机械设备状态检测与故障诊断作业习题答案

Io简述设备故障诊断的目的和任务

答：目的:①能及时的、正确的对各种异常状态或者故障状态作出诊断,

预防或者消除故障，对设备的运行进行必要的指导,提高设备的可靠性、

安全性和有效性，把故障降低到最低水平②保证设备发挥最大的设计

压力③通过检测监视、故障分析、性能评估等，为设备结构改造、优

化设计、合理创造及生产过程提供数据和信息

任务：①状态监测②故障诊断③指导设备的管理维修

2o简述设备故障诊断技术的定义、内容、类型和方法

答：定义：在设备运行中或者基本不拆卸设备的情况下，掌握设备的

运行状况，判定产生故障的部位和原因，以及预测预报设备状态的技

术内容：设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三

方面，实施过程为信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策四方

面类型：①按诊断对象分类：旋转机械诊断技术、往复机械诊断技术、

工程结构诊断技术、运载器和装置诊断技术、通信系统诊断技术、工

艺流程诊断技术②按诊断目的分类：功能诊断与运行诊断、定期诊断

与连续诊断、直接诊断与间接诊断、常规工况与特殊工况诊断、在线

诊断和离线诊断③按诊断方法完善程度分类：简易诊断、精密诊断技

术

方法：①传统方法：利用各种物理和化学的原理和手段，通过伴有故

障浮现的各种物理和化学现象直接检测故障；利用故障所对应的征兆

来诊断②智能诊断：在传统诊断方法的基础上，将人工智能的理论的

方法用于故障诊断③模式识别、概率统计、含糊数学、可靠性分析和

故障树分析、神经网络、小波变换、分析几何等数学分支在故障诊断

中应用

3.机械设备故障的信息获取和检测方法有哪些？

答：获取方法：直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法、设备性

能指标的测定

检测方法：①振动和噪声的故障检测:振动法、特征分析法、模态识

别与参数识别法、冲击能量与冲击脉冲测定法、声学法②材料裂纹及

缺陷损伤的故障检测：超声波探伤法、射线探伤法、渗透探伤法、磁

粉探伤法、涡流探伤法、激光全息检测法、微波检测技术、声发射技

术③设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测：光纤内窥技术、油液分

析技术④温度、压力、流量变化引起的故障检测4.简述振

动检测和诊断系统的组成和原理，说明其区别

答：振动检测系统:信息输入一数据预处理一数据变换和压缩一特征

提取■状态分类一｛①显示、打印、绘图、储存②判断与决策T艮警、

审核、维修｝

诊断系统：激振器一被诊断对象-传感器一二次仪表一｛①磁带记录

仪②分析仪③数据采集、记录和存储器｝■故障诊断系统5o测

振传感器有哪些类型？简述其T作原理°

答：①磁电式传感器：当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，

导体两端就感应出电动势，其感应电动势与线圈相对于磁力线的运动

速度成正比②压电式传感器:利用某些晶

体材料能将机械能转换成电能的压电效

应，当压电式传感器承受机械振动时，在它的输出端能产生与所承受

的加速度成正比的电荷或者电压量、

③电涡流式位移传感器：在传感器的端部有一线圈，线圈中有频率较

高的交变电压穿过。当线圈平面挨近某一导体面时，导体的表面层感

应出涡流，其形成的磁通又穿过原线圈，形成耦合互感，互感系数大

小与二者间距离及导体材料有关

6.简述振动检测技术的运用

答：选定测量方法和分析方法，确定测量参数、测量位置、测量周期、

测量条件，记录测量结果，选定判断标准，分析劣化趋势7o什

么是故障树？简述故障树分析法的基本原理和步骤。

答:故障树:把顶事件、中间事件和底事件用适当的逻辑门自上而下逐

级连接起来所构成的逻辑结构

原理：把所研究系统最不希翼发生的故障状态作为辨识和估计的目

标，即顶事件;然后在一定的环境与工作条件下首先找出导致顶事件

发生的必要和充分的直接原因，作为第二级;挨次再找出导致第二级

故障事件发生的直接因素为第三极，如此逐级展开，向来追溯到不能

再展开或者毋需再深究的最基本的故障时间为止。

步骤：①选择顶事件②建立故障树③求故障树的结构函数④定性分析

⑤定量分析8o什么是故障树的割集、最

小割集、路集、最小路集？简述最小割集的计算方法

答：最小割集：导致故障树顶事件发生的数目最小又最必要的底事件

强度的光，从而检测磨粒的元素成份及含量浓度、机械运转状态、磨

损趋势、判断磨损部位;内容：金属磨粒元素成份及含量浓度值，添

加剂元素成份浓度，杂质污染元素成份及浓度；仪器：直读式发射光

谱仪、吸收式光谱仪12.简述发射式、原子吸

收式光谱仪的组成，并简述其工作原理和特点；

答：发射式光谱仪：汞灯、电极、透镜入射狭缝、折射波、光栅、出

射狭缝，光电倍增管等。

工作原理：用电极产生的电火花作光源，激发油中金属元素辐射发光,

将辐射出来的线光谱由出射狭缝引出，由光电倍增管将光能变成电

能，再向积分电容充电，通过测量积分电容器上的电压达到测试油内

金属浓度的目的.

原子吸收式：阴极灯、火焰，出射狭缝、表头、放大器，光电管，分

光器，入射狭缝，油样，喷雾器等。

工作原理：将待测元素的化合物在高温下进行试样原子化，使其变为

原子蒸气,当锐线光源发射出一束光，穿过一定厚度的原子蒸气时，

光的一部份被原子蒸气中待测元素的基态吸收，通过分光器将其他发

射线分离掉，检测系统测量特征谱线减弱后的光线强.13.分析

式铁谱仪由哪些部份组成？简述各部份的特点

答：分析式铁谱仪包括数量泵，磁铁，铁谱片等部份;微量泵要求具

有低稳定速率；铁谱片上金属磨损颗粒由大到小依序沉积；油液能顺

利留下;磁铁要能提供高强度高梯度的磁场。

14.旋转式铁谱仪在哪些方面克服了分析式铁谱仪的不足？

答：旋转式铁谱仪避免了分析式铁谱仪制片时间长，操作费用高，谱

片入口区磨粒堆集严重，油样需高度的稀释，谱片上有大量污染物和

大颗粒被压碎或者不能通过的缺点。15。试分析说

明四种铁谱分析仪的性能特点和区别

答：分析式铁谱仪可以分析观察磨粒形貌、尺寸大小、材质成份等；

直读式铁谱仪可以通过电子电路放大AD转换,直接显示读数对油样

中磨粒浓度和尺寸分布做定量分析；旋转式既保留了分析式铁谱仪的

优点又克服了许多缺点，对磨损严重，污染物多的油液不需要稀释，

即可制片；在线式铁谱仪可在线检测油液浓度，在磨粒浓度超过要求

时发出报警信号。四种铁谱仪的区别在于对磨粒的分离，检测的方法

不同。

17.其它油液分析技术有哪些？简述各自的内容

答:①分量分析技术：将一定体积样液中的固体颗粒全部搜集在微孔

滤膜上，通过检测滤膜过滤前和后的质量，计算污染物的含量②显

微镜计数技术：将过滤一定体积样液的滤膜在光学显微镜下观察,

对搜集在滤膜上的颗粒物按给定的尺寸范围计数③滤器阻塞

技术:通过测量由于颗粒物对滤膜阻塞而引起的流量或者压差的变化,

确定油液的污染度④显微镜比较分析技术:在专门

的显微镜下，将过滤样液的滤膜和标准污染度样片进行比较，由此判

断油液的污染度等级⑤扫描电子显微镜技术：利用扫描电镜

和统计学方法对搜集在滤膜上

的颗粒物进行尺寸和数量测定

⑥图象分析技术：利用摄像机将滤膜上搜集的颗粒物或者直接将液流

中的颗粒物转换为显示屏上的彩像,并利用计算机进行图象分析18。

工程机械的简易检测与诊断方法有哪些？

答：①感觉检测与诊断：听诊法、触测法、观察法②简单仪器检测与

诊断:用配备有表面热电偶探头的温度计测量滚动轴承、滑动轴承、

主轴箱、电动机等机件表面的温度；电子听诊器测振动加速度；磁塞

法，通过仪器观察从润滑油中搜集到的磨损颗粒，实现磨损状态检测

19.简述噪声诊断技术的原理

答：噪声是多个频率不同声强，不同声音无规律的组合，机械在运行

中不可避免地要产生振动和噪声，不同机械都以其自身可能的方式产

生振动和噪声，研究掌握机械及其零件的声振机理和特征，可对机械

的状态进行诊断。

20o温度检测与诊断的测量仪器有哪些？说明合用场合

答：接触式温度测量仪：膨胀式温度计（液体式、固体式）、压力表

式温度计（液体式、气体式、蒸汽式）、电阻温度计、热电偶温度计

非接触式温度测量仪器：光电高温计、光学高温计、红外测温仪、红

外热像仪、红外热电视21c无损探伤技术有哪

些?分别说明各自的工作原理和适应特点答:超声波探伤技术：利

用电振荡在发射探头中激发高频超声波，入射到被测物体内部后，若

遇到缺陷，超声波会被反射、散射或者衰减，再用接收探头接收从

缺陷处反射回来或者穿过被检工件后的超声波，并

将其在显示仪表上显示出来，通过观察与分析反射波或者透射波的时

延与衰减情况，即可获得物体内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小及

其性质等方面的信息，并由相应的标准或者规范判定缺陷的危害程度

红外线无损探伤技术:利用被测工件的热传导、热扩散或者热容量变

化时，物体内部存在的裂纹或者气孔一类的缺陷部位将引起这些热

性能的改变的原理进行探伤

磁粉探伤：磁力线通过铁磁性材料时,若材料内部有缺陷，这些缺陷

的地方磁阻增加或者磁性不连续，磁力线便发生偏转浮现现局部方向

改变。当缺陷在材料的表面或者近表面时，缺陷外产生漏磁场，这

时把磁粉撒在试件表面，则有缺陷的部位就会吸附更多的磁粉而明

显区别于没有缺陷的部位

渗透探伤：将特殊的渗透液涂于试件表面，当试件表面有开口缺陷时，

渗透液渗到缺陷中，去除表面多余的部份，经过显示处理、放大显示

等程序来检查零件表面缺陷的无损探伤方法

射线探伤：利用射线能穿透物体的能力，用物体的透视摄影来检查零

件内部的探伤方法

声发射探伤技术：利用声发射现象的特点，用电子学的方法接受发射

出来的应力波，进而根据声发射信号特征，进行处理和分析以评价缺

陷发生、发展的规律，以寻觅和判断声发射源的缺陷及危（wei）险

性的技术22.简述超声波探伤仪的组成和原理

答：组成：接头、克体、阻尼块、压电晶片、保护膜、接地环、吸声

材料

原理：产生电振荡并加于探头，是指发射超声波,同时还将探头接收的

电信号进行滤波、检波和放大等，并以一定的方式将探伤结果显示出

来，人们依此获得被检工件内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小和性

质等方面的信息23.分析说明动态测功仪的

原埋，并说明动态测功是如何实现的答:原埋：发动机在供油拉杆位

置和转速均匀变动情况下，测定其功率.

方法：当发动机在怠速或者空载在某一低速下，运转时蓦地将供油拉

杆放置在最大供油量位置，使发动机克服惯性和内部磨擦阻力加

速运转。用其加速性能的好坏直接反应最大功率的大小，因此只要

测出加速过程中某一参数，就可以得出相应的最大功率。

24.分析说明气缸密封性的诊断参数，并说明气缸密封性与哪些零部

件有关

答：诊断参数：气缸压缩压力，气缸漏气窗，气缸漏气量，曲轴箱漏

气量。气缸密封性与气缸，汽缸盖，

气缸衬垫，活塞，活塞环等包围工作介质的零件有关

25.气缸压缩压力的检测方法有哪些?说明各自的原理

答：检测方法有气缸压力表检测，测起动机电流法，测起动机电压法。

气缸压力表检测原理：压力表表头采用鲍登管式，一端固定，另一端

活动，活动端通过杠杆齿轮机构，与指针相连，当压力进入弯管伸直通

过杠杆齿轮机构带动指针动作，在表盘上指示出压力的大小。

测起动机电流法原理：起动机带动发动机曲轴所需的扭矩是电流的函

数，并与气缸压缩压力成正比，起动电流的变化与气缸压力的变化存

在着对应的关系。

测起动机电压法原理:与测起动机电流法原理相同，它是通过起动机在

起动发动机时遇到的阻力不一样，引起起动机电压变化来反映各气缸

内的实际密封状况。26o柴油机的燃油系的仪

器诊断与检测主要的检测项目和波形有哪些？说明各自的特点

答：项目：观测压力波力波形，观测针阀升程波形，检测瞬时压力，

供油的均匀性判断，观察异常喷射，检测供油正时，检测供油间隔.波

形：①全周期单缸波:即单独选某一缸高压油管中压力随喷油泵凸轮

轴转过360度时的变化情况的波形。

②多缸平列波：各缸高压油管内的残存压力为基线，将各缸波形按着

火顺序从左向右首尾相连的一种罗列方式。

③多缸并列波：将各缸高压缸按着火次序自下而上单独放置并将其首

部对齐的一种罗列方式.

④多缸重叠波：将各单缸波形之首对齐并重叠在一起的一种罗列方

式。

27.分析说明柴油机启动艰难和排蓝烟的原因

答：启动艰难的原因有：油箱无油或者开关未打开；油箱盖通气孔阻塞:

油管阻塞,破裂或者接口漏油；油路中有水或者气，或者气缸内有水；柴

油滤清器阻塞或者不密封；输油泵工作不良，进出油阀关闭不严或者

进油滤网阻塞；所用柴油机牌号不对或者柴油机品质差；喷油泵柱塞

偶见磨损严

重或者柱塞弹簧折断柱塞不回位;供油拉杆上的调节拨叉或者柱塞套

筒上的可调齿轮松动;出油阀偶件关闭不严或者其弹簧折断；高压油

管破裂或者接头松动;供油时间不对或者联轴器松动；喷油器针阀偶

件磨损严重，下椎体密封面不密封，弹簧折断或者调整不当等原因

造成喷射压力过低；喷油器针阀卡住,不能关闭或者打开;喷油器喷

孔阻塞或者喷雾不良；气缸压缩压力不足或者空气滤清器严重阻塞；

起动转速太低或者起动预热不够；喷油泵供油拉杆在停车位置上，卡

住或者起动油量调整不足.排蓝烟的原因：主要是机油进入燃烧室受

热蒸发成油气的结果，有以下原因：①柴泊机机油池内机油油面太高

②油浴式空气滤清器内油平面太高③由于气缸间隙太大，漏光度太

大，活塞环磨损过甚，活塞环弹力太小，活塞环装反等造成气缸内漏

油严重④进气门与导管磨损间隙太大⑤气门油封损坏或者脱落⑥增

压器漏油⑦机油粘度太小等。28o分析说明为什么要检测机油压力,

并说明机油理化指标变化影响因素

答:机油压力是发动机润滑系技术状况的重要指标，工作正常的发动

机在常用转速范围内，机油压力为294-588kPa,如发动机在中等转速

下运转时的机油压力低于98.1kPa,在怠速2转时机油压力低于49kPa,

则应即将使发动机住手运转.发动机润滑系技术状态的好坏，直接影

响整机工作性能和使用寿命。

主要原因是受机械杂质的污染，高温氧化，燃油的稀释,燃烧气体的影

响和机油因添加剂消耗及其他原因造成的自身理化指标降低。29.

简述柴油机过热的原因

答：冷却水量不足；风扇皮带打滑或者断裂；点火时偶尔供油时间太晚;

混合器太稀或者太浓;突爆或者早燃;燃烧室积碳太多；气缸垫太薄或者

缸体、缸盖结合面磨削过多；风扇离合器结合时机太晚;散热器下部

出水管冻结或者阻塞；散热器上部水管凹瘪或者阻塞；水泵泵水效能

欠佳或者水泵轴与叶轮脱开;节温器主阀门打不开或者打开延迟;散热

器和水套内沉积的水垢、锈蚀太厚；散热器的散热片严重阻塞;机油

池油面太低、机油太稠、机汕老化变质，导致润滑性能、散热性能

降低；机械长期超负荷工作30.发动机的

异响主要有哪些?说明其影响因素

答：异响主要有：机械异响、燃烧异响、空气动力异响、电磁异响

影响因素:发动机转速、温度、负荷等

机械异响：运动副配合间隙，润滑条件，配合面是否损伤；燃烧异响：

燃烧条件影响，如供油时刻、气缸压力;空气动力异响：气流振动；

电磁异响：磁场变化

31。简述离合器打滑测量的基本原理

答：离合器打滑测量仪由闪光灯电容，电阻和蓄电池组成。闪光灯用

于指示离合器是否打滑，电极用于获得喷油或者点火脉冲信号。检查时,

与发动机的转速成比例的脉冲信号每输入一个脉冲,闪光灯闪亮一

次，闪光频率也与发动机转速成比例，将频闪灯的光点投到传动轴上，

就可以发现离合器是否打滑，如果不打滑，传动轴看起来像不动一样，

如打滑，则可以看到轴某点慢慢“转动。32。分析说明

主离合器的常见故障

答:①分离不彻底：发动机怠速运转，踩下离合器踏板，原地挂档有

齿轮撞击声，且难以挂入；情况严重时，原地挂档后发动机熄火②起

步发抖：车辆低速起步时按操作规程结合离合器时，离合器不能平稳

接合且产生抖振，严重时使车辆产生抖振现象③传力打滑：车辆低档

起步时，离合器已接合，但不能起步或者起步不灵敏；车辆加速时，

车速不能随发动机转速升高而升高且伴有有离合器发热、产生糊味

或者冒烟等现象④异响:离合器分离或者接合时发出不正常声响

33o机械式变速箱的主要故障有哪些？

答：主要故障有：异响、跳档、乱档.340分析说明液

力变矩器动力换挡变速箱油温高和工作无力的故障原因

答：油温高：①油位不当②油冷却散热片太脏或者冷却器、滤清器或

者管路阻塞③变矩器进油压力阀卡在关闭位置,使进油压力高④变矩

器进油压力低，泄露严重⑤长期大负荷工作⑥变速箱换挡离合器打

滑⑦变矩器工作轮碰磨⑧用油不合格。

工作无力原因:①油位过低②油管泄露，滤油器阻塞油管接头松动③

调压阀弹簧失效或者断裂，调压阀调整不当④油泵磨损严重⑤各档油

路泄漏⑥控制阀磨损严重⑦油液质量不合格⑧变矩器严重泄漏⑨

装有大超越离合器的离合器严重磨损不能T.作在锁紧状态.35.

机械式转向系统的检测项目有哪些？

答：前轮定位的检测、转向盘自由行程的检测、转向盘转向力的检测

36.轮式车辆转向系统的常见故障有哪些？

答：前轮轮胎磨损不正常，转向盘自由行程过大，转沉重，自动跑偏,

前轮摆头37.工程机械制动系统的常见

故障现象有哪些？

答：制动不灵，制动失效，制动拖滞，制动跑偏等38.简述液

压系统故障的特点和类型答:特点：①故障的多样性

和复杂性②故障的隐蔽性③引起同一故障原因和同一原因引起故障

的多样性④故障产生的偶然性与必然性。

类型：时间分类：①早发性故障②蓦地性故障③渐发性故障。

故障特性分类：①共性故障②个性故障③理性故障。

故障发生原因分类：①人为性故障②自然性故障.39o分析

说明液压系统故障诊断的步骤和方法答:步骤：①排除前

准备阅读设备使用说明书②分析判断③调整试验④拆卸检查⑤处理

⑥重试与效果检测⑦故障原因分析总结。方法:①根据液压系统

图查找液压故障，②因果图分析方法，③油液分析方法，④利用故

障现象与故障原因相关分析液压故障。40.分析说明液压系统的

儿