不当而引起的认为故障，从而保证了设备的可靠性和使用有效性。l 以可靠性为中心的维修制度的基本思想是什么？(完整答案见课本51-52页，以下仅为参考答案) 以可靠性为中心的维修就是以最低的费用实现装备的固有可靠性水平，即充分利用装备的固有可靠性的维修。l 修理周期的划分依据是什么？(完整答案见课本46-47页，以下仅为参考答案) 维修类别的划分是以机器总成、配合件及零件的磨损规律为基础的。l 维护与维修有什么内在的联系？机械的维护就是在运输、保管、待用和使用过程中为维持整机或其组成部分正常技术状态和工作能力而进行的各项技术活动和有关组织活动的总和。机械的修理就是为恢复机械及其组成部分的正常技术状态和工作能力，延长其寿命而进行的技术活动和有关组织活动的总和。第三章1、故障树分析法2、用上行法和下行法求最小割集PPT（课后）思考题l 常用的故障统计分析方法有哪几种？各有什么特点？(完整答案见课本55、59、65页) 故障诊断技术中实用的分析方法主要有统计分析法、逻辑运算分析法、故障树分析法和模糊分析法。l 简述逻辑运算分析法的基本原理。写出用逻辑基法进行逻辑运算的基本步骤。(完整答案见课本59-60页，64-65页)在大多数情况下，机械的特征与机械的状态之间并没有一一对应的因果关系，然而在某些情况下，如果机械特征和机械状态之间有一定的逻辑上的关系，这时就可以通过特征以逻辑推理分析的方法来判断机械的运行状态。机械特征和状态具有双值性，这种双值性在数学上最简便的表示方式是“0”和“1”。因此，机械特征和状态之间的逻辑关系完全可以利用逻辑代数来进行运算分析，这是逻辑运算分析法的基本思想。逻辑基法进行逻辑运算的基本步骤：（1）列出所有的逻辑基；（2）计算决策规则；（3）计算特征函数G的值；（4）计算状态函数F的值；（5）确定状态函数。l 故障树分析法的特点有哪些？如何构建故障树？(完整答案见课本66、67页)（1）故障树分析是一种图形演绎方法。（2）故障树分析考虑可能造成系统失效的各种因素，不仅可以分析某些零件故障对系统的影响，还可以考虑软件、环境和人为等因素。（3）故障树建成后，对不曾参与系统设计的管理和维修人员来说，相当于一个形象的管理、维修指南，因此可用于培训使用系统的人员和用于检查事故发生的原因。（4）它对系统失效不但可以作定性的而且可以作定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统失效，还可以分析多个构件发生故障而造成系统失效的情况。（5）由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑线，该分析比较复杂，工作量大、特别对复杂系统的故障树的构成和分析，必须应用电子计算机进行计算。建树方法 ² 演绎法 ² 合成法 ² 决策表法l 故障树定性分析的目的是什么？最小割集与最小路集的含义是什么？(完整答案见课本73、74页)故障树定性分析的目的是为了弄清系统出现某种故障（顶事件）有多少种可能性，发现系统的最薄弱环节。割集：故障树一些底事件的集合，当这些底事件同时发生时，顶事件必然发生。最小割集：若割集中所含底事件任意去掉一个就不成为割集（顶事件不发生），则称此割集为最小割集。路集：故障树的一些底事件的集合，当这些底事件同时不发生时，顶事件必然不发生，这些底事件的集合。最小路集：若将路集中所含底事件任意去掉一个就不成为路集，则称此为最小路集。（PPT答案）最小割集是导致故障树顶事件发生的数目最少而又最必要的底事件的割集。最小路集是导致故障树顶事件不发生的数目最少，而又最必要的底事件的路集。（课本答案）第四章1、信号的分类动态信号包括确定性信号和随机信号。确定性信号包括周期信号和非周期信号，周期信号包括简谐信号和复杂周期信号，非周期信号包括准周期信号和瞬态信号。随机信号包括平稳信号和非平稳信号，其中的平稳信号包括各态历经信号和非各态历经信号。2、复杂周期信号可借助傅里叶级数展开成一系列的简谐分量之和，其中任意两个分量的频率比都是有理数。 非周期信号包括准周期信号和瞬态信号，准周期信号没有周期性，组成它的简谐分量中总有一个分量与另一个分量的频率比为无理数。3、信号的均值为0时，信号的均方差等于其均方值。4、自相关函数与互相关函数定义、特点和应用。（完整答案见课本88-91页）自相关函数是偶函数，互相关函数不一定是偶函数。5、傅里叶变换：无穷积分叫做X(t)的傅里叶变换，常记为X()=Fx(t)。PPT（课后）思考题l 信号有哪些种类，各有什么特点？(完整答案见课本80-83页)l 信号的幅值域有哪些指标？这些指标如何用于设备的故障诊断？(完整答案见课本83-87页)l 什么是信号的自相关函数和互相关函数？各有哪些特点和用途？(完整答案见课本88-89、90-91页)l 什么傅里叶变换？在频谱分析中有何用途？(完整答案见课本95、96页)l 什么是自功率谱？为什么说自功率谱代表信号的能量？如何用于设备的故障诊断？(完整答案见课本96-98页)l 什么是时域平均方法？它是如何提高信噪比的？(完整答案见课本99页)l 什么是倒频谱分析技术？(完整答案见课本101页)第五章1、测振传感器分为振动位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器。2、数据采集包括采样、量化与编码三个过程。3、声发射：金属材料由于内部晶格位错、晶界滑移，或者由于内部裂纹的发生和发展，均要以弹性波的形式释放出应变能，这种现象称为声发射。4、红外测温特点：非接触式测量，反应速度快，灵敏度高，测温范围广。5、铁谱仪可分为直读式铁谱仪、分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪。6、铁谱分析，就是利用铁谱仪(Ferrograph)从润滑油(脂)试样中，分离和检测出磨屑和碎屑，从而分析和判断机器运动副表面的磨损类型、磨损程度和磨损部位的技术。第六章1、铸铁零件焊补时发生的缺陷有：裂纹、白口、气孔和夹渣等。2、铸铁焊补的方法根据对工件加热的情况不同可分为热焊法、冷焊法和加热减应区法三种。3、根据电极的不同接法，等离子弧分为非转移型、转移型、联合型等离子弧。非转移弧常用于喷涂，转移弧主要用于切割和堆焊。4、振动堆焊过程可分为短路期、放电期和空程期三个阶段。5、电弧喷涂设备中的直流电焊机要求有平硬外特性。6、影响电弧喷涂质量的因素： 压缩空气压力的影响：压力低，速度低，颗粒大，结合强度低；压力大，大于0.6MPa，颗粒过小，动能小。喷嘴与零件表面距离的影响：距离小，涂层温度高，收缩力增加，容易裂；距离大，涂层温度低，粒子速度低，结合强度低。所以，为提高结合强度： 开始，L5080mm 然后，L120200mm7、等离子体分三类：高温高压等离子体，电离度100%，温度可达几亿度，用于核聚变；低温低压等离子体，电离度不足1，温度仅50250；高温低压等离子体，约有1以上的气体电离，温度几万度，用于喷涂、堆焊。8、极化、电化学极化、浓差极化所谓极化，就是在电流通过电极时，电极电位偏离其平衡电极电位的现象。由于电极上电化学反应速度小于外电源供给电极电子的速度而引起的极化，称为电化学极化。由于电解液中离子运动的速度落后于电子运动的速度而产生的极化，称为浓差极化。在阴极上发生的浓差极化和电化学极化，统称为阴极极化。9、镀铁的工艺特点：a、结合强度高（200MPa），硬度高达HRC4560，耐磨性好，能满足多数零件使用要求。b、沉积速度快（比镀铬快10倍），一次镀厚能力强，每小时可达0.40.9mm(直径方向），一次镀厚可达2mm以上。成本低，原料来源广泛。10、镀铁硬度高的原因：镀层为纯Fe，之所以硬度高，因为“超细晶粒、高密度位错、晶格畸变”等原因。铁的电化学当量高，电流效率高，镀层致密，造成浓差极化大，析氢严重，使镀铁层氢脆，晶格扭曲，内应力大，镀层硬而脆。11、镀铁电解液的配制1）用氯化亚铁直接配制（成本高）2）铁屑+盐酸Fe+2HCl+4H2O=FeCl2·4H2O+H23）用三氯化铁+盐酸+蒸馏水，通电处理。2 FeCl3·6H2O+4 Fe+6HCl +12H2O=6 FeCl2·4H2O+3 H212、镀铁主要用于以下两种情况：1）用于修复加工过程中出现尺寸超差的零件2）用于修复因磨损而造成报废的零件13、三种工艺的优缺点比较电镀（槽镀）刷镀化学镀优点1. 镀速高、沉积速度快2. 镀层耐磨性好、硬度高3. 工艺成熟，可进行大规模的工业化生产4. 镀液成分简单、维护方便、成本低5. 设备简单、可移动性强6. 可进行现场操作，修理大型设备7. 工艺成熟、镀层的性能好，镀速高8. 镀液的均镀能力较好9. 镀层有较高的硬度、较好的耐蚀性10. 镀层的结合强度高、孔隙率低缺点1. 镀层脆性较大2. 镀层的结合强度较差3. 镀层的孔隙率较大4. 不适合大规模的工业化生产，适合单件的修复5. 工作效率低6. 镀速较低，效率低7. 能耗较大，成本高8. 镀液的维护较困难第七章修理尺寸法：修理尺寸法就是用镗缸及磨缸的方法将已磨损的气缸尺寸加大到修理尺寸，来恢复原来的加工精度和表面粗糙度。本复习资料仅供参考，由于时间有限及本人能力原因，先整理这么多，如果有机会以后还会更新。里边有错误的地方请大家及时指出。预祝大家都取得好成绩。