1、機械故障診斷課程復習思考題（2013級碩士研究生）第七部分之磁粉檢測與渦流檢測思考題1. 磁粉檢測的原理原理： 鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變 而產生漏磁場，漏磁場吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。磁粉檢測(Magnetic Particle Testing,縮寫符號為MT），又稱磁粉檢驗或磁粉探傷。2. 磁粉檢測的過程磁粉檢測由預處理、磁化、施加磁粉、觀察、記錄以及后處理3. 磁粉檢測優點及局限性優點:顯示直觀、 檢測靈敏高、應用范圍廣、工藝簡單、費用低廉。局限性:只

2、能用于檢測鐵磁性材料；只能用于檢查表面及近表面缺陷。4.磁粉檢測方法的基礎磁粉檢測方法的基礎是缺陷處產生的漏磁場與外加磁粉的磁相互作用，即通過磁粉的聚集顯示被外加磁場磁化的工作表面上出現的漏磁場5.影響漏磁場的主要因素外加磁場的影響工件材料及狀態的影響缺陷位置和形狀的影響被檢表面的覆蓋層6.施加磁粉的方法1.干法2.濕法7.檢測方法1.連續法2.剩磁法8.什么是連續法和剩磁法（1）連續法 連續法又稱附件磁場法或現磁法，是在外加磁場作用下，將磁粉或磁懸液施加到工件上進行磁粉探傷。對工件的觀察和評價可在外磁場作用下進行，也可在中斷磁場后進行。（2）剩磁法 剩磁法是先將工件進行磁化，然后在工件上澆磁

3、懸液，待磁粉聚集后再進行觀察。這是利用材料剩余磁性進行檢測的方法，故稱為剩磁法。9.磁粉檢測設備分類分為固定式、移動式、便攜式10.什么是渦流？當線圈中通過交變電流時，在線圈周圍產生交變磁場 ，當此交變磁場相對導體運動時，導體中會感應出蝸狀流動的電流。11.渦流檢測原理原理：將載有交變或脈沖電流的試驗線圈靠近導電工件時，在工件表面內電磁感應產生渦電流，而感生的渦電流又產生磁場，反作用于原試驗線圈的磁場，形成疊加磁場。當工件內有缺陷時，渦電流因流動途徑的變化，使渦電流磁場也相應變化，經試驗線圈檢出異常磁場的變化量，可獲得缺陷的信息。12.渦流檢測優點和局限性優點：1、渦流檢測時線圈不需與被測物直

4、接接觸。2、檢測結果可以直接以電信號輸出，故可用于自動化檢測。3、由于實行非接觸式檢測，所以檢測速度很快。4、適用范圍較廣，除可用于檢測缺陷外，還可用于檢測材質的變化、形狀與尺寸的變化等。局限性：1、不適用于形狀復雜的零件,而且只能檢測導電材料的表面和近表面缺陷，對表面下較深部位的缺陷檢測困難。2、檢測結果也易于受到材料本身及其他因素的干擾。除檢測項目外，試件材料的其它因素一般也會引起輸出的變化，成為干擾信號。 3、難以直接從檢測所得的顯示信號來判別缺陷的種類。4、不能用于非導電材料。第七章 無損檢測技術1.射線檢測的含義 射線檢測是利用各種射線對材料的透射性能及不同材料對射線的吸收、衰減程度

5、的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察的，是一種行之有效而又不可缺少的檢測材料或零件內部缺陷的手段，在工業上廣泛應用。2.射線檢測的特點：1 可直接觀察零件內部缺陷的影像，對缺陷進行定性、定量、定位的分析；2 適用于幾乎所有的材料，對零件幾何形狀及表面粗糙度均無嚴格要求；3 射線底片能長期存檔備查，便于分析事故原因；4 射線對人體有害，需要有保護措施；5 設備復雜昂貴，檢測費用高。3.射線檢測的基本原理 檢測原理：當射線通過被檢物體時，有缺陷部位與無缺陷部位對射線的吸收能力不同，一般情況是通過有缺陷部位的射線強度高于無缺陷部位的射線強度，因此可以通過檢測透過被檢物體后射線強度的差異來判斷被檢

6、物體中是否有缺陷存在。 4.射線檢測的方法檢測方法：目前工業上主要有照相法、電離檢測法、熒光屏直接觀察法、電視觀察法等。 照相法： 射線檢測常用的方法是照相法，即利用射線感光材料（射線膠片）放在被透照試件的背面接受透過試件后的射線。膠片曝光后經暗室處理，就會顯示出物體的結構圖像。根據膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度，就可以評定被檢測試件中有無缺陷及缺陷的性質、形狀、大小和位置。 電離檢測法：當射線通過氣體時與氣體分子撞擊，有的氣體分子失去電子成為正離子，有的氣體分子得到電子成為負離子，此即氣體的電離效應。電離效應將會產生電離電流，電離電流的大小與射線的強度有關。如果將透過試件的X射線通過電

7、離室測量射線強度，就可以根據電離室內電離電流的大小來判斷試件的完整性。 這種方法對缺陷性質的判別較困難，只適用于形狀簡單、表面工整的工件，應用較少。 熒光屏直接觀察法：將透過試件的射線投射到涂有熒光物質的熒光屏上時，在熒光屏上會激發出不同強度的熒光來，利用熒光屏上的可見影像直接辨認缺陷。這種方法成本低，適用于形狀簡單、要求不嚴格的產品的檢測。 電視觀察法：熒光屏直接觀察法的發展，將熒光屏上的可見影像通過光電倍增管增強圖像，再通過電視設備顯示。這種方法檢測靈敏度比照相法低，對形狀復雜的零件檢測困難。5 滲透檢測定義及應用范圍 滲透檢測，又稱滲透探傷，是一種表面無損檢測方法，利用液體的毛細管作用，

8、將滲透液滲入固體材料表面開口缺陷處，再通過顯像劑將滲入的滲透液析出到表面顯示缺陷的存在。 應用范圍：一般著色滲透檢測在特種設備行業及機械行業里應用較為廣泛；特種設備行業包括鍋爐，壓力容器，壓力管道等承壓設備，以及電梯，起重機械，客運索道，大型游樂設施等機電設備。熒光滲透檢測在航空，航天，兵器，船艇，原子能等國防工業領域中應用最為廣泛。6.滲透檢測原理將零件表面的開口缺陷看作是毛細管或毛細縫隙。由于所采用的滲透液都是能潤濕零件的，因此滲透液在毛細作用下能滲入表面缺陷中去，使缺陷附近的表面有所不同。此時可以直接進行觀察而如果使用顯像劑進行顯像，靈敏度會大大提高。 顯像過程也是利用滲透的作用原理。顯

9、像劑是一種細微粉末，顯像劑微粉之間可形成很多半徑很小的毛細管，這種粉末又能被滲透液所潤濕，所以當清洗完零件表面多余的滲透液后，給零件的表面敷散一層顯像劑，根據毛細現象，缺陷中的滲透液就容易被吸出，形成一個放大的缺陷顯示。7 滲透探傷常用方法1) 著色滲透探傷法：此法是利用某些滲透性很強的有色油液進行滲透，然后利用顯像劑圖層吸附后，以鮮明的顏色將缺陷顯示出來。2) 熒光滲透探傷法：此方法是采用含有某些熒光物質且滲透性很強的熒光油液進行滲透，然后利用顯像劑吸附并通過紫外燈照射后，產生熒光的方式來顯示缺陷。3) 溶劑清洗型滲透探傷法：此方法不用乳化劑，而是直接用溶劑清洗工件表面。4) 后乳化型滲透探

10、傷法：此方法的滲透液無乳化劑，用水不能直接洗凈零件表面的殘存滲透液，在滲透后在被檢測工件表面施加乳化劑才能用水清洗。5) 水洗型滲透探傷法：此方法是其滲透液內含有一定的乳化劑，零件表面殘存滲透液可直接用水洗凈，可進一步分為水基型和自乳化型。8滲透檢測優缺點 優點：原理簡單，操作容易，方法靈活，靈敏度高，適應性強 缺點：工藝程序復雜，不能發現非開口缺陷，污染重，表面要求高9.滲透檢測工藝1） 前處理為得到良好的檢測效果，首要條件是使滲透液充分浸入缺陷內。預先消除可能阻礙滲透、影響缺陷顯示的各種原因的操作稱為前處理。它是影響缺陷檢出靈敏度的重要基本操作。輕度的污物及油脂附著等可用溶劑洗凈液清除。如

11、果涂料、氧化皮等全部覆蓋了檢測部位的表面， 則滲透液將不能滲入缺陷。 材料或工件表面洗凈后必須進行干燥，除去缺陷內殘存的洗凈液和水等，否則將阻礙滲透或者使滲透液劣化。2） 滲透滲透就是使滲透液吸入缺陷內部的操作。 為達到充分滲透，必須在滲透過程中一直使滲透液充分覆蓋受檢表面。實際工作中，應根據零件的數量、大小、形狀以及滲透液的種類來選擇具體的覆蓋方法。一般情況下，滲透劑的使用溫度為1540。根據零件的不同要求發現的缺陷種類不同、表面狀態的不同和滲透劑的種類不同選擇不同的滲透時間，一般滲透時間為520 min。 滲透時間包括浸涂時間和滴落時間。 對于有些零件在滲透的同時可以加載荷，使細小的裂縫張

12、開，有利于滲透劑的滲入，以便檢測到細微的裂紋。3） 清洗在涂敷滲透劑并保持適當的時間之后，應從零件表面去除多余的滲透劑，但又不能將已滲入缺陷中的滲透劑清洗出來，以保證取得最高的檢驗靈敏度。 水洗型滲透劑可用水直接去除，水洗的方法有攪拌水浸洗、噴槍水沖洗和多噴頭集中噴洗幾種，應注意控制水洗的溫度、時間和壓力大小。后乳化型滲透劑在乳化后，用水去除， 要注意乳化的時間要適當，時間太長，細小缺陷內部的滲透劑易被乳化而清洗掉；時間太短，零件表面的滲透劑乳化不良，表面清洗不干凈。溶劑去除型滲透劑使用溶劑擦除即可。4） 干燥干燥的目的是去除零件表面的水分。溶劑型滲透劑的去除不必進行專門的干燥過程。用水洗的零

13、件， 若采用干粉顯示或非水濕型顯像工藝，在顯像前必須進行干燥；若采用含水濕型顯像劑，水洗后可直接顯像，然后進行干燥處理。干燥的方法有：用干凈的布擦干、用壓縮空氣吹干、用熱風吹干、熱空氣循環烘干等。5） 顯像顯像就是用顯像劑將零件表面缺陷內的滲透劑吸附至零件表面，形成清晰可見的缺陷圖像。根據顯像劑的不同，顯像方式可分為干式、水型和非水型。零件表面涂敷的顯像劑要施加均勻，且一次涂敷完畢，一個部位不允許反復涂敷。6） 檢驗在著色檢驗時，顯像后的零件可在自然光或白光下觀察，不需要特別的觀察裝置。在熒光檢驗時，則應將顯像后的零件放在暗室內，在紫外線的照射下進行觀察。對于某些虛假顯示，可用干凈的布或棉球沾

14、少許酒精擦拭顯示部位； 擦拭后顯示部位仍能顯示的為真實缺陷顯示，不能再現的為虛假顯示。檢驗時可根據缺陷中滲出滲透劑的多少來粗略估計缺陷的深度。7） 后處理滲透檢測后應及時將零件表面的殘留滲透劑和顯像劑清洗干凈。對于多數顯像劑和滲透液殘留物， 采用壓縮空氣吹拂或水洗的方法即可去除；對于那些需要重復進行滲透檢測的零件、使用環境特殊的零件，應當用溶劑進行徹底清洗。齒輪故障診斷復習題1.常見的齒輪的失效形式有哪些？齒的斷裂、齒的磨損、齒面疲勞（點蝕、剝落）、齒面擦傷和劃痕等2.齒輪常見故障類型及表現形式A）粘著磨損、 B)磨粒磨損與劃痕、 C) 腐蝕磨損、D）燒傷、E）齒面膠合3.齒輪故障診斷方法有哪

15、些？功率譜分析法邊頻帶細化分析法倒頻譜分析法時域同步平均法自適應消噪技術4.應用功率譜分析齒輪故障時，頻率軸橫坐標采取線性坐標還是對數坐標比較好？為什么？線性坐標效果要好得多齒輪系統由于有較多的邊頻成分，采用線性坐標（恒帶寬）會更有效。5.齒輪的特征頻率計算公式是什么？6.描述調制現象和邊頻帶產生的原因。在生產條件下很難直接檢測某一個齒輪的故障信號，一般是在軸承、箱體有關部位測量。當齒輪旋轉時，無論齒輪發生了異常與否，齒的嚙合都會發生沖擊嚙合振動，其振動波形表現出振幅受到調制的特點，甚至既調幅又調頻。齒面壓力波動、齒輪偏心、齒輪轉速不均勻，不僅產生調幅現象，也會引起頻率調制，其結果是在譜上得到

16、一個調幅與調頻綜合形成的邊頻帶7.功率譜分析在齒輪故障診斷中的作用如何？功率譜分析可確定齒輪振動信號的頻率構成和振動能量在各頻率成分上的分布，是一種重要的頻域分析方法。8.邊頻帶分析一般從哪兩方面進行？一般從兩方面進行邊頻帶分析，一是利用邊頻帶的頻率對稱性，找出 fz±nfr（n=1、2、3 ）的頻率關系，確定是否為一組邊頻帶。如果是邊頻帶，則可知道嚙合頻率Z和調制信號頻率r。二是比較各次測量中邊頻帶幅值的變化趨勢8調頻和調幅是什么？調幅現象：由于齒面載荷波動對幅值的影響造成的，調幅的一個原因是齒輪偏心，此時的調制頻率為齒輪的回轉頻率。當在齒輪上有一個齒存在局部缺陷時，相當于齒輪的振

17、動受到一個短脈沖的調制，脈沖的長度等于齒的嚙合周期；調頻現象：齒面壓力波動、齒輪偏心、齒輪轉速不均勻，不僅產生調幅現象，也會引起頻率調制，其結果是在譜上得到一個調幅與調頻綜合形成的邊頻帶9齒輪箱不同部件故障的振動特征滾動軸承的故障及診斷技術 (1)滾動體類型有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子和球面滾子等(2)滾動軸承的故障形式1.疲勞點蝕和疲勞剝落 2.保持架破損3.蠕變 4.電蝕 5.磨損 6.膠合 7.燒傷 8.銹蝕 9.破損 10.壓痕 (3)疲勞點蝕和疲勞剝落現象：深溝球軸承的內圈滾道上產生等距離的剝離。原因：由于沖擊載荷造成的壓痕發展而成。 (4)保持架破損 現象：向心推力角接

18、觸球軸承的保持架，橫梁的折損。 原因：內外圈的相對傾斜，造成對保持架的異常載荷作用。 (5)電蝕現象：深溝球軸承，滾道上產生的條紋狀電蝕，鋼球變為深黑色。現象：圓錐滾子軸承的外圈，滾道上產生的條紋狀電蝕。原因：使用中有電流通過。(6)蠕變 現象：調心滾子軸承的內圈，內徑上出現的相對運動傷。原因：過盈量不足，產生蠕變造成的。(7)燒傷現象： 表面變色和熔化，保持架磨損粉末壓碾 并附著在上面。原因：潤滑不足造成的損傷。(8)滾動軸承的簡易診斷法    原理：利用簡易診斷儀器測出特定的振動量（速度、加速度等），再與標準值進行比較，以是否超出規定的界限值來判斷軸承是否存在

19、故障及故障程度的方法。 方法：1、振動信號法, 2、沖擊脈沖法（SPM法)(9)振動信號法 參數的類型 1)幅域參數 特點：其值既與故障有關，也與工況（負載、轉速、儀表靈敏度）有關。 2)無量綱參數 特點：對故障的靈敏性好，隨工況不同變化小。(10)沖擊脈沖法基本原理： 當兩個不平的表面相互撞擊時（滾動體與內滾道缺陷），就會產生沖擊波，即沖擊脈沖，沖擊脈沖激發了軸承元件和結構的共振。特點：由于沖擊振動所含的頻率很高，通過零件的界面傳遞一次，其能量損失約80，使原本就十分微弱的故障信號更加微弱，因此，沖擊脈沖技術對測點要求高，測點選擇滿足：1.傳遞路徑盡可能短2.傳遞路線上只能有從軸承到軸承座之間的一個界面3.測點必須選在軸承的負載區缺點：只能判斷正常與否，以及損傷的嚴重程度，無法判別故障元件 (11)滾動軸承的精密點檢診斷精密點檢：主要是通過對振動信號的頻率分析，來判明軸承故障的類別、部位及原因。 (12)滾動軸承進行診斷有如下兩點意義：1）滾動軸承的運行狀態是否正常往往直接影響到整臺機器的性能，如精度、可靠性、壽命等。