机械故障诊断PPT课件

1 超声技术的原理 弹性波 依靠弹性介质中的质点传播的机械振动 次声波 f 16 20HZ 超声波 f 2x HZ 纵波 质点振动的方向和弹性波传播的方向相同的弹性波可以在固体 液体 气体中传播 横波 质点振动的方向和传播的方向垂直的弹性波只能在固体中传播 表面波 兼有纵波和横波的特性 运动轨迹复杂 第八章超声与声发射检测技术 波长 弹性波两个相邻的波峰或波腹之间的距离 C f 影响传播速度的有 弹性模量 切变模量 泊桑比 密度 1 超声技术的原理 当W2 W1时 反射系数接近1 即全反射 当超声波在一个不同介质形成的界面上传播 有反射现象 折射现象和波形转换 超声波的折射服从于斯涅尔定律 如下图 1 超声技术的原理 1 超声技术的原理 2 超声技术的方法 2 1敲击声测试法 常在检测蜂窝结构与覆盖材料间的脱胶或其他缺陷中使用 原理 用标准的试棒敲击所检测的部位 根据发出的敲击声用人耳来判断结构的完整性 2 2回波脉冲法 一般采用一个探头发射和接收反射回来的超声波 用这种方法主要是记录介质中缺陷表面反射回来的超声波 对于原材料中的缺陷 可以测量发射脉冲时间和反射脉冲时间的比值来确定发射界面到反射界面之间的距离 回波脉冲法的灵敏度取决于 2 3穿透传输法 2 超声技术的方法 2 4共振测试法 是根据共振原理来测量试件厚度的 当试件的厚度等于超声脉冲波长的一定倍数时 在试件的两个侧壁间超声能量将产生振荡 如下图 2 超声技术的方法 2 超声技术的方法 3 1管壁腐蚀监测 3 超声检测技术举例 3 超声检测技术举例 2 铸锻件缺陷的检测 3 超声检测技术举例 3 超声检测技术举例 3 活塞裂纹现场诊断 3 超声检测技术举例 4 关键件在线检测 声发射现象 金属材料由于内部晶格的位错 晶界滑移 或者由于内部裂纹的发生和发展 均要释放弹性波 声发射与多数无损检查方法区别 1 多数无损检查方法是射线穿透检查 被检零件处于静止 被动状态 而声发射是动态检查 只有被检零件受到一定载荷 有开放性裂纹发生和发展的前提下才会有声发射可以接收 2 多数无损检查方法是射线一定途径穿透试件 而声发射是试件本身发射的弹性波 由传感器加以接收 因此 接收到的信号 其幅值 相位 频率不能直接表征声发射源发出的信号 4 声发射技术 由于考虑到传感器与被检件间的声耦合问题 传感器在声发射频带内的频响特性 以及信号源和传感器之间的传递通道及其相应的传递函数三个因素使得信号畸变 4 声发射技术 声发射技术主要应用场合 4 声发射技术 第九章红外检测技术 红外线 在太阳光谱中 位于红光光谱之外的区域里 存在着一种看不见的 具有强烈热效应的辐射波 称为红外线 1 红外光谱辐射 当能量状态由高级向低级跃迁时就会辐射出电磁波 以光子的形式将能量带走 如果能量为E1 E0 则辐射的频率v为 的物体称为黑体 一般的物体 黑体光谱辐射通量密度的分布规律 由普朗克定律给出 1基本原理 1基本原理 图9 2的纵坐标为红外线穿透1海里的透射率 横坐标为波长 可见大气有三个窗口 分别对应波长为1 2 5 m 3 5 m和8 15 m的红外辐射波长 2 红外探测器 目前红外探测器可分为热敏探测器和光子探测器两大类 热敏探测器是利用半导体薄膜受辐射加热时电阻发生变化的原理而做成的 由于红外探测器使敏感元件的温度升高过程比较慢 所以探测器的响应时间比较长 光子探测器是一种半导体器件 当光子投射到这类半导体材料上时 电子空穴对便分离 产生电信号 其对红外辐射响应时间短 缺点是光谱的响应范围有限 1基本原理 3 红外成像 红外成像可分为主动式和被动式两种 主动式红外成像是用一红外辐射源照射物体 利用被反射的红外辐射摄取物体的像 如图9 5所示 被动式红外成像是利用物体自身发射的红外辐射摄取物体的象 通常 被动式称为热象 热象仪的原理如图9 6所示 1基本原理 1基本原理 2红外诊断应用之一 温度检测 红外测温仪的原理如图9 9所示 1 机床主轴箱温升对热变形影响的检测 2 金属胶接结构特性检测 2红外诊断应用之一 温度检测 3 磨削温度检测 降低 磨削火花温度的变化规律和磨削温区温度的变化规律 是一致的 因此 可用红外测温仪测得的信号对磨削温度和工作表面质量进行在线控制 2红外诊断应用之一 温度检测 2红外诊断应用之一 温度检测 4 火车车轴箱不停车温度检测 可利用红外测温仪 放置在铁路两侧 当火车通车时 车轴的轴箱逐个扫过探测器的现场 每个车轴箱依次给探测器一次红外辐射 使之产生电脉冲 如果某一轴箱温度过高 就可以判断脉冲对应位置的车轴箱发生了故障 然后进行相应的检查 防止出现重大事故 5 超音速风洞温度检测 图9 13是风洞试验装置工作示意图 从喷嘴里喷出的高速空气流 模拟试验模型在空气中高速飞行条件 热象仪通过一红外辐射的塑料窗 对准风洞模型 这样可以看到模型个部分表面的受热情况并读出温度值 为改进设计制造提供依据 3红外诊断应用之二 无损缺陷探查 红外无损缺陷探查可分为主动探查和被动探查两类 1 红外无损缺陷主动探查主要探查是用外部热源对被检测物体进行加热 在加热的同时或以后 测量 被查物体表面表面温度或温度分布 加热物体时 热量将沿表面流动 如果物体无缺陷 热流将是均匀的 如果物体无缺陷 热流将是均匀的 如果有缺陷存在 热流特性将改变 形成热不规则区 从而可发现缺陷所在 图9 14是单面法主动红外探查的原理 3红外诊断应用之二 无损缺陷探查 2 红外无损缺陷被动探查 被动探查是将样件加热或冷却 在一个显著区别于室温下保温到热平衡 然后用红外辐射计或热成像仪进行扫描的方法 其原理是利用被查物体自身辐发射的红外辐射不同于环境红外辐射的特点来检测被查物体表面的温度计温度分布 整个油样分析工作分为 采样 检测 诊断 预测和处理 1 采样 从润滑油中采样 必须采集能反映当前机器中各个零部件运行状态的油样 具有代表性 2 检测 对油样进行分析 测定油样中磨损残渣的数量和粒度分部 初步回答机器的磨损状态 如正常磨损 异常磨损 3 诊断 确定磨损零件和磨损的类型 4 预测 预测处于异常磨损状态的机器零件的剩余寿命和今后的磨损类型 5 处理 确定维修的方式 维修的时间以及确定需要更换的零部件等 第十章润滑油油样分析 目前 常采用以下三种润滑油样分析方法 10 1油样分析的步骤和原理 图10 1中是燃气轮机的润滑系统 为了控制和监测四个主轴承和增速齿轮箱这些关键部件的磨损 在相应的通道上均装有磁塞 在整个回路中还装有全流道残渣敏感器 一旦回路中产生较大较多的残渣 与敏感器连接的电气控制线路将立即开始动作 使主机停止运行 图10 2是残渣敏感器 润滑油以一定的油压夹带着磨损残渣由切向进油口进入敏感器上部的贮油器 贮油器是倒圆锥形 使回旋的润滑油与它所夹带的残渣分离 残渣在底部沉淀并通过底部的小孔进入敏感器内附着在磁塞端面上 当磁塞上的残渣达到一定数量时 由于磁通量的改变使控制电路动作 依靠磁塞上凸轮槽的作用使磁塞从敏感器旋出并报警 10 1油样分析的步骤和原理 要使采集的油样可以反映当前机器的运行状态 就要提高对零部件失效的指示效率 如图10 5所示 失效指示效率 e e1e2e3因此