第一章机械零件失效的模式及其机理brpf.docx

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1、第一章 机械零件件失效的的模式及及其机理理在设备使使用过程程中，机机械零件件由于设设计、材材料、工工艺及装装配等各各种原因因，丧失失规定的的功能，无无法继续续工作的的现象称称为失效效。当机机械设备备的关键键零部件件失效时时，就意意味着设设备处于于故障状状态。机机械零件件失效的的模式，即即失效的的外在表表现形式式，主要要表现为为磨损、变变形、断断裂等；而失效效机理是是指失效效的物理理、化学学、机械械等变化化的过程程和内在在原因的的实质。第一节 机械零件件的磨损损通常将磨磨损分为为粘着磨磨损、磨磨料磨损损、疲劳劳磨损、腐蚀磨磨损和微微动磨损损五种形形式。一、粘着着磨损当构成摩摩擦副的的两个摩摩擦表

2、面面相互接接触并发发生相对对运动时时，由于于粘着作作用，接接触表面面的材料料从一个个表面转转移到另另一个表表面所引引起的磨磨损称为为粘着磨磨损。粘粘着磨损损又称粘粘附磨损损。二、磨料料磨损 磨料磨磨损又称称磨粒磨磨损。它它是当摩摩擦副的的接触表表面之间间存在着着硬质颗颗粒，或或者当摩摩擦副材材料一方方的硬度度比另一一方的硬硬度大得得多时，所所产生的的一种类类似金属属切削过过程的磨磨损，其其特征是是在接触触面上有有明显的的切削痕痕迹。磨磨料磨损损是十分分常见又又是危害害最严重重的一种种磨损。其其磨损速速率和磨磨损强度度都很大大，致使使机械设设备的使使用寿命命大大降降低，能能源和材材料大量量损耗。

3、三、疲劳劳磨损 疲劳磨磨损是摩摩擦表面面材料微微观体积积受循环环接触应应力作用用产生重重复变形形，导致致产生裂裂纹和分分离出微微片或颗颗粒的一一种磨损损。四、腐蚀蚀磨损 在摩擦擦过程中中，金属属同时与与周围介介质发生生化学反反应或电电化学反反应，引引起金属属表面的的腐蚀产产物剥落落，这种种现象称称为腐蚀蚀磨损。它它是在腐腐蚀现象象与机械械磨损、粘粘着磨损损、磨料料磨损等等相结合合时才能能形成的的一种机机械化学学磨损。它它是一种种极为复复杂的磨磨损过程程，经常常发生在在高温或或潮湿的的环境，更更容易发发生在有有酸、碱碱、盐等等特殊介介质条件件下。按腐蚀介介质的不不同类型型，腐蚀蚀磨损可可分为氧氧

4、化磨损损和特殊殊介质下下腐蚀磨磨损两大大类。五、微动动磨损 两个接接触表面面由于受受相对低低振幅振振荡运动动而产生生的磨损损叫做微微动磨损损。它产产生于相相对静止止的接合合零件上上，因而而往往易易被忽视视。微动动磨损的的最大特特点是：在外界界变动载载荷作用用下，产产生振幅幅很小（一一般为22200微米） 的相对对运动，由由此发生生摩擦磨磨损。例例如在键键联接处处、过盈盈配合处处、螺栓栓联接处处、铆钉钉连接接接头处等等结合上上产生的的磨损。微微动磨损损使配合合精度下下降，紧紧配合部部件紧度度下降甚甚至松动动，联接接件松动动乃至分分离，严严重者引引起事故故。此外外，也易易引起应应力集中中，导致致联

5、接件件疲劳断断裂。第二节 金属零零件的断断裂断裂是零零件在机机械、热热、磁、腐腐蚀等单单独作用用或者联联合作用用下，其其本身连连续性遭遭到破坏坏，发生生局部开开裂或分分裂成几几部分的的现象。零零件断裂裂后不仅仅完全丧丧失工作作能力，而而且还可可能造成成重大的的经济损损失或伤伤亡事故故。因此此，尽管管与磨损损、变形形相比，断断裂所占占的比例例很小，但但它仍是是一种最最危险的的失效形形式。尤尤其是现现代机械械设备日日益向着着大功率率、高转转速的趋趋势发展展，断裂裂失效的的几率有有所提高高。因此此，研究究断裂成成为日益益紧迫的的课题。断断裂的分分类方法法很多，本本书介绍绍其中的的延性断断裂、脆脆性断

6、裂裂、疲劳劳断裂和和环境断断裂四种种。 一一、延性性断裂 零件在在外力作作用下首首先产生生弹性变变形，当当外力引引起的应应力超过过弹性极极限时即即发生塑塑性变形形。外力力继续增增加，应应力超过过抗拉强强度时发发生塑性性变形而而后造成成断裂就就称为延延性断裂裂。延性性断裂的的宏观特特点是断断裂前有有明显的的塑性变变形，常常出现缩缩颈，而而从断口口形貌微微观特征征上看，断断面有大大量微坑坑（也称称韧窝）覆覆盖。延延性断裂裂实际上上是显微微空洞形形成、长长大、连连接以致致最终导导致断裂裂的一种种破坏方方式。 二、脆脆性断裂裂 金金属零件件或构件件在断裂裂之前无无明显的的塑性变变形，发发展速度度极快的

7、的一类断断裂叫脆脆性断裂裂。它通通常在没没有预示示信号的的情况下下突然发发生，是是一种极极危险的的断裂。三、疲劳劳断裂 机机械设备备中的轴轴、齿轮轮、凸轮轮等许多多零件，都都是在交交变应力力作用下下工作的的。它们们工作时时所承受受的应力力一般都都低于材材料的屈屈服强度度或抗拉拉强度，按按静强度度设计的的标准应应该是安安全的。但但实际中中，在重重复及交交变载荷荷的长期期作用下下，机件件或零件件仍然会会发生断断裂，这这种现象象称为疲疲劳断裂裂，它是是一种普普通而严严重的失失效形式式。在实实际失效效件中，疲疲劳断裂裂占了较较大的比比重，约约80一900。四、环境境断裂 实实际上机机械零部部件的断断裂

8、，除除了与材材料的特特性、应应力状态态和应变变速率有有关外，还还与周围围的环境境密切相相关。尤尤其是在在腐蚀环环境中，材材料表面面或裂纹纹边沿由由于氧化化、腐蚀蚀或其它它过程使使材料强强度下降降，促使使材料发发生断裂裂。可以以看出，环环境断裂裂是指材材料与某某种特殊殊环境相相互作用用而引起起的具有有一定环环境特征征的断裂裂方式。环环境断裂裂主要有有应力腐腐蚀断裂裂、氢脆脆断裂、高高温蠕变变、腐蚀蚀疲劳断断裂和冷冷却断裂裂等。第三节 金属零零件的腐腐蚀损伤伤按金属与与介质作作用机理理，腐蚀蚀可分为为两大类类：化学学腐蚀和和电化学学腐蚀。一、金属属零件的的化学腐腐蚀 单纯由由化学作作用而引引起的腐

9、腐蚀叫化化学腐蚀蚀。在这这一腐蚀蚀过程中中不产生生电流，介介质是非非导电的的，如十十燥空气气、高温温气体、有有机液体体、汽油油、润滑滑油等，其其中前二二类介质质中的腐腐蚀称为为气体腐腐蚀，其其余的称称为非电电解质溶溶液中的的腐蚀。它它们与金金属接触触时进行行化学反反应形成成表面膜膜，在不不断脱落落又不断断生成的的过程中中使零件件腐蚀。 大多数数金属在在室温下下的空气气中就能能自发地地氧化，但但在表面面形成氧氧化物层层之后，如如能有效效地隔离离金属与与介质间间的物质质传递，就就成为保保护膜。如如果氧化化物层不不能有效效阻止氧氧化反应应的进行行，那么么金属将将不断地地被氧化化。据研研究，金金属氧化

10、化膜要在在含氧气气的条件件下起保保护膜作作用必须须具有以以下条件件：膜必须须是紧密密的，能能完整地地把金属属表面全全部覆盖盖住；膜在气气体介质质中是稳稳定的；膜和基基体金属属的结合合力强，巨巨有一定定的强度度和塑性性；膜具有有与基体体金属相相当的热热膨胀系系数。在在高温空空气中，铁铁和铝都都能生成成完整的的氧化膜膜，但是是铝的氧氧化膜同同时具备备了上述述四种条条件，具具有良好好保护性性能，而而铁的氧氧化膜与与铁结合合不良，则则起不了了保护作作用。 二、金金属零件件的电化化学腐蚀蚀 电化学学腐蚀是是金属与与电解质质物质接接触时产产生的腐腐蚀。它它与化学学腐蚀的的不同点点在于其其腐蚀过过程有电电流

11、产生生。常见见的电化化学腐蚀蚀形式有有：大气腐腐蚀，即即潮湿空空气中的的腐蚀；土壤腐腐蚀，如如地下金金属管线线的腐蚀蚀；在电解解质溶液液中的腐腐蚀，如如酸、碱碱、盐溶溶液和水水中的腐腐蚀；在熔融融盐中的的腐蚀，如如热处理理车间，熔熔盐加热热炉中的的盐炉电电极和所所处理的的金属发发生的腐腐蚀。大大多数金金属的腐腐蚀都属属于电化化学腐蚀蚀，其涉涉及面广广，造成成的损失失大，腐腐蚀过程程比化学学腐蚀强强烈得多多。 电化学学腐蚀的的根本原原因是腐腐蚀电池池的形成成。需要要形成腐腐蚀电池池的三个个条件是是：有两个个或两个个以上的的不同电电极电位位的物体体，或在在同一物物体具有有不同电电极电位位的区域域，

12、以形形成正、负负极；电极之之间需要要有导体体相连接接或电极极直接接接触；要有电电解液。 三、减减轻腐蚀蚀危害的的措施1正确确选材 根据环环境介质质和使用用条件，选选择合适适的耐腐腐蚀材料料，如含含有镍、铬铬、铝、硅硅、钛等等元素的的合金钢钢；在条条件许可可的情况况下，尽尽量选用用尼龙、塑塑料、陶陶瓷等材材料。 2合合理设计计 在制造造机械设设备时，即即使应用用了较优优质的材材料，但但如果在在结构的的设计上上不从金金属防护护角度加加以全面面考虑，则则常会引引起机械械应力、热热应力以以及流体体的停滞滞和聚集集、局部部过热等等现象，从从而加速速腐蚀过过程。因因此设计计结构时时应尽量量使整个个部位的的

13、所有条条件均匀匀一致，做做到结构构合理、外外形简化化、表面面粗糙度度合适。 3覆覆盖保护护层 覆盖保保护层即即在金属属表面上上覆盖一一层不同同的材料料，改变变表面结结构，使使金属与与介质隔隔离开来来，以防防止腐蚀蚀。常用用的覆盖盖材料有有金属或或合金、非非金属保保护层和和化学保保护层等等。 4电电化学保保护 对被保保护的机机械设备备通以直直流电流流进行极极化，以以消除电电位差，使使之达到到某一电电位时，被被保护金金属的腐腐蚀可以以很小甚甚至呈无无腐蚀状状态。这这种方法法要求介介质必须须是导电电的、连连续的。根根据被保保护设备备所接电电源极性性，可分分为： （1）阴极极保护法法 主要要是在被被保

14、护金金属表面面通以阴阴极直流流电流，消消除或减减少被保保护金属属表面的的腐蚀电电池作用用。 （2）阳阳极保护护法 主主要是在在被保护护金属表表面通以以阳极直直流电流流，使其其金属表表面生成成钝化膜膜，从而而增大了了腐蚀过过程的阻阻力。 此外，可可用一个个比零件件材料的的化学性性能更活活泼的金金属铆接接到零件件上，形形成一个个腐蚀电电池，零零件作为为阴性，不不会发生生腐蚀。这这种运用用电化学学原理的的方法常常称为牺牺牲阳极极法。如如在海洋洋中，航航行的船船舶底部部常铆接接有锌块块，以保保护铁壳壳不受海海水腐蚀蚀。 5添添加缓蚀蚀剂 在腐蚀蚀性介质质中加人人少量能能减少腐腐蚀速度度的物质质，即缓缓

15、蚀剂，可可减轻腐腐蚀。按按化学性性质，缓缓蚀剂有有无机和和有机二二种。如如重铬酸酸钾、硝硝酸钠、亚亚硫酸钠钠等无机机类，能能在金属属表面形形成保护护，使金金属与介介质隔开开；胺盐盐、琼脂脂、动物物胶、生生物碱等等有机化化合物，能能吸附在在金属表表面上，使使金属溶溶解和还还原反应应都受到到抑制，从从而减轻轻金属腐腐蚀。 6改改变环境境条件 即将环环境中的的腐蚀介介质去除除，以减减少其腐腐蚀作用用。如采采用通风风、除湿湿、去除除二氧化化硫气体体等。对对常用的的金属材材料来说说，把相相对湿度度控制在在临界湿湿度（55070）以下下，可显显著减缓缓大气腐腐蚀。在在酸洗车车间和电电解车间间里，合合理设计

16、计地面坡坡度和排排水沟，做做好地面面防腐蚀蚀隔离层层，来防防止酸液液渗透地地面而使使其凸起起，以免免损坏贮贮槽及机机械基础础。第四节 机械零零件的变变形根据外力力去除后后变形能能否恢复复，机械械零件或或构件的的变形可可分弹性性变形和和塑性变变形。一、弹性性变形。金属零件件在作用用应力小小于材料料屈服强强度时产产生的变变形称为为弹性变变形。二、塑性性变形 机械零零件在外外载荷去去除后留留下来的的一部分分不可恢恢复的变变形称为为塑性变变形或永永久变形形。思考题一、选择择题：1两个个接触表表面由于于受相对对低振幅幅振荡运运动而产产生的磨磨损(D)A、粘着着磨损 B、磨料磨损 C、疲劳磨损 D、微动磨

17、损。2当构构成摩擦擦副的两两个摩擦擦表面相相互接触触并发生生相对运运动时，由由于粘着着作用，接接触表面面的材料料从一个个表面转转移到另另一个表表面所引引起的磨磨损称为为(A)A、粘着着磨损 B、磨料磨损 C、疲劳磨损 D、微动磨损。3在摩摩擦过程程中，金金属同时时与周围围介质发发生化学学反应或或电化学学反应，引引起金属属表面的的腐蚀产产物剥落落，这种种现象称称为(D)A、粘着着磨损 B、磨料磨损 C、疲劳磨损 D、腐蚀磨损。二、简答答题 ：1机械械零件变变形的种种类？答：根据据外力去去除后变变形能否否恢复，机机械零件件或构件件的变形形可分弹弹性变形形和塑性性变形。弹性性变形金属零件件在作用用应

18、力小小于材料料屈服强强度时产产生的变变形称为为弹性变变形。塑性性变形 机械零零件在外外载荷去去除后留留下来的的一部分分不可恢恢复的变变形称为为塑性变变形或永永久变形形。第二章 机械设备备状态监监测与故故障诊断断技术第一节 概述机械设备备的状态态监测与与故障诊诊断是指指利用现现代科学学技术和和仪器，根根据机械械设备（系系统、结结构）外外部信息息参数的的变化来来判断机机器内部部的工作作状态或或机械结结构的损损伤状况况，确定定故障的的性质。状状态监测测与故障障诊断技技术是近近年来国国内外发发展较快快的一门门新兴学学科，它它所包含含的内容容比较广广泛，诸诸如机械械状态量量（力、位位移、振振动、噪噪声、

19、温温度、压压力和流流量等）的的监测，状状态特征征参数变变化的辨辨识，机机械产生生振动和和损伤时时的原因因分析、振振源判断断、故障障预防，机机械零部部件使用用期间的的可靠性性分析和和剩余寿寿命估计计等等。机机械设备备状态监监测与故故障诊断断技术是是保障设设备安全全运行的的基本措措施之。 所谓谓机械故故障，就就是指机机械系统统（零件件、组件件、部件件或整台台设备乃乃至一系系列的设设备组合）因偏偏离其设设计状态态而丧失失部分或或全部功功能的现现象。通通常见到到的发动动机发动动不起来来、机床床运转不平平稳、汽汽车制动动不灵等等等现象象都是机机械故障障的表现现形式。 故障的的分类方方法有多多种，不不同的

20、分分类方法法反映了了机械故故障的不不同侧面面，对机机械故障障进行分类的目目的是为为了更好好地针对对不同的的故障形形式采取取相应的的对策。对设备的的诊断有有不同的的技术手手段，较较为常用用的有振振动监测测与诊断断、噪声声监测、温温度监测测与诊断、油油液诊断断、无损损探伤技技术等。第二节 振动监测测与诊断断技术3 机械振动动的一般般描述机械振动动是指物物体在平平衡位置置附近作作往复的的运动，它它表示机机械系统统运动的的位移、速速度。加加速度量量值的大大小随时时间在其其平均值值上下交交替重复复变化的的过程。简谐振动动1.简谐谐振动是是机械振振动中最最基本、最最简单的的振动形形式。其其振动位位移与时时

21、间的关关系可用用正弦曲曲线表示示，表达达式为 x（tt）DDsinn （22tTT）2.实测测的机械械振动机械设备备的振动动通过传传感器转转换成电电信号，在在测试仪仪器的显显示屏上上可以见见到的是是一条时时间轴上上的波形形曲线。实实际的振振动信号号是随机机信号，无无法用确确定的时时间函数数来表达达，只能能用概率统计的的方法来来描述。一般在时时域振动动波形上上提取和和考察以以下几个个特征值值对被测测机器的的状态作作初步评评价。（1）振振幅l）峰值值。2）平均均值。3）有效效值。（2）频频率（3）相相位二、机械械振动信信号的分分析方法法为从信号号中提取取对诊断断有用的的信息，我我们必须须对信号号进

22、行分分析处理理，提取取与状态态有关的的特征参参数。如如果没有有信号的的分析处处理，就就不可能能得到正正确的诊诊断结果果。因此此，信号号处理是是设备诊诊断中不不可缺少少的步骤骤。振动信号号的分析析方法，可可按信号号处理方方式的不不同分为为幅域分分析、时时域分析析以及频频域分析析。不同的分分析方法法是从不不同的角角度观察察、分析析信号，使使信号处处理的结结果更加加丰富。1数字字信号处处理机械故障障诊断与与监测所所需的各各种机械械状态量量（振动动、转速速、温度度、压力力等）一一般用相相应的传传感器换换为电信信号再进进行深处处理。通通常传感感器获得得的信号号为模拟拟信号，它它是随时时间连续续变化的的。

23、随着着计算机机技术的的飞速发发展和普普及，信信号分析析中一般般都将模模拟信号号转换为为数字信信号进行行各种计计算和处处理。2振动动信号的的幅值域分分析3振动动信号的的时域分析析4振动动信号的的频域分分析三、振动动监测参参数及其其选择1测定定多数的的选定通常用于于描述机机械振动动响应的的三个参参数是位位移、速速度、加加速度。从从测量的的灵敏度度和动态态 范范围考虑虑，高频频时的振振动强度度由加速速度值度度量，中中频时的的振动强强度由速速度值度度量，低低频时的的 振振动强度度由位移移值度量量。从异异常的种种类考虑虑，冲击击是主要要问题时时应测量量加速度度，振动动能量和和 疲疲劳是主主要问题题时应测

24、测量速度度，振动动的幅度度和位移移是主要要问题时时应测量量位移。对对于大多多数机 器来来说，速速度是最最佳参数数，这是是许多振振动标准准采用该该参数的的原因之之一。2测量量位置的的选定首先应确确定是测测量轴振振动还是是轴承振振动。一一般说来来，监测测轴比测测试轴承承座或机机壳的振振动信息更更为直接接和有效效。在出出现故障障时，转转子上振振动的变变化比轴轴承座或或机壳要要敏感得得多。不不过，监监测轴的的振动常常常要比比测量轴轴承座或或外壳的的振动需需要更高高的测试试条件和和技术，其其中最基基本的条条件是能能够合理理地安装装传感器器。测量量转子振振动的非非接触式式涡流传传感器安安装前一一般需要要加

25、工设备备外壳，保保证传感感器与轴轴颈之间间没有其其它物体体。在高高速大型型旋转设设备上，传传感器的的安装位置常常常是在在制造时时就留下下的，目目的是对对设备实实行连续续在线监监测。而而对低速速中。小小设备身身来说，常常常不具具备这种种条件，在在此情况况下，可可以选择择在轴承承座或机机壳上放放置传感感器进行行测试。其次应确确定测点点位置。一一般情况况下，测测点位置置选择的的总原则则是：能能对设备备振动状状态作出出全面的的描述；应是设设备振动动的敏感感点；应应是离机机械设备备核心部部位最近近的关键键点；应应是容易易产生劣劣化现象象的易损损点。一一般测点点应选在在接触良良好、表表面光滑滑、局部部刚度

26、较较大的部部位。值值得注意意的是，测测点一经经确定之之后，就就要经常常在同一一点进行行测量。特特别是高高频振动动，测点点对测定定位的影影响更大大。为此此，确定定测点后后必须作作出记号号，并且且每次都都要在固固定位置置测量。如如机座、轴轴承座，一一般都选选为典型型测点。通通常对于于大型设设备，必必须在机机器的前前中后、上上下左右右等部位位上设点点进行测测量。在在监测中中还可根根据实际际需要和和经验增增加特定定测点。不论是测测轴承振振动还是是测轴振振动，都都需要从从轴向、水水平和垂垂直三个个方向测测量。考考虑到测测量效率率及经济济性，一一般应根根据机械械容易产产生的异异常情况况来确定定重点测测量方

27、向向。3振动动监测的的周期监测周期期的确定定应以能能及时反反映设备备状态变变化为前前提，根根据设备备的不同同种类及及其所处处的工况况确定振振动监测测周期。通通常有以以下几类类：（1）定定期检测测 即每每隔一定定的时间间间隔对对设备检检测一次次，间隔隔的长短短与设备备类型及及状态有有关。高高速、大大型的关关键设备备，振动动状态变变化明显显的设备备，新安安装及维维修后的的设备都都应较频频繁检测测，直至至运转正正常。（2）随随机检验验 对不不重要的的设备，一一般不定定期地进进行检测测。发现现设备有有异常现现象时，可可临时对对其进行行测试和和诊断。（3）长长期连续续监测 对部分分大型关关键设备备应进行

28、行在线监监测，一一旦测定定值超过过设定的的门槛值值即进行行报警，进进而对机机器采取取相应的的保护措措施。四、振动动监测标标准衡量机械械设备的的振动标标准，一一般可分分为绝对对判断标标准、相相对判断断标准和和类比判判断标准准三大类类。 （11）绝对对判断标标准 绝绝对判断断标准是是将被测测量值与与事先设设定的“标准状状态槛值值” 相比比较以判判定设备备运行状状态的一一类标准准。（2）相相对判断断标准 对于有有些设备备，由于于规格、产产量、重重要性等等因素难难以确定定绝对判判断标准准，因此此将设备备正常运运转时所所测得的的值定为为初始值值，然后后对同一一部位进进行测定定并进行行比较，实实测值与与初

29、始值值相比的的倍数叫叫相对标标准。（3）类类比判断断标准 数台同同样规格格的设备备在相同同条件下下运行时时，通过过对各设设备相同同部的测测试结果果进行比比较，可可以确定定设备的的运行状状态。类类比时所所确定的的机器正正常运行行时振动动的许值值即为类类比判断断标准。 需要注注意的是是，绝对对判定标标准是在在规定的的检测方方法的基基础上制制定的标标准，因因此必须须注意适适用频率率范围，并并且必须须按规定定的方法法进行振振动检测测。适用用于所有有设备的的绝对判判定标准准不存在在的，因因此一般般都是兼兼用绝对对判定标标准、相相对判定定标准和和类比判判定标准准，这样样才能获获准确、可可靠的诊诊断结果果。

30、五、振动动监测及及故障诊诊断的常常用仪器器设备振动监测测及故障障诊断所所用的典典型仪器器设备包包括测振振传感器器、信号号调理器器、信号号记录仪仪、信号号分析与与处理设设备等。传传感器将将机械振振动量转转换为适适于电测测的电量量，经信信号调理理器进行行发大、滤滤波、阻阻抗变换换后，可可用信号号记录仪仪将所测测振动信信号记录录、存储储下来，也也可直接接输人到到信号分分析与处处理设备备，对振振动信号号进行各各种分析析、处理理，取得得所要的的数据，随随着计算算机技术术的发展展，信号号分析与与处理已已逐渐由由以计算算机为核核心的监监视、分分析系统统来完成成。第三节 噪声监测测与诊断断技术机器运行行过程中

31、中所产生生的振动动和噪声声是反映映机器工工作状态态的诊断断信息的的重要来来源。只只要抓住住所研究究的机器器零部件件的生振振发声的的机理和和特征，就就可对机机器的状状态进行行诊断。在机械设设备状态态监测与与故障诊诊断技术术中，噪噪声监测测也是较较常用的的方法之之一。本本节将简简单介绍绍噪声测测量中的的基本概概念及方方法。3 噪声测量量声音的主主要特征征量为声声压、声声强、频频率，质质点振速速和声功功率等，其其中声压压和声强强是两个个主要参参数，也也是测量量的主要要对象。噪声测量量系统有有传声器器、放大大器和记记录器，以以及分析析装置等等。传声声器的作作用是将将声压信信号转换换为电压压信号，测测量

32、中常常用电容容传声器器或压电电陶瓷传传声器。由由于传声声器的输输出阻抗抗很高，所所以需加加前置放放大器进进行阻抗抗变换。在在两放大大器之间间通常还还插人带带通滤波波器和计计机网络络，前者者能够截截取某频频带信号号，对噪噪声进行行频谱分分析；后后者则可可以获得得不同的的计权声声级。输输出放大大器的输输出信号号必须经经检波电电路和显显示装置置，以读读出总声声级，AA、B、CC、D计计权声级级或各频频带声级级。随着电子子计算机机技术的的迅速发发展，在在机器噪噪声监测测技术中中，广泛泛采用FFFT分分析仪进进行实时时的声源源频谱分分析。另另外还采采用了双双话筒互互谱技术术进行声声强测量量，利用用声强的

33、的方向性性进行故故障定位位和现场场条件下下的声功功率级的的确定。3 噪声测且且用的传传声器传声器包包括两部部分，一一是将声声能转换换成机械械能的声声接受器器。声接接受器具具有力学学振动系系统，如如振膜。传传声器置置于声场场中，声声膜在声声的作用用下产生生受迫振振动。二二是将机机械能转转换成电电能的机机电转换换器。传传声器依依靠这两两部分，可可以把声声压的输输人信号号转换成成电能输输出。传声器的的主要技技术指标标包括灵灵敏度（灵灵敏度级级）、频频率特性性、噪声声级及其其指向特特性等。 传声器器按机械械能转换换成电能能的方式式不同，分分为电容容式传声声器、压电式式传声器器和驻极极体式传传声器。另另

34、外，传传声器按按膜片受受力方式式不同可可分为压压强式、压压差式和和压强压压差复合合式等类类型。2声级级计声级计是是现场噪噪声测量量中最基基本的噪噪声测量量仪器，可可直接测测量出声声压级。一一般由传传声器、输输人放大大器、计计权网络络、带通通滤波器器、输出出放大器器、检波波器和显显示装置置组成。3声强强测量声强测量量具有许许多优点点，用它它可判断断噪声源源的位置置，求出出噪声发发射功率率，可以以个需要要在声室室、混响响室等特特殊声学学环境中中进行。声强测量量仪由声声强探头头、分析析处理仪仪器及显显示仪器器等部分分组成。声声强探头头由两个个传声器器组成，具具有明显显的指向向特性。声强测量量仪可以以

35、在现场场条件下下进行声声学测量量和寻找找声源，具具有较高高的使用用价值。4声功功率的测测量声源声功功率等于于包围声声源的面面积乘以以通过此此表面的的声强通通量。因因此，可可以用测测量声强强的方法法计算声声源声功功率。当声源放放在某封封闭测量量表面以以外时，通通过此封封闭表面面的净声声强通量量等于零零。所以以，凡是是在封闭闭测量表表面以外外的声源源，对封封闭表面面内声源源的声功功率没有有影响。二、噪声声源与故故障源识识别噪声监测测的一项项重要内内容就是是通过噪噪声测量量和分析析来确定定机器设设备故障障的部位位和程度度。首先先必须寻寻找和估估计噪声声源，进进而研究究其频率率组成和和各分量量的变化化

36、情况，从从中提取取机器运运行状况况的信息息。第四节 温度监测测技术故障的一一个明显显特征就就是温度度的升高高，同时时温度的的异常变变化又是是引发设设备故障障的一个个重要因因素。因因此，温温度与设设备的运运行状态态密切相相关，温温度监测测在设备备故障诊诊断技术术体系中中占有重重要的地地位。一、温度度测量基基础1温度度与温标标（1）温温度 温温度是一一个很重重要的物物理量，它它表示物物体的冷冷热程度度，也是是物体分分子运动动平均动动能大小小的标志志。（2）温温标 用用来量度度物体温温度高低低的标准准尺度叫叫作温度度标尺，简简称温标标。各种种各样温温度计的的数值都都是由温温标决定定的，有有华氏、摄摄

37、氏、列列氏、理理想气体体、热力力学和国国际实用用温标等等。其中摄氏氏温标和和热力学学温标最最常用，二二者的关关系为:tT -2733.15摄氏温度度的数值值是以 2733.15KK为起点点（t=0），而而热力学学温度以以0K为起起点。2温度度测见方方式温度测量量方式可可分为接接触式与与非接触触式两类类。当把温度度计和被被测物的的表面很很好地接接触后，经经过足够够长的时时间达到到热平衡衡，则二二者的温温度必然然相等，温温度计显显示的温温度即为为被测物物表面的的温度，这这种方式式称为接接触式测测温。非接触测测温是利利用物体体的热辐辐射能随随温度变变化的原原理来测测定物体体的温度度。由于于感温元元件

38、不与与被测物物体接触触，因而而不会改改变被测测物体的的温度分分布，且且辐射热热与光速速一样快快，故热热惯性很很小。二、接触触式温度度测量1. 热热膨胀式式温度计计这种温度度计是利利用液体体或固体体热胀冷冷缩的性性质制成成的，如如水银温温度计、双双金属温温度计。压压力表式式温度计计等。2电阻阻式温度度计电阻式温温度计的的感温元元件是用用电阻值值随温度度变化而而改变的的金属导导体或半半导体材材料制成成。当温温度变化化时，感感温元件件的电阻阻随温度度而变化化，通过过测量回回路的转转换，在在显示器器上显示示出温度度值。3热电电偶温度度计热电偶测测温的基基本原理理 由两两种不同同的导体体（或半半导体）组

39、组成的闭闭合回路路中，如如果使两两个接点点处于不不同的温温度，回回路就会会出现电电动势，称称为热电电势，这这一现象象即是热热电效应应，组成成的器件件为热电电偶。若若使热电电偶的一一个接点点温度不不变，即即产生的的热电势势只和另另一个接接点的温温度有关关，因此此，测量量热电势势的大小小，就可可知道该该接点的的温度值值了。组组成热电电偶的两两种导体体，称为为热电极极。三、非接接触式测测温在太阳光光谱中，位位于红光光光谱之之外的区区域里存存在着一一种看不不见的、具具有强烈烈热效应应的辐射射波，称称为红外外线。自然界界中的任任何物体体，只要要它本身身的温度度高于热热力学零零度，就就会产生生热辐射射。物

40、体体温度不不同，辐辐射的波波长组成成成分不不同，辐辐射能的的大小也也不同，该该能量中中包含可可见光与与不可见见的红外外线两部部分。第五节 油液监测测与诊断断技术油液监测测与诊断断技术是是近十几几年来迅迅速发展展起来的的用于机机械设备备状态监监测与故故障诊断断新技术术，尤其其在监测测与诊断断发动机机。齿轮轮传动、轴轴承系统统、液压压系统等等方面，该该技术取取得了显显著的成成果，获获得了广广泛应用用。油液液监测与与诊断技技术通常常包括理理化性能能分析技技术、铁铁谱分析析技术、光光谱分析析技术、颗颗粒计数数技术等等，它们们实现对对油样中中所含磨磨粒的数数量、大大小、形形态、成成分等及及其变化化，油品

41、品的劣化化变质程程度等的的分析。第六节 无损检测测技术 一、无无损检测测技术概概述 无损检检测技术术，是指指在不破破坏或不不改变被被检物体体的前提提下，利利用物质质因存在在缺陷而而使其某某一物理理性能发发生变化化的特点点，完成成对该物物体的检检测与评评价的技技术手段段的总称称。它由由无损检检测和无无损评价价两个不不可分割割的部分分组成。 一个设设备在制制造过程程中，可可能产生生各种各各样的缺缺陷，如如裂纹、疏疏松、气气泡、夹夹渣、未未焊透和和脱粘等等；在运运行过程程中，由由于应力力、疲劳劳、腐蚀蚀等因素素的影响响，各类类缺陷又又会不断断产生和和扩展。现现代无损损检测与与评价技技术，不不但要检检

42、测出缺缺陷的存存在，而而且要对对其作出出定性、定定量评定定，其中中包括对对缺陷的的定量测测量（形形状、大大小、位位置、取取向。内内含物等等），进进而对有有缺陷的的设备分分析其缺缺陷的危危害程度度，以便便在保障障安全运运行的条条件下，作作出带伤伤设备可可否继续续服役的的选择，避避免由于于设备不不必要的的检修和和更换所所造成的的浪费。现代工业业和科学学技术的的飞速发发展，为为无损检检测技术术的发展展提供了了更加完完善的理理论和新新的物质质基础，使使其在机机械、冶冶金、航航空航天天、原子子能、国国防、交交通、电电力、石石油化工工等多种种工业领领域中得得到了广广泛的应应用。无无损检测测技术包包括超声声

43、检测、射射线检测测、磁粉粉检测、渗渗透检测测、涡流流检测等等常规技技术以及及声发射射检测、激激光全息息检测、微微波检测测等新技技术。XX射线、超超声、涡涡流、磁磁粉、渗渗透等常常规的几几种测试试方法较较成熟。二、超声声波检测测超声波检检测就是是利用电电振荡在在发射探探头中激激发高频频超声波波，人射射到被检检物内部部后，若若遇到缺陷陷，超声声波会被被反射、散散射或衰衰减，再再用接收收探头接接收从缺缺陷处反反射回来来（反射射法）或或穿过被被检工件件后（穿穿透法）的的超声波波，并将将其在显显示仪表表上显示示出来，通通过观察察与分析析反摄波或透透射波的的时延与与衰减情情况，即即可获得得物体内内部有无无

44、缺陷以以及缺陷陷的位置置、大小小及其性性质等方面面的信息息，并由由相应的的标准或或规范判判定缺陷陷的危害害程度的的方法。（一）超超声波基基础1超声声波及其其特性超声波是是一种质质点振动动频率高高于200kHzz的机械械波。无无损检测测用的超超声波频频率范围围为025MMHz，其中中最常用用的频段段为l5MHHz。超声波有有如下特特性：(1). 指向向性好 超声波波是一种种频率很很高、波波长很短短的机械械波，在在无损检检测中使使用的超超声波波长长为毫米米数量级级。它像像光波一一样具有有很好的的指向性性，可以以定向发发射。（2）穿穿透能力力强 超超声波的的能量较较高，在在大多数数介质中中传播时时能

45、量损损失小，传传播距远远，穿透透能力强强。2超声声波的分分类根据波动动传播时时介质质质点的振振动方向向与波的的传播方方向的相相互关系系的不同同，可将将超声波波分为纵波波、横波波、表面面波和板板波等。（二）超超声波检检测设备备1. 超超声波探探头的功功能就是是将电能能转换为为超声能能（发射射探头）和和将超声声能转换换为电能能（接收收探头），其其性能的的好坏对对超声波波检测的的成功与与否起关关键性作作用。超超声波检检测用的的探头多多为压电电型，其其作用原原理为压压电晶体体在高频频电振荡荡的激励励下产生生高频机机械振动动，并发发射超声声波（发发射探头头）；或或在超声声波的作作用下产产生机械械变形，并

46、并因此产产生电荷荷（接收收探头）。2超声声波检测测仪超声波检检测仪的的作用是是产生电电振荡并并加于探探头，使使之发射射超声波波，同时时，还将将探头接接收的电电信号进进行滤波波、检波波和放大大等，并并以一定定的方式式将检测测结果显显示出来来，人们们依此获获得被 检工工件内部部有无缺缺陷以及及缺陷的的位置、大大小和性性质等方方面的信信息。1）按超超声波的的连续性性，可将将超声波波检测仪仪分为脉脉冲波检检测仪、连连续波检检测仪、调调频波检检测仪器器等。2）按缺缺陷显示示的方式式分。按按超声波波检测仪仪显示缺缺陷的方方式不同同，可将将其分为为A型、BB型和CC型等三三种类型型。三、射线线检测1射线线检

47、测的的基本原原理射线检测测是以XX射线、射线和中子射线等易于穿透物质的特性为基础的。其基本工作原理为：射线在穿过物质的过程中，由于受到物质的散射和吸收作用而使其强度衰减，强度衰减的程度取决于物体材料的性质、射线种类及其穿透距离。当把强度均匀的射线照射事体上一个侧面，在物体的另一侧使透过的射线在照相底片上感光、显影后，就可得到与材料内部结构或缺陷相对应的黑度不同的图像，即射线底片。通过观察射线底片，就可检测物体表面或内部的缺陷，包括缺陷的种类、大小和分布情况并作出评价。射线检测测缺陷的的形状非非常直观观，对缺缺陷的尺尺寸、性性质等情情况判断断比较容容易。采采用计算算计辅助助断层扫扫描法还还可以了了解断面面的情况况，可以以进行自自动化分分析。射射线检测测对所测测试检查查物体既既不破坏坏也不污污染，但但射线检检测成本本较高，且且对人体体有害，在在检测过过程中必必须注意意要妥善善护。工业上常常用的是是X射线线、射线检检测。2X射射线、射线及及其检测测装置X射线与与射线都都是电磁磁波。它它们具有有波动性性、粒子子性，都都可产生生反射、折折射、干干涉、光电电效应、康康普顿效效应和电电子效应应等。它它们又是是不可见见