机电设备诊断习题及答案.pdfVIP

机电设备诊断 李世法机电10-3班 1、机械设备故障诊断的意义? 随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，现代设备的结构越来越复杂，功 能越来越完善，自动化程度越来越高。由于许多无法避免的因素的影响，有时设备 会出现各种各样的故障，以致降低或失去其预定的功能，而造成的严重事故，不但 会造成巨大的经济损失，而且还可能会造成很大的人员伤亡和环境污染。因此，保 证设备的安全运行，进行机械设备故障整顿，消除事故，是十分迫切的问题 2、分析并阐述转子产生不平衡振动的机理，分析不平衡故障的主要振 动特征。 不平衡震动的机理： 旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因 素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心存在一定程 度的偏心距，使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷， 从而引起机器振动的现象，就是不平衡故障。 不平衡故障的主要振动特征： 1、时域波形为近似的等幅正弦波。因为单纯的不平 衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低。 2、轴心轨迹为比较稳定的圆或椭圆，意 味着转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°。椭圆是因为轴 承座及基础的水平刚度与垂直刚度不同所造成。3、频谱图上转子转速频率对应的振 幅具有突出的峰值，因为不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动。4、三维全息图 中，转频的振幅椭圆较大，其它成份较小。5、转子的进动方向为同步正进动。6、 转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。7、除了悬臂转子之外， 对于普通两端支承的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显。8、敏感参数（振幅） 具有如下特征：①振幅随转速变化明显，这是因为，激振力与转速ω是平方指数关 系。②当转子上的部件破损时，振幅会突然变大。例如某烧结厂抽风机转子焊接的 合金耐磨层突然脱落，造成振幅突然增大。 3、分析并阐述转子轴系不对中故障以其主要故障特征。 ①时域波形在基频正弦波上附加了2倍频的谐波。 ②轴心轨迹图呈香蕉形或8字形。 ③频谱特征：主要表现为径向2倍频、4倍频振动成份，有角度不对中时，还伴 随着以回转频率的轴向振动。 ④在全息图中2、4倍频椭圆较扁，并且两者的长轴近似垂直。 4、分析并阐述转子发生碰摩故障时的振动特征。 1、碰摩后的瞬间，转子表现为横向自由振动，振动频率为一阶或多阶转子自振频 率。 2、转子碰摩后发生转速波动，波动幅度大小取决于摩擦转矩的大小，碰摩瞬时转 矩增大，转速瞬间下降，摩擦转矩消失阶段，又会发生短暂时间的转子扭转振动。 3、转子发生碰摩时相当于在碰摩点处增加了一个支承，改变了转子的刚度。转子 与静子不断发生局部摩擦，刚度在接触（刚度变大）与非接触（刚度变小）两种情 况之间发生变化，刚度变化的频率就是转子的进动频率，这种周期性变化的刚度使 得转子自由振动变为不稳定。 4、发生局部碰摩时，接触力和转子运动之间为非线性关系，使转子产生分数次谐 波和高次谐波振动响应。轻摩擦转子，频谱中除了出现工频ω和2ω、3ω高次谐波 成分之外，在不同转速下出现1/2ω或1/3ω、1/4ω、1/5 ω的分数次谐波成分。重 摩擦转子，随着转速升高，频谱中明显地显示出 1/2ω谐波成分，以及 1/2ω 和ω的高次谐波成分。从轴心轨迹上观察，所有分数次谐波成分的轨迹图都是向左 上方倾斜的。对分数次谐波进行相位分析，垂直和水平方向上的相位差为180°。 5、旋转机械常见的故障有哪些？转子-轴承系统的稳定性是指什么？如 何判断其稳定性？ 旋转机械常见的故障：转子不平衡故障、转子不对中故障、滑动轴承故障、转 子摩擦故障、旋转失速、叶片式机器中流体激振故障。 转子-轴承系统的稳定性：转子在受到某种扰动后能随时间的推移而恢复原来状 态的能力，也就是说扰动响应能否随时间增加而消失。如果响应随时间增加而消失， 则转子系统是稳定，否则不稳定。 判断稳定性：根据轴承工程允许最大偏心运行位置的承载能力来判别轴承系统 稳定性，即：轴颈在工程允许的最大偏心位置运动时，轴承承载能力小于外载荷时， 轴承转子系统即为失稳，表达式是：Θ+ ζ+Ψ—ω﹤1 6、分析刚性联轴节连接的转子不对中类型及其主要振动特征。 A、平行不对中 特征：在不对中方向上有一对用螺钉连接的螺孔，当螺钉拉紧 时，一个螺孔的旋转半径受拉伸，另一个受压缩。它们在轴旋转过程中，每转180°， 各螺孔旋转半径拉伸和压缩交变一次，作用在半联轴节上