机电设备故障诊断与维修技术 复习题

1．设备故障诊断与维修的意义。

 搞好设备管理与维修工作是提高产品质量，降低物质消耗，实现安全生产，增进企业经济效益的重要保证。设备的管理与维修做得好，就能使设备经常处于良好的技术状态，不发生故障或少发生故障，确保生产秩序的正常进行，从而保证产品产量、质量指标的完成。

 设备维修及时，就可以减少故障停机时间，减少跑、冒、滴、漏造成的能源、资源浪费，节省维修费用，减少环境污染。

 利用诊断手段早期发现设备故障还可以有效地避免设备事故和由此引起的人身安全事故。

２．维修方式发展阶段的划分和维修方式最新发展的概述。

 维修方式的发展阶段划分为：从事后维修逐步发展到定时的预防维修；再从预防维修发展到有计划的定期检查以及按检查发现的问题安排近期的预防性计划修理。

 维修方式的最新发展是预测维修，即通过对设备状态进行检测，获得相关的设备状态信息，根据这些信息判断出故障发生的时间、部位和形式，从而在故障发生前对设备进行维修，以消除故障隐患，做到防患于未然。

3．什么是机械设备故障？

 机械设备故障定义为：设备(系统)或零部件丧失了规定功能的状态。故障包含两层含义：一是机械系统偏离正常功能；二是功能失效。

4．故障研究的目的？

     故障研究的目的是要查明故障模式，追寻故障机理，探求减少故障的方法，提高机电设备的可靠程度和有效利用率。

5．机械设备故障形成的原因和故障造成的后果。

     故障形成的原因： 操作或管理失误形成的故障、机器内在原因形成的故障、自然故障、故障造成的后果。

     故障造成的后果： 致命故障、严重故障、一般故障。 

 6．零件磨损的一般规律及特征。

    1.磨合阶段　　　　又称跑合阶段，发生在设备使用初期。

    2.稳定磨损阶段　　这一阶段的磨琐特征是磨损速率小且稳定，因此该阶段的持续时间较长。

    3.急剧磨损阶段　　进入此阶段后，由于摩擦条件发生较大的变化，机械效率明显下降，精度降低，

 若不采取相应措施有可能导致设备故障或意外事故。

7．磨损的形式。

①磨料磨损 ②疲劳磨损③粘着磨损 ④微动磨损 

8．金属零件的腐蚀特点。

 腐蚀损伤是从金属表面开始，然后或快或慢地往里深人，造成表面材料损耗，表面质量破坏，内部晶体结构损伤，使零件出现不规则形状的凹洞、斑点等破坏区域，最终导致零件的失效。

9．金属零件的腐蚀分类及其机理。

    金属腐蚀按其作用和机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

    金属零件的化学腐蚀机理：当金属零件表面材料与周围的气体或非电解质液体中的有害成分发生化学反应时，金属表面形成腐蚀层，在腐蚀层不断脱落又不断生成的过程中，零件便被腐蚀。

    金属零件的电化学腐蚀机理：金属与电解质物质接触时产生的腐蚀，与化学腐蚀的不同之处在于腐蚀过程中有电流产生。具有电位差的两个金属极在电解质溶液中发生的具有电荷流动特点的连续不断的化学腐蚀。

10．弹性变形机理和弹性后效产生原因及其消除办法。

弹性变形是当外力去除后，能完全恢复的变形。  

弹性变形的机理是：在正常情况下，晶体内部原子所处的位置是原子间引力和斥力达到平衡时的位置。当有外力作用时，原子就会偏离原来的平衡位置，同时产生与外力方向相反的抗力，与之建立新的平衡。当外力去除后，为消除出现的新的不平衡，原子又恢复到原来的稳定位置。

消除办法：消除弹性后效现象的办法是长时间回火，以使应力在短时间内彻底消除。

11．塑性变形特点。

塑性变形是指外力去除后不能恢复的变形。它的特点是：①引起材料的组织结构和性能变化；②由于多晶体在塑性变形时，各晶粒及同一晶粒内部的变形是不均匀的，当外力去除后各晶粒的弹性恢复也不一样，因而有应力产生；③塑性变形使原子活动能力提高，造成金属的耐腐蚀性下降。

12．减轻塑性变形危害方法：

1.设计方面　设计时在充分考虑如何实现机构的功能和保证零件强度的同时，要重视零件刚度和变形问题以及零部件在制造、装配和使用中可能发生的问题。

2.加工方面　对热加工而成的毛坯，要特别注意其残余应力的消除问题。

13．疲劳断裂三个阶段的演变过程。

一般疲劳断裂过程经历3个阶段：疲劳裂纹的萌生；疲劳裂纹的扩展阶段；；最终瞬断即疲劳裂纹的失稳扩展阶段。

14．减少断裂失效的措施。

    1.优化零件形状结构设计，合理选择零件材料

    2.合理选择零件加工方法

    3.安装使用方面　第一，要正确安装，防止产生附加应力与振动。对重要零件，应防止碰伤、拉伤，因为每一个伤痕都可能成为一个断裂源。第二，应注意保护设备的运行环境，防止腐蚀性介质的侵蚀，防止零件各部分温差过大。第三，要防止设备过载，严格遵守设备操作规程。第四，要对有裂纹的零件及时采取补救措施。

15．故障诊断方法和故障诊断的目的。

 故障诊断的方法：应用现代化仪器设备和计算机技术来检查和识别机电设备及其零部件的实时技术状态，根据得到的信息分析判断设备“健康”状况的。

     故障诊断的目的：①预防事故，保证人身和设备安全。②推动设备维修制度的改革。③提高企业经济效益。

16．故障诊断的主要环节及其工作任务。

    ⑴ 信号获取环节 利用人的听、摸、视、闻或选用不同种类的传感器来感知设备运行中各种物理和化学参数的变化，并把有关信息传递出来。

    ⑵ 信号分析处理环节 去除与故障无关特征信号信息。

    ⑶ 工况状态识别环节 判别工况状态是正常还是异常。

    ⑷ 故障诊断环节 针对异常工况进行故障分析。

17．机电设备故障诊断技术分类。

振动诊断技术；温度诊断技术；油样分析与诊断技术；无损检测技术。

18．维修方式发展趋势。

维修方式一般的发展趋势是由排除故障维修走向预防性计划维修，再走向定期有计划检查的预防性计划修理。目前的趋势是在状态监测基础上的维修。

19．选择修复技术应考虑的因素。

    ①考虑对零件材质的适应性

    ②考虑修补层厚度

    ③考虑修补层的力学性能

    ④考虑机械零件的工作状况

    ⑤考虑生产的可行性

    ⑥考虑经济性

20．机械修复技术常用方法。

    修理尺寸法、镶装零件法、局部修换法、金属扣合法。 

21．焊接修复技术的作用和特点。

     作用：恢复零件尺寸、形状，并使零件表面获得特殊性能熔敷金属，校正零件的变形，也可用堆焊修复磨损失效的零件。

特点：具有焊修质量好、效率高、成本低、简便易行以及便于现场抢修等特点。

22．电镀定义及其过程。

    电镀是利用电解的方法，使金属或合金在零件基体表面沉积，形成金属镀层的一种表面加工技术。

电镀过程是镀液中金属离子在外电场的作用下，经电极反应还原成金属离子并在阴极上进行金属沉积的过程。

23．电刷镀的作用和特点。

    作用：电刷镀主要用于修复磨损零件表面和局部损伤，而且能够改善零件表面的耐磨、耐蚀性、导电等性能，还可完成槽镀难以完成的项目等。

    特点：电刷镀结合强度高，镀层厚度可以控制，设备和工艺简单，可现场修复，能够满足多种维修性能的要求。

24．粘接修复技术定义，作用及特点。

采用胶粘剂进行连接达到修复目的的技术就是粘接修复技术。

    作用：粘接技术可以把各种金属和非金属零件牢固地连接起来，达到较高的强度要求，可以部分代替焊接、铆接、过盈连接和螺栓连接。

    特点：粘接技术操作简单，成本低廉，粘接层密封防腐性能好，耐疲劳强度高，因此得到广泛应用。

25．粘接力产生的理论。

    机械理论认为：被粘物表面都有一定的微观不平度，胶粘剂渗透到这些凹凸不平的沟痕和孔隙中，固化后便形成无数微小的“销钉”，在界面区产生了啮合力。

    吸附理论认为：粘接是在表面上产生类似吸附现象的过程，胶粘剂中的有机大分子逐渐向被粘物表面迁移，当距离小于0.5nm时能够相互吸引，产生分子间力。

26．热喷涂和喷焊定义。

 用高温热源将喷涂材料加热至熔化状态，通过高速气流使其雾化并喷射到经过预处理的零件表面形成一层覆盖层的过程称为热喷涂。

 将喷涂层继续加热，使之达到熔融状态而与基体形成冶金结合，获得牢固的工作层称为喷焊。

27．表面强化技术意义。

 机械零件的失效大多发生于零件表面，机械零件的修复不仅仅要恢复零件表面的形状和尺寸，还要提高零件表面的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性等性能。采用表面强化技术可以使零件表面获得比基本材料更好的性能，可以延长零件的使用寿命。

28．表面机械强化方法。

    ⑴喷丸强化 把高速运动的弹丸喷射到零件表面，使金属材料表面产生强烈的塑性变形，从而产生一层具有较高残余压应力的冷作硬化层，即喷丸强化层。

    ⑵滚压强化 利用金刚石滚压头或其他形式的滚压头，以一定的滚压力对零件表面迸行滚压运动，使经过滚压的表面由于形变强化而产生硬化层，达到提高零件表面的力学性能的目的。

29．表面热处理强化原理。

 表面热处理是通过对零件表层快速加热，使表层温度升高，由表及里温度逐渐降低，当表面的温度超过相变点以上达到奥氏体状态时，快速冷却使表面获得马氏体组织，得到硬化层，而心部仍然保留原组织状态，从而达到强化零件表面的目的。

30．表面化学热处理强化方法。

     常用的表面化学热处理强化方法有：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼和渗金属等。

31．设备大修内容。

    ①对设备的全部或大部分部件解体并进行检查。

    ②编制设备大修技术文件，准备好技术资料、工具、检具以及备件和材料。

    ③修复基础件。

    ④更换或修复磨损、损坏的零件。

    ⑤修理、调整机械设备的电器系统。

    ⑥更换或修复机械设备附件。

    ⑦大修总装配，并调试到达大修质量标准。

    ⑧设备全新涂装。

    ⑨设备大修质量验收。

32．设备大修前准备工作。

设备大修的准备工作包括技术准备和生产准备两方面的内容。

大修前的技术准备工作：包括预检调查准备、预检、编制大修技术文件。

大修前的生产准备工作：包括材料、备件和专用工、检、研具的订购、制造和验收入库以及修理生产计划的编制。

33．机械设备的拆卸原则。

    ⑴拆卸之前，应详细了解机械设备的结构、性能和工作原理，仔细阅读装配图，弄清装配关系。

    ⑵在不影响修换零部件的情况下，其他部分能够不拆就不拆，能够少拆就少拆。

    ⑶要根据机械设备的拆卸顺序，选择拆卸步骤。

34．机械设备的拆卸注意事项。

    ⑴拆卸前做好包括选择并清理好拆卸工作地，保护好电气设备和易氧化、锈蚀的零件，将机械设备中的油液放尽等准备工作。

    ⑵正确选择和使用拆卸工具。

    ⑶保管好拆卸的零件。

 35．锈蚀螺纹拆卸方法。

    锈蚀的螺纹不容易拆卸，可采用下列方法：

    ⑴先用煤油润湿或者浸泡螺纹连接处，然后轻击震动四周，再行旋出。不能使用煤油的螺纹连接，可以用敲击震松锈层的方法。

    ⑵可以先旋紧四分之一圈，再退出来，反复松紧，逐步旋出。

    ⑶采用气割或锯断的方法拆卸锈蚀螺纹。

36．零件清洗方法。

    ①人工清洗 把零件放在装有煤油、轻柴油或化学清洗剂的容器中，用毛刷刷洗或棉丝擦洗。

    ②机械清洗 把零件放人清洗设备箱中，由传送带输送，经过被搅拌器搅拌的洗涤液，清洗干净后送出箱中。

③喷洗 是将具有一定压力和温度的清洗液喷射到工件上，清除油污。喷洗的生产效率高。

37．.零件清洗时注意事项。

1）零件经清洗后应立即用热水冲洗，以防止碱性溶液腐蚀零件表面。

2）零件经清洗，干燥后应涂机油，防止生锈。

3）零件在清洗时不要碰伤工件表面。清洗后要使油孔、油路畅通，用塞堵封闭孔口，以防止污物掉入。

4）使用设备清洗零件时，应保持足够的清洗时间，以保证清洗质量。

5）精密零件和铝合金零件不宜采用强碱性溶液浸洗。

6）采用三氯乙烯清洗时，要在一定装置中按规定的操作条件进行，工作场地要保持干燥和通风，严禁烟火，避免与油漆、铝屑和橡胶等相互作用，注意安全。

38．零件的检查方法。

     机械修理中常见的零件检查方法有：

    ①目测：对零件表面进行宏观检查。如表面有无裂纹、损伤、腐蚀等。

    ②耳听：通过机械设备运转发出的声音，判断零件的状况。

    ③测量：使用测量工具对零件的尺寸、形状位置精度进行检测。

    ④试验：某些性能十叮通过耐压试验、无损检测等方法来测定

    ⑤分析：如通过金相分析了解材料组织，通过射线分析了解零件的隐蔽缺陷，通过化学分析了解材料的成分等。

39．机床主轴常见磨损部位有哪些。

     在机床使用过程中，主轴磨损和损坏的形式一般有:

    ⑴与轴承配合的轴颈表面的磨损、烧伤或出现裂纹。

    ⑵与夹具、刀具配合的锥孔或轴颈表面的磨损或者出现较深的划痕。

    ⑶主轴弯曲变形。

 40．机床主轴修复方法。

     根据主轴磨损的程度，可采取以下修复方法:

    ⑴主轴精度超差较少时，宜用研磨套、研磨平板以及锥孔研磨棒进行研磨，恢复配合轴颈表面几何形状、相对位置和表面粗糙度要求。

    ⑵当主轴各项精度超差较大时，或有较深的划痕时，可采用精磨加工恢复其精度要求。

    ⑶滚动轴承结构的主轴轴颈，可采用精磨后刷镀等方法在磨损表面覆盖一层金属，恢复轴颈的原始尺寸和精度。

    ⑷高精度主轴弯曲变形，一般校直后难以恢复精度，多采用更换新轴的方法。

41．滚动轴承的预紧原理和作用。

    原理：所谓预紧就是在安装轴承时预先在轴向加一个等于径向工作载荷20% ～30%的力，不但消除了滚道与滚子之间的间隙，而且有一定的过盈量，使滚子与内外圈滚道产生了一个定的弹性变形，增加了接触面积，提高了支承刚度和抗震性。

    作用：当受到外部载荷时，轴承不会产生新的间隙，从而保证了主轴部件的回转精度和刚度。

42．动压滑动轴承工作原理。

动压滑动轴承的工作原理是当主轴旋转时，带动润滑油从间隙大处向间隙小处流动，形成压力油楔而产生油膜压力p将主轴浮起。

43．动压滑动轴承失效形式，主要原因和修理目的。

    动压滑动轴承的失效形式 一般为轴承内孔磨损和咬伤、拉毛，主要是磨损。

    动压滑动轴承磨损的主要原因 是润滑油中有机械磨损微粒和润滑不足。

    动压滑动轴承修理目的就是恢复轴承内孔的圆度、圆柱度、表面粗糙度和与配合轴颈的接触面积，以及和同轴孔系其他轴承内孔的同轴度要求。

44．机床导轨功用和失效形式。

    导轨的功用 是承受载荷和导向，它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力。

    失效形式：运动部件沿导轨运动，长期使用会产生非均匀磨损，另外由于导轨表面的不清洁和润滑不足等原因也会引起局部磨损和研伤，结果会使导轨的精度下降。

45．刮削修复方法及特点。

    方法：刮削是利用刮刀、拖研工具、检测器具和显示剂，以手工操作的方式，边刮削、边研点、边测量，使工件达到规定一尺寸精度、几何精度和表面粗糙度等要求的一种精加工工艺。

特点：使用刮削技术修复磨损和研伤的机床导轨，虽然劳动强度大，但适应性强、精度高、去除金属少，目前仍然是一种常用的修理方法。

46．零件的修换原则。

   决定设备零件是否需要修理或更换的原则如下：

    ⑴根据磨损零件对设备精度的影响情况，决定零件是否修换

    ⑵根据磨损零件对设备性能的影响情况，决定零件是否修换

    ⑶重要的受力零件在强度下降接近极限时，应进行更换

    ⑷对磨损零件是修、换新件的确定原则：考虑修、换的经济性、零件修复的工艺性和零件修复后的使用性和安全性等。