機(jī)電設(shè)備維修工藝學(xué)教案

1、第一講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第一章機(jī)械零件失效的模式及其機(jī)理1.1機(jī)械零件的磨損教學(xué)目標(biāo)：1、了解機(jī)械零件的磨損的概念。2、掌握機(jī)械零件的磨損的類型。教學(xué)重點(diǎn)：1、了解機(jī)械零件的磨損的概念。2、掌握機(jī)械零件的磨損的類型。教學(xué)難點(diǎn):機(jī)械零件的磨損的類型。教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：據(jù)估計(jì)，世界上的能源消耗中有1/31/2是由于摩擦和磨損造成的，因此降低機(jī)械磨損就能極大地節(jié)約能源。教學(xué)內(nèi)容正文一、金屬零件表面損傷失效零件的表面損傷破壞主要是磨損、腐蝕和接觸疲

2、勞。腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學(xué)或化學(xué)侵蝕現(xiàn)象。腐蝕的結(jié)果是使金屬表面產(chǎn)生銹蝕，從而使零件表面遭到破壞。與此同時(shí)，對于承受交變應(yīng)力的零件，還要引起腐蝕疲勞的現(xiàn)象。1、機(jī)械零件的磨損損傷磨損是兩個(gè)接觸表面在作相對運(yùn)動的過程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。通常將磨損分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損五種形式。（1）粘著磨損當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個(gè)摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面所引起的磨損稱為粘著磨損。粘著磨損又稱粘附磨損。（2）磨料磨損磨料磨損又稱磨粒磨損。它是當(dāng)摩擦副的接觸表面之間存在著硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料一方的硬度比另

3、一方的硬度大得多時(shí)，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損，其特征是在接觸面上有明顯的切削痕跡。磨料磨損是十分常見又是危害最嚴(yán)重的一種磨損。其磨損速率和磨損強(qiáng)度都很大，致使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大大降低，能源和材料大量損耗。（3）疲勞磨損疲勞磨損是摩擦表面材料微觀體積受循環(huán)接觸應(yīng)力作用產(chǎn)生重復(fù)變形，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和分離出微片或顆粒的一種磨損。（4）腐蝕磨損在摩擦過程中，金屬同時(shí)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬表面的腐蝕產(chǎn)物剝的應(yīng)力一般都低于材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是安全的。但實(shí)際中，在重復(fù)及交變載荷的長期作用下，機(jī)件或零件仍然會發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂，它是一種

4、普通而嚴(yán)重的失效形式。在實(shí)際失效件中，疲勞斷裂占了較大的比重，約80一90。4、環(huán)境斷裂實(shí)際上機(jī)械零部件的斷裂，除了與材料的特性、應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變速率有關(guān)外，還與周圍的環(huán)境密切相關(guān)。尤其是在腐蝕環(huán)境中，材料表面或裂紋邊沿由于氧化、腐蝕或其它過程使材料強(qiáng)度下降，促使材料發(fā)生斷裂?？梢钥闯?，環(huán)境斷裂是指材料與某種特殊環(huán)境相互作用而引起的具有一定環(huán)境特征的斷裂方式。環(huán)境斷裂主要有應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆斷裂、高溫蠕變、腐蝕疲勞斷裂和冷卻斷裂等。二、金屬零件的變形失效塑性變形：機(jī)械零件在外載荷作用下，當(dāng)其所受應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)，就會發(fā)生塑性變形。在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，一般不允許發(fā)生塑性變形。機(jī)械零件發(fā)生塑性

5、變形后，其形狀和尺寸產(chǎn)生永久的變化，破壞零件間的正常相對位置或嚙合關(guān)系，產(chǎn)生振動、噪音、承載能力下降，嚴(yán)重時(shí)，機(jī)械零件，甚至機(jī)器不能正常工作。例如，齒輪的輪齒發(fā)生塑性變形，不能滿足正確嚙合條件和定傳動比傳動，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生劇烈的振動和噪音；彈簧發(fā)生塑性變形后，直接導(dǎo)致喪失其功能。彈性變形：零件在載荷作用下，將發(fā)生彈性變形，如彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形、拉伸變形等。過大的彈性變形將導(dǎo)致零件失效，如機(jī)床主軸彈性變形過大，將造成被加工零件精度下降。二、金屬零件表面損傷失效零件的表面損傷破壞主要是磨損、腐蝕和接觸疲勞。腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學(xué)或化學(xué)侵蝕現(xiàn)象。腐蝕的結(jié)果是使金屬表面產(chǎn)生銹蝕，從而使零件表

6、面遭到破壞。與此同時(shí)，對于承受交變應(yīng)力的零件，還要引起腐蝕疲勞的現(xiàn)象。1、機(jī)械零件的磨損損傷磨損是兩個(gè)接觸表面在作相對運(yùn)動的過程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。通常將磨損分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損五種形式。（1）粘著磨損當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個(gè)摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面所引起的磨損稱為粘著磨損。粘著磨損又稱粘附磨損。（2）磨料磨損磨料磨損又稱磨粒磨損。它是當(dāng)摩擦副的接觸表面之間存在著硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多時(shí)，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損，其特征是在接觸面上有明顯的切削痕跡。磨料

7、磨損是十分常見又是危害最嚴(yán)重的一種磨損。其磨損速率和磨損強(qiáng)度都很大，致使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大大降低，能源和材料大量損耗。（3）疲勞磨損疲勞磨損是摩擦表面材料微觀體積受循環(huán)接觸應(yīng)力作用產(chǎn)生重復(fù)變形，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和分離出微片或顆粒的一種磨損。（4）腐蝕磨損在摩擦過程中，金屬同時(shí)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬表面的腐蝕產(chǎn)物剝作業(yè)布置：習(xí)題1.1,1.2小結(jié)：重點(diǎn)了解機(jī)械零件的磨損的類型。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第二講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第一章機(jī)械

8、零件失效的模式及其機(jī)理1.2金屬零件的斷裂1.3技術(shù)零件的腐蝕損傷教學(xué)目標(biāo)：1.了解金屬零件的斷裂形式；掌握金屬零件化學(xué)腐蝕的類型；掌握減輕腐蝕危害的措施。教學(xué)重點(diǎn)：1.金屬零件的斷裂形式；金屬零件化學(xué)腐蝕的類型；減輕腐蝕危害的措施。教學(xué)難點(diǎn):減輕腐蝕危害的措施。教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：斷裂是零件在機(jī)械、熱、磁、腐蝕等單獨(dú)作用或者聯(lián)合作用下，其本身連續(xù)性遭到破壞，發(fā)生局部開裂或分裂成幾部分的現(xiàn)象。零件斷裂后不僅完全喪失工作能力，而且還可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或傷亡事故。因

9、此，盡管與磨損、變形相比，斷裂所占的比例很小，但它仍是一種最危險(xiǎn)的失效形式。尤其是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備日益向著大功率、高轉(zhuǎn)速的趨勢發(fā)展，斷裂失效的幾率有所提高。因此，研究斷裂成為日益緊迫的課題。斷裂的分類方法很多，本書介紹其中的延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂和環(huán)境斷裂四種。一、延性斷裂零件在外力作用下首先產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力引起的應(yīng)力超過彈性極限時(shí)即發(fā)生塑性變形。外力繼續(xù)增加，應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生塑性變形而后造成斷裂就稱為延性斷裂。延性斷裂的宏觀特點(diǎn)是斷裂前有明顯的塑性變形，常出現(xiàn)縮頸，而從斷口形貌微觀特征上看，斷面有大量微坑（也稱韌窩）覆蓋。延性斷裂實(shí)際上是顯微空洞形成、長大、連接以致最終導(dǎo)致斷裂的

10、一種破壞方式。二、脆性斷裂金屬零件或構(gòu)件在斷裂之前無明顯的塑性變形，發(fā)展速度極快的一類斷裂叫脆性斷裂。它通常在沒有預(yù)示信號的情況下突然發(fā)生，是一種極危險(xiǎn)的斷裂。三、疲勞斷裂機(jī)械設(shè)備中的軸、齒輪、凸輪等許多零件，都是在交變應(yīng)力作用下工作的。它們工作時(shí)所承受的應(yīng)力一般都低于材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是安全的。但實(shí)際中，在重復(fù)及交變載荷的長期作用下，機(jī)件或零件仍然會發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂，它是一種普通而嚴(yán)重的失效形式。在實(shí)際失效件中，疲勞斷裂占了較大的比重，約80一90。四、環(huán)境斷裂實(shí)際上機(jī)械零部件的斷裂，除了與材料的特性、應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變速率有關(guān)外，還與周圍的環(huán)境密切相

11、關(guān)。尤其是在腐蝕環(huán)境中，材料表面或裂紋邊沿由于氧化、腐蝕或其它過程使材料強(qiáng)度下降，促使材料發(fā)生斷裂?？梢钥闯?，環(huán)境斷裂是指材料與某種特殊環(huán)境相互作用而引起的具有一定環(huán)境特征的斷裂方式。環(huán)境斷裂主要有應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆斷裂、高溫蠕變、腐蝕疲勞斷裂和冷卻斷裂等。金屬零件的腐蝕損傷按金屬與介質(zhì)作用機(jī)理，腐蝕可分為兩大類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。一、金屬零件的化學(xué)腐蝕單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。在這一腐蝕過程中不產(chǎn)生電流，介質(zhì)是非導(dǎo)電的，如十燥空氣、高溫氣體、有機(jī)液體、汽油、潤滑油等，其中前二類介質(zhì)中的腐蝕稱為氣體腐蝕，其余的稱為非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。它們與金屬接觸時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成表面膜，在

12、不斷脫落又不斷生成的過程中使零件腐蝕。大多數(shù)金屬在室溫下的空氣中就能自發(fā)地氧化，但在表面形成氧化物層之后，如能有效地隔離金屬與介質(zhì)間的物質(zhì)傳遞，就成為保護(hù)膜。如果氧化物層不能有效阻止氧化反應(yīng)的進(jìn)行，那么金屬將不斷地被氧化。據(jù)研究，金屬氧化膜要在含氧氣的條件下起保護(hù)膜作用必須具有以下條件：膜必須是緊密的，能完整地把金屬表面全部覆蓋住；膜在氣體介質(zhì)中是穩(wěn)定的；膜和基體金屬的結(jié)合力強(qiáng)，巨有一定的強(qiáng)度和塑性；膜具有與基體金屬相當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)。在高溫空氣中，鐵和鋁都能生成完整的氧化膜，但是鋁的氧化膜同時(shí)具備了上述四種條件，具有良好保護(hù)性能，而鐵的氧化膜與鐵結(jié)合不良，則起不了保護(hù)作用。二、金屬零件的電化學(xué)

13、腐蝕電化學(xué)腐蝕是金屬與電解質(zhì)物質(zhì)接觸時(shí)產(chǎn)生的腐蝕。它與化學(xué)腐蝕的不同點(diǎn)在于其腐蝕過程有電流產(chǎn)生。常見的電化學(xué)腐蝕形式有：大氣腐蝕，即潮濕空氣中的腐蝕；土壤腐蝕，如地下金屬管線的腐蝕；在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，如酸、堿、鹽溶液和水中的腐蝕；在熔融鹽中的腐蝕，如熱處理車間，熔鹽加熱爐中的鹽爐電極和所處理的金屬發(fā)生的腐蝕。大多數(shù)金屬的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕，其涉及面廣，造成的損失大，腐蝕過程比化學(xué)腐蝕強(qiáng)烈得多。電化學(xué)腐蝕的根本原因是腐蝕電池的形成。需要形成腐蝕電池的三個(gè)條件是：有兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同電極電位的物體，或在同一物體具有不同電極電位的區(qū)域，以形成正、負(fù)極；電極之間需要有導(dǎo)體相連接或電極直接接觸；

14、要有電解液。三、減輕腐蝕危害的措施1正確選材根據(jù)環(huán)境介質(zhì)和使用條件，選擇合適的耐腐蝕材料，如含有鎳、鉻、鋁、硅、鈦等元素的合金鋼；在條件許可的情況下，盡量選用尼龍、塑料、陶瓷等材料。2合理設(shè)計(jì)在制造機(jī)械設(shè)備時(shí)，即使應(yīng)用了較優(yōu)質(zhì)的材料，但如果在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上不從金屬防護(hù)角度加以全面考慮，則常會引起機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力以及流體的停滯和聚集、局部過熱等現(xiàn)象，從而加速腐蝕過程。因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量使整個(gè)部位的所有條件均勻一致，做到結(jié)構(gòu)合理、外形簡化、表面粗糙度合適。3覆蓋保護(hù)層覆蓋保護(hù)層即在金屬表面上覆蓋一層不同的材料，改變表面結(jié)構(gòu)，使金屬與介質(zhì)隔離開來，以防止腐蝕。常用的覆蓋材料有金屬或合金、非金屬保護(hù)層

15、和化學(xué)保護(hù)層等。4電化學(xué)保護(hù)對被保護(hù)的機(jī)械設(shè)備通以直流電流進(jìn)行極化，以消除電位差，使之達(dá)到某一電位時(shí)，被保護(hù)金屬的腐蝕可以很小甚至呈無腐蝕狀態(tài)。這種方法要求介質(zhì)必須是導(dǎo)電的、連續(xù)的。根據(jù)被保護(hù)設(shè)備所接電源極性，可分為：（1）陰極保護(hù)法主要是在被保護(hù)金屬表面通以陰極直流電流，消除或減少被保護(hù)金屬表面的腐蝕電池作用。（2）陽極保護(hù)法主要是在被保護(hù)金屬表面通以陽極直流電流，使其金屬表面生成鈍化膜，從而增大了腐蝕過程的阻力。此外，可用一個(gè)比零件材料的化學(xué)性能更活潑的金屬鉚接到零件上，形成一個(gè)腐蝕電池，零件作為陰性，不會發(fā)生腐蝕。這種運(yùn)用電化學(xué)原理的方法常稱為犧牲陽極法。如在海洋中，航行的船舶底部常鉚接

16、有鋅塊，以保護(hù)鐵殼不受海水腐蝕。5添加緩蝕劑在腐蝕性介質(zhì)中加人少量能減少腐蝕速度的物質(zhì)，即緩蝕劑，可減輕腐蝕。按化學(xué)性質(zhì)，緩蝕劑有無機(jī)和有機(jī)二種。如重鉻酸鉀、硝酸鈉、亞硫酸鈉等無機(jī)類，能在金屬表面形成保護(hù)，使金屬與介質(zhì)隔開；胺鹽、瓊脂、動物膠、生物堿等有機(jī)化合物，能吸附在金屬表面上，使金屬溶解和還原反應(yīng)都受到抑制，從而減輕金屬腐蝕。6改變環(huán)境條件即將環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)去除，以減少其腐蝕作用。如采用通風(fēng)、除濕、去除二氧化硫氣體等。對常用的金屬材料來說，把相對濕度控制在臨界濕度（5070）以下，可顯著減緩大氣腐蝕。在酸洗車間和電解車間里，合理設(shè)計(jì)地面坡度和排水溝，做好地面防腐蝕隔離層，來防止酸液滲透

17、地面而使其凸起，以免損壞貯槽及機(jī)械基礎(chǔ)。作業(yè)布置：習(xí)題1.3,1.4小結(jié)：重點(diǎn)掌握減輕腐蝕危害的措施。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第三講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第一章機(jī)械零件失效的模式及其機(jī)理1.4機(jī)械零件的變形教學(xué)目標(biāo)：1.了解游機(jī)械零件變形的類型；掌握機(jī)械零件變形的特點(diǎn)；掌握減少變形的措施。教學(xué)重點(diǎn)：1.機(jī)械零件變形的特點(diǎn)；減少變形的措施。教學(xué)難點(diǎn):減少變形的措施教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課

18、：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：機(jī)械零件的變形及其對策機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形，過量的變形時(shí)機(jī)械零件失效的重要類型，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆；機(jī)械零件變形可分為彈性變形和塑性變形兩大類。彈性變形：金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的變形稱為彈性變形，其特點(diǎn)是：1）當(dāng)外力取出后，零件變形消除，恢復(fù)原狀；2）材料彈性變形時(shí)，應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比值稱為彈性模量，他表示材料對彈性變形的阻力3）；3）彈性變形量很小，一般不超過原材料長度的0.1%1%。塑性變形：塑性變形又稱為永久變形，是指機(jī)械零件在外加載荷去除后留下來的一部分不可恢

19、復(fù)的變形。塑性變形導(dǎo)致機(jī)械各部分零件尺寸和外形發(fā)生變化，將引起一系列不良后果。例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，甚至主軸不能工作。防止和減少零件變形的對策變形是不可避免的，我們可以從下列四個(gè)方面采取相應(yīng)的對策防止和減少機(jī)械零件變形。1）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸、修理等問題；2）、加工：在加工中采取一系列工藝措施來防止和減少變形，對毛坯要進(jìn)行時(shí)效以消除其殘余內(nèi)應(yīng)力；時(shí)效有自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種，自然時(shí)效，可以將生產(chǎn)出來的毛坯在露天存放12年，這是因?yàn)槊鞑牧系膬?nèi)應(yīng)力在1220個(gè)月逐漸消失的特點(diǎn)，其時(shí)效效果最佳；缺點(diǎn)是時(shí)

20、效周期太差。人工時(shí)效可使毛坯通過高溫退火、保溫緩冷而消除內(nèi)應(yīng)力。也可以利用振動作用來進(jìn)行人工時(shí)效。高精度零件在精加工過程中必須安排人工時(shí)效。3）、修理：在修理中，既要滿足恢復(fù)零件的尺寸、配合精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求，還要檢查和修復(fù)主要零件的形狀、位置公差。為了盡量減少零件在修理過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，應(yīng)當(dāng)制定出與變形有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范，設(shè)計(jì)簡單可靠、好用的專用量具和工夾具，同時(shí)注意大力貴廣“三新”技術(shù)，特別是新的修復(fù)技術(shù)，如刷鍍、粘接等。4）、使用：加強(qiáng)設(shè)備管理，制定并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢查和維護(hù)，不超負(fù)荷運(yùn)行，避免局部超載或過熱等。作業(yè)布置：習(xí)題1.5,1.6小結(jié)：重點(diǎn)掌握減

21、少變形的措施。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第四講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)2.1概述2.2振動監(jiān)測與診斷技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：1.了解機(jī)械故障的類型；了解機(jī)械振動的特點(diǎn)；掌握機(jī)械振動的分析方法。教學(xué)重點(diǎn)：1.機(jī)械振動的特點(diǎn)；機(jī)械振動的分析方法。教學(xué)難點(diǎn):機(jī)械振動的分析方法教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：第一節(jié)概述機(jī)械設(shè)

22、備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是指利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和儀器，根據(jù)機(jī)械設(shè)備（系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)）外部信息參數(shù)的變化來判斷機(jī)器內(nèi)部的工作狀態(tài)或機(jī)械結(jié)構(gòu)的損傷狀況，確定故障的性質(zhì)。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是近年來國內(nèi)外發(fā)展較快的一門新興學(xué)科，它所包含的內(nèi)容比較廣泛，諸如機(jī)械狀態(tài)量（力、位移、振動、噪聲、溫度、壓力和流量等）的監(jiān)測，狀態(tài)特征參數(shù)變化的辨識，機(jī)械產(chǎn)生振動和損傷時(shí)的原因分析、振源判斷、故障預(yù)防，機(jī)械零部件使用期間的可靠性分析和剩余壽命估計(jì)等等。機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是保障設(shè)備安全運(yùn)行的基本措施之。所謂機(jī)械故障，就是指機(jī)械系統(tǒng)（零件、組件、部件或整臺設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組合）因偏離其設(shè)計(jì)狀態(tài)而喪失部分或

23、全部功能的現(xiàn)象。通常見到的發(fā)動機(jī)發(fā)動不起來、機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、汽車制動不靈等等現(xiàn)象都是機(jī)械故障的表現(xiàn)形式。故障的分類方法有多種，不同的分類方法反映了機(jī)械故障的不同側(cè)面，對機(jī)械故障進(jìn)行分類的目的是為了更好地針對不同的故障形式采取相應(yīng)的對策。對設(shè)備的診斷有不同的技術(shù)手段，較為常用的有振動監(jiān)測與診斷、噪聲監(jiān)測、溫度監(jiān)測與診斷、油液診斷、無損探傷技術(shù)等。振動監(jiān)測與診斷技術(shù)機(jī)械振動的一般描述機(jī)械振動是指物體在平衡位置附近作往復(fù)的運(yùn)動，它表示機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動的位移、速度。加速度量值的大小隨時(shí)間在其平均值上下交替重復(fù)變化的過程。簡諧振動1.簡諧振動是機(jī)械振動中最基本、最簡單的振動形式。其振動位移與時(shí)間的關(guān)系可用正

24、弦曲線表示，表達(dá)式為x（t）=Dsin（2t/T+）2.實(shí)測的機(jī)械振動機(jī)械設(shè)備的振動通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，在測試儀器的顯示屏上可以見到的是一條時(shí)間軸上的波形曲線。實(shí)際的振動信號是隨機(jī)信號，無法用確定的時(shí)間函數(shù)來表達(dá)，只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法來描述。一般在時(shí)域振動波形上提取和考察以下幾個(gè)特征值對被測機(jī)器的狀態(tài)作初步評價(jià)。（1）振幅1）峰值。2）平均值。3）有效值。（2）頻率（3）相位二、機(jī)械振動信號的分析方法為從信號中提取對診斷有用的信息，我們必須對信號進(jìn)行分析處理，提取與狀態(tài)有關(guān)的特征參數(shù)。如果沒有信號的分析處理，就不可能得到正確的診斷結(jié)果。因此，信號處理是設(shè)備診斷中不可缺少的步驟。振動信號的分

25、析方法，可按信號處理方式的不同分為幅域分析、時(shí)域分析以及頻域分析。不同的分析方法是從不同的角度觀察、分析信號，使信號處理的結(jié)果更加豐富。1數(shù)字信號處理機(jī)械故障診斷與監(jiān)測所需的各種機(jī)械狀態(tài)量（振動、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等）一般用相應(yīng)的傳感器換為電信號再進(jìn)行深處理。通常傳感器獲得的信號為模擬信號，它是隨時(shí)間連續(xù)變化的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，信號分析中一般都將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行各種計(jì)算和處理。2振動信號的幅值域分析3振動信號的時(shí)域分析4振動信號的頻域分析作業(yè)布置：習(xí)題2.3,2.4小結(jié)：重點(diǎn)了解機(jī)械振動的分析方法。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社

26、；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第五講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)（一）教學(xué)目標(biāo)：1.了解機(jī)械振動的概念；掌握機(jī)械振動的類型；掌握機(jī)械振動的檢測方法。教學(xué)重點(diǎn)：1.機(jī)械振動的類型；機(jī)械振動的檢測方法。教學(xué)難點(diǎn):機(jī)械振動的檢測方法教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：1測定多數(shù)的選定通常用于描述機(jī)械振動響應(yīng)的三個(gè)參數(shù)是位移、速度、加速度。從測量的靈敏度和動態(tài)范圍考慮，高頻時(shí)的振

27、動強(qiáng)度由加速度值度量，中頻時(shí)的振動強(qiáng)度由速度值度量，低頻時(shí)的振動強(qiáng)度由位移值度量。從異常的種類考慮，沖擊是主要問題時(shí)應(yīng)測量加速度，振動能量和疲勞是主要問題時(shí)應(yīng)測量速度，振動的幅度和位移是主要問題時(shí)應(yīng)測量位移。對于大多數(shù)機(jī)器來說，速度是最佳參數(shù)，這是許多振動標(biāo)準(zhǔn)采用該參數(shù)的原因之一。2測量位置的選定首先應(yīng)確定是測量軸振動還是軸承振動。一般說來，監(jiān)測軸比測試軸承座或機(jī)殼的振動信息更為直接和有效。在出現(xiàn)故障時(shí)，轉(zhuǎn)子上振動的變化比軸承座或機(jī)殼要敏感得多。不過，監(jiān)測軸的振動常常要比測量軸承座或外殼的振動需要更高的測試條件和技術(shù)，其中最基本的條件是能夠合理地安裝傳感器。測量轉(zhuǎn)子振動的非接觸式渦流傳感器安裝

28、前一般需要加工設(shè)備外殼，保證傳感器與軸頸之間沒有其它物體。在高速大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，傳感器的安裝位置常常是在制造時(shí)就留下的，目的是對設(shè)備實(shí)行連續(xù)在線監(jiān)測。而對低速中。小設(shè)備身來說，常常不具備這種條件，在此情況下，可以選擇在軸承座或機(jī)殼上放置傳感器進(jìn)行測試。其次應(yīng)確定測點(diǎn)位置。一般情況下，測點(diǎn)位置選擇的總原則是：能對設(shè)備振動狀態(tài)作出全面的描述；應(yīng)是設(shè)備振動的敏感點(diǎn)；應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)；應(yīng)是容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點(diǎn)。一般測點(diǎn)應(yīng)選在接觸良好、表面光滑、局部剛度較大的部位。值得注意的是，測點(diǎn)一經(jīng)確定之后，就要經(jīng)常在同一點(diǎn)進(jìn)行測量。特別是高頻振動，測點(diǎn)對測定位的影響更大。為此，確定測點(diǎn)后必須

29、作出記號，并且每次都要在固定位置測量。如機(jī)座、軸承座，一般都選為典型測點(diǎn)。通常對于大型設(shè)備，必須在機(jī)器的前中后、上下左右等部位上設(shè)點(diǎn)進(jìn)行測量。在監(jiān)測中還可根據(jù)實(shí)際需要和經(jīng)驗(yàn)增加特定測點(diǎn)。不論是測軸承振動還是測軸振動，都需要從軸向、水平和垂直三個(gè)方向測量?？紤]到測量效率及經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)根據(jù)機(jī)械容易產(chǎn)生的異常情況來確定重點(diǎn)測量方向。3振動監(jiān)測的周期監(jiān)測周期的確定應(yīng)以能及時(shí)反映設(shè)備狀態(tài)變化為前提，根據(jù)設(shè)備的不同種類及其所處的工況確定振動監(jiān)測周期。通常有以下幾類：（1）定期檢測即每隔一定的時(shí)間間隔對設(shè)備檢測一次，間隔的長短與設(shè)備類型及狀態(tài)有關(guān)。高速、大型的關(guān)鍵設(shè)備，振動狀態(tài)變化明顯的設(shè)備，新安裝及維修

30、后的設(shè)備都應(yīng)較頻繁檢測，直至運(yùn)轉(zhuǎn)正常。（2）隨機(jī)檢驗(yàn)對不重要的設(shè)備，一般不定期地進(jìn)行檢測。發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常現(xiàn)象時(shí)，可臨時(shí)對其進(jìn)行測試和診斷。（3）長期連續(xù)監(jiān)測對部分大型關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)進(jìn)行在線監(jiān)測，一旦測定值超過設(shè)定的門檻值即進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而對機(jī)器采取相應(yīng)的保護(hù)措施。四、振動監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)衡量機(jī)械設(shè)備的振動標(biāo)準(zhǔn)，一般可分為絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)、相對判斷標(biāo)準(zhǔn)和類比判斷標(biāo)準(zhǔn)三大類。（1）絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)是將被測量值與事先設(shè)定的“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)檻值”相比較以判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一類標(biāo)準(zhǔn)。（2）相對判斷標(biāo)準(zhǔn)對于有些設(shè)備，由于規(guī)格、產(chǎn)量、重要性等因素難以確定絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此將設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所測得的值定為初始值，然后對同一部位

31、進(jìn)行測定并進(jìn)行比較，實(shí)測值與初始值相比的倍數(shù)叫相對標(biāo)準(zhǔn)。（3）類比判斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)臺同樣規(guī)格的設(shè)備在相同條件下運(yùn)行時(shí)，通過對各設(shè)備相同部的測試結(jié)果進(jìn)行比較，可以確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。類比時(shí)所確定的機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)振動的許值即為類比判斷標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是，絕對判定標(biāo)準(zhǔn)是在規(guī)定的檢測方法的基礎(chǔ)上制定的標(biāo)準(zhǔn)，因此必須注意適用頻率范圍，并且必須按規(guī)定的方法進(jìn)行振動檢測。適用于所有設(shè)備的絕對判定標(biāo)準(zhǔn)不存在的，因此一般都是兼用絕對判定標(biāo)準(zhǔn)、相對判定標(biāo)準(zhǔn)和類比判定標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能獲準(zhǔn)確、可靠的診斷結(jié)果。五、振動監(jiān)測及故障診斷的常用儀器設(shè)備振動監(jiān)測及故障診斷所用的典型儀器設(shè)備包括測振傳感器、信號調(diào)理器、信號記錄儀、信號分

32、析與處理設(shè)備等。傳感器將機(jī)械振動量轉(zhuǎn)換為適于電測的電量，經(jīng)信號調(diào)理器進(jìn)行發(fā)大、濾波、阻抗變換后，可用信號記錄儀將所測振動信號記錄、存儲下來，也可直接輸人到信號分析與處理設(shè)備，對振動信號進(jìn)行各種分析、處理，取得所要的數(shù)據(jù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信號分析與處理已逐漸由以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)視、分析系統(tǒng)來完成。噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)機(jī)器運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的振動和噪聲是反映機(jī)器工作狀態(tài)的診斷信息的重要來源。只要抓住所研究的機(jī)器零部件的生振發(fā)聲的機(jī)理和特征，就可對機(jī)器的狀態(tài)進(jìn)行診斷。在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)中，噪聲監(jiān)測也是較常用的方法之一。作業(yè)布置：習(xí)題2.4,2.5小結(jié)：重點(diǎn)掌握機(jī)械振動的檢測方法。審核

33、：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第六講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)（二）教學(xué)目標(biāo)：1.了解機(jī)械振動的概念；掌握機(jī)械振動的類型；掌握機(jī)械振動的檢測方法。教學(xué)重點(diǎn)：1.機(jī)械振動的類型；機(jī)械振動的檢測方法。教學(xué)難點(diǎn):機(jī)械振動的檢測方法教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：一、噪聲測量聲音的主要特征量為聲壓、聲強(qiáng)、頻

34、率，質(zhì)點(diǎn)振速和聲功率等，其中聲壓和聲強(qiáng)是兩個(gè)主要參數(shù)，也是測量的主要對象。噪聲測量系統(tǒng)有傳聲器、放大器和記錄器，以及分析裝置等。傳聲器的作用是將聲壓信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，測量中常用電容傳聲器或壓電陶瓷傳聲器。由于傳聲器的輸出阻抗很高，所以需加前置放大器進(jìn)行阻抗變換。在兩放大器之間通常還插人帶通濾波器和計(jì)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，前者能夠截取某頻帶信號，對噪聲進(jìn)行頻譜分析；后者則可以獲得不同的計(jì)權(quán)聲級。輸出放大器的輸出信號必須經(jīng)檢波電路和顯示裝置，以讀出總聲級,A、B、C、D計(jì)權(quán)聲級或各頻帶聲級。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在機(jī)器噪聲監(jiān)測技術(shù)中，廣泛采用FFT分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)的聲源頻譜分析。另外還采用了雙話筒互譜技

35、術(shù)進(jìn)行聲強(qiáng)測量,利用聲強(qiáng)的方向性進(jìn)行故障定位和現(xiàn)場條件下的聲功率級的確定。二、噪聲測且用的傳聲器傳聲器包括兩部分，一是將聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的聲接受器。聲接受器具有力學(xué)振動系統(tǒng)，如振膜。傳聲器置于聲場中，聲膜在聲的作用下產(chǎn)生受迫振動。二是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)電轉(zhuǎn)換器。傳聲器依靠這兩部分，可以把聲壓的輸人信號轉(zhuǎn)換成電能輸出。傳聲器的主要技術(shù)指標(biāo)包括靈敏度（靈敏度級）、頻率特性、噪聲級及其指向特性等。1.傳聲器按機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的方式不同，分為電容式傳聲器、壓電式傳聲器和駐極體式傳聲器。另外，傳聲器按膜片受力方式不同可分為壓強(qiáng)式、壓差式和壓強(qiáng)壓差復(fù)合式等類型。2聲級計(jì)聲級計(jì)是現(xiàn)場噪聲測量中最基本的噪

36、聲測量儀器，可直接測量出聲壓級。一般由傳聲器、輸人放大器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、帶通濾波器、輸出放大器、檢波器和顯示裝置組成。3聲強(qiáng)測量聲強(qiáng)測量具有許多優(yōu)點(diǎn)，用它可判斷噪聲源的位置，求出噪聲發(fā)射功率，可以個(gè)需要在聲室、混響室等特殊聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行。聲強(qiáng)測量儀由聲強(qiáng)探頭、分析處理儀器及顯示儀器等部分組成。聲強(qiáng)探頭由兩個(gè)傳聲器組成，具有明顯的指向特性。聲強(qiáng)測量儀可以在現(xiàn)場條件下進(jìn)行聲學(xué)測量和尋找聲源，具有較高的使用價(jià)值。4聲功率的測量聲源聲功率等于包圍聲源的面積乘以通過此表面的聲強(qiáng)通量。因此，可以用測量聲強(qiáng)的方法計(jì)算聲源聲功率。當(dāng)聲源放在某封閉測量表面以外時(shí)，通過此封閉表面的凈聲強(qiáng)通量等于零。所以，凡是在封閉測

37、量表面以外的聲源，對封閉表面內(nèi)聲源的聲功率沒有影響。作業(yè)布置：習(xí)題2.6,2.7小結(jié)：重點(diǎn)掌握機(jī)械振動的檢測方法。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第七講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)（三）教學(xué)目標(biāo)：1.了解機(jī)械振動的概念；掌握機(jī)械振動的類型；掌握機(jī)械振動的檢測方法。教學(xué)重點(diǎn)：1.機(jī)械振動的類型；機(jī)械振動的檢測方法。教學(xué)難點(diǎn):機(jī)械振動的檢測方法教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)

38、提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：噪聲源與故障源識別噪聲監(jiān)測的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是通過噪聲測量和分析來確定機(jī)器設(shè)備故障的部位和程度。首先必須尋找和估計(jì)噪聲源，進(jìn)而研究其頻率組成和各分量的變化情況，從中提取機(jī)器運(yùn)行狀況的信息。溫度監(jiān)測技術(shù)故障的一個(gè)明顯特征就是溫度的升高，同時(shí)溫度的異常變化又是引發(fā)設(shè)備故障的一個(gè)重要因素。因此，溫度與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，溫度監(jiān)測在設(shè)備故障診斷技術(shù)體系中占有重要的地位。一、溫度測量基礎(chǔ)1溫度與溫標(biāo)（1）溫度溫度是一個(gè)很重要的物理量，它表示物體的冷熱程度，也是物體分子運(yùn)動平均動能大小的標(biāo)（2）溫標(biāo)用來量度物體溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度叫

39、作溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。各種各樣溫度計(jì)的數(shù)值都是由溫標(biāo)決定的，有華氏、攝氏、列氏、理想氣體、熱力學(xué)和國際實(shí)用溫標(biāo)等。其中攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)最常用，二者的關(guān)系為:t=T-273.15攝氏溫度的數(shù)值是以273.15K為起點(diǎn)（t=OC）,而熱力學(xué)溫度以0K為起點(diǎn)。2溫度測見方式溫度測量方式可分為接觸式與非接觸式兩類。當(dāng)把溫度計(jì)和被測物的表面很好地接觸后，經(jīng)過足夠長的時(shí)間達(dá)到熱平衡，則二者的溫度必然相等，溫度計(jì)顯示的溫度即為被測物表面的溫度，這種方式稱為接觸式測溫。非接觸測溫是利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理來測定物體的溫度。由于感溫元件不與被測物體接觸，因而不會改變被測物體的溫度分布，且輻射熱與光

40、速一樣快，故熱慣性很小。二、接觸式溫度測量熱膨脹式溫度計(jì)這種溫度計(jì)是利用液體或固體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的，如水銀溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)。壓力表式溫度計(jì)等。2電阻式溫度計(jì)電阻式溫度計(jì)的感溫元件是用電阻值隨溫度變化而改變的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)溫度變化時(shí)，感溫元件的電阻隨溫度而變化，通過測量回路的轉(zhuǎn)換，在顯示器上顯示出溫度值。3熱電偶溫度計(jì)熱電偶測溫的基本原理由兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路中，如果使兩個(gè)接點(diǎn)處于不同的溫度，回路就會出現(xiàn)電動勢，稱為熱電勢，這一現(xiàn)象即是熱電效應(yīng)，組成的器件為熱電偶。若使熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)溫度不變，即產(chǎn)生的熱電勢只和另一個(gè)接點(diǎn)的溫度有關(guān)，因此，測量熱電勢的大

41、小，就可知道該接點(diǎn)的溫度值了。組成熱電偶的兩種導(dǎo)體，稱為熱電極。三、非接觸式測溫在太陽光譜中，位于紅光光譜之外的區(qū)域里存在著一種看不見的、具有強(qiáng)烈熱效應(yīng)的輻射波，稱為紅外線。自然界中的任何物體，只要它本身的溫度高于熱力學(xué)零度，就會產(chǎn)生熱輻射。物體溫度不同，輻射的波長組成成分不同，輻射能的大小也不同，該能量中包含可見光與不可見的紅外線兩部分。作業(yè)布置：習(xí)題2.9小結(jié)：重點(diǎn)掌握機(jī)械振動的檢測方法。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第八講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)

42、備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)2.4溫度監(jiān)測技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：1.了解溫度監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)知識；掌握溫度檢測常用方法；掌握溫度監(jiān)測常用工具的用法。教學(xué)重點(diǎn)：1.溫度檢測常用方法；溫度監(jiān)測常用工具的用法。教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：1溫度與溫標(biāo)（1）溫度溫度是一個(gè)很重要的物理量，它表示物體的冷熱程度，也是物體分子運(yùn)動平均動能大小的標(biāo)志。（2）溫標(biāo)用來量度物體溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度叫作溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。各種各樣溫度計(jì)的數(shù)值都是由溫標(biāo)決定的，有華氏、攝氏、列氏、理想氣體、熱力學(xué)和國際實(shí)用溫標(biāo)等

43、。其中攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)最常用，二者的關(guān)系為:t=T-273.15攝氏溫度的數(shù)值是以273.15K為起點(diǎn)（t=OC）,而熱力學(xué)溫度以0K為起點(diǎn)。2溫度測見方式溫度測量方式可分為接觸式與非接觸式兩類。當(dāng)把溫度計(jì)和被測物的表面很好地接觸后，經(jīng)過足夠長的時(shí)間達(dá)到熱平衡，則二者的溫度必然相等，溫度計(jì)顯示的溫度即為被測物表面的溫度，這種方式稱為接觸式測溫。非接觸測溫是利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理來測定物體的溫度。由于感溫元件不與被測物體接觸，因而不會改變被測物體的溫度分布，且輻射熱與光速一樣快，故熱慣性很小。二、接觸式溫度測量熱膨脹式溫度計(jì)這種溫度計(jì)是利用液體或固體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的，如水銀溫

44、度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)。壓力表式溫度計(jì)等。2電阻式溫度計(jì)電阻式溫度計(jì)的感溫元件是用電阻值隨溫度變化而改變的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)溫度變化時(shí)，感溫元件的電阻隨溫度而變化，通過測量回路的轉(zhuǎn)換，在顯示器上顯示出溫度值。3熱電偶溫度計(jì)熱電偶測溫的基本原理由兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路中，如果使兩個(gè)接點(diǎn)處于不同的溫度，回路就會出現(xiàn)電動勢，稱為熱電勢，這一現(xiàn)象即是熱電效應(yīng)，組成的器件為熱電偶。若使熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)溫度不變，即產(chǎn)生的熱電勢只和另一個(gè)接點(diǎn)的溫度有關(guān)，因此，測量熱電勢的大小，就可知道該接點(diǎn)的溫度值了。組成熱電偶的兩種導(dǎo)體，稱為熱電極。三、非接觸式測溫在太陽光譜中，位于紅光光譜之外的

45、區(qū)域里存在著一種看不見的、具有強(qiáng)烈熱效應(yīng)的輻射波，稱為紅外線。自然界中的任何物體，只要它本身的溫度高于熱力學(xué)零度，就會產(chǎn)生熱輻射。物體溫度不同，輻射的波長組成成分不同，輻射能的大小也不同，該能量中包含可見光與不可見的紅外線兩部分。作業(yè)布置：習(xí)題2.10小結(jié)：重點(diǎn)掌握溫度檢測常用方法。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第九講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)油液監(jiān)測與診斷技術(shù)（一）教學(xué)目標(biāo)：1.了解油液的性能分析；掌握油液的監(jiān)測方法；掌握油液監(jiān)

46、測設(shè)備的用法。教學(xué)重點(diǎn)：1.油液的監(jiān)測方法；油液監(jiān)測設(shè)備的用法。教學(xué)方法：講解法，演示法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：油液監(jiān)測與診斷技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展起來的用于機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷新技術(shù)，尤其在監(jiān)測與診斷發(fā)動機(jī)。齒輪傳動、軸承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等方面，該技術(shù)取得了顯著的成果，獲得了廣泛應(yīng)用。油液監(jiān)測與診斷技術(shù)通常包括理化性能分析技術(shù)、鐵譜分析技術(shù)、光譜分析技術(shù)、顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)等，它們實(shí)現(xiàn)對油樣中所含磨粒的數(shù)量、大小、形態(tài)、成分等及其變化，油品的劣化變質(zhì)程度等的分析。1滲透檢測的基本原理滲透檢

47、測是一種最簡單的無損檢測方法，用于檢測表面開口缺陷，幾乎適用于所有材質(zhì)的試件和各種形狀的表面。它所依據(jù)的基本原理是應(yīng)用液體表面張力對固體產(chǎn)生的浸潤作用，以及液體的相互乳化作用等特性來實(shí)現(xiàn)檢測的。檢測時(shí)將滲透劑涂于被檢試件的表面，當(dāng)表面有開口缺陷時(shí)，滲透劑將滲透到缺陷中。去除表面多余的部分，再涂以顯像劑，在適當(dāng)?shù)墓饩€下即可顯示放大廠的缺陷圖像的痕跡，從而能夠用肉眼檢查出試件表面的開口缺陷。2滲透檢測的操作步驟（1）預(yù)處理清除試件表面的油脂。涂料、鐵銹及污物等。（2）滲透將試件浸漬于滲透液中或者用噴霧器或刷子等工具把滲透液涂在試件表面，讓滲透劑有足夠的時(shí)間充分地滲人到缺陷中。滲透時(shí)間取決于滲透劑、

48、試件材質(zhì)、缺陷種類及大小等。（3）乳化處理為了使?jié)B透液容易被水清洗，對某些滲透液有時(shí)還要進(jìn)行乳化處理，噴上乳化劑。（4）清洗用水或清洗劑去除附著在試件表面的殘余滲透劑。（5）顯像將顯像劑涂敷在試件表面b,殘留在缺陷中的滲透劑就會被顯像劑吸出，到表面上形成放大的帶色顯示痕跡。此過程中，顯像劑吸出全部滲透劑并使其充分?jǐn)U散的時(shí)間稱為顯像時(shí)間。（6）觀察熒光滲透檢測的觀察必須在暗室內(nèi)用紫外線燈照射。而著色滲透檢測法在一定亮度的可見光下即可以觀察出紅色的缺陷痕跡。（7）后處理檢測結(jié)束后，清除表面殘留的顯像劑，以防腐蝕被檢測表面。3滲透檢測方法根據(jù)不同的滲透液和不同的清洗方式，滲透檢測法可以分為幾種類型。

49、1）根據(jù)滲透液的不同色調(diào)，滲透檢測可分為熒光法和著色法兩種。其中，熒光滲透檢測法是采用含熒光材料的滲透液進(jìn)行檢測，使缺陷顯示痕跡發(fā)出黃綠色的光線。熒光滲透檢測的觀察必須在暗室里采用紫外線燈進(jìn)行。而著色滲透檢測法是采用含紅色染料的滲透液進(jìn)行檢測的，它在自然光或在白光下可以觀察出紅色的缺陷痕跡。與熒光滲透法相比，著色滲透檢測法受場所、電鍍和檢測裝置等條件的限制較小。2）根據(jù)清洗滲透液形式的不同，可以分為水洗型滲透檢測法、后乳化型滲透檢測法和溶劑去除型滲透檢測法三種。水洗型滲透液可以直接用水清洗干凈；而后乳化型滲透液要把乳化劑加到試件表面的滲透液上以后，再用水洗凈；溶劑去除型滲透檢測法所用的滲透液要

50、用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗去除。滲透檢測法的顯像法有濕式顯像、快干式顯像、干式顯像和無顯像劉式顯像四種。1）濕式顯像法是把白色微細(xì)粉末狀的顯像材料調(diào)勻在水中作為濕式顯像劑的一種方法把試件浸漬在顯像劑中或者用噴霧器把顯像劑噴在試件上，當(dāng)顯像劑干燥時(shí)，在試件表面就形成白色顯像薄膜，由白色顯像薄膜吸出缺陷中的滲透液而形成顯示痕跡。這種方法適用于大批量試件的檢測，其中水洗型熒光滲透檢測法用得較多。2）快干式顯像法是把白色微細(xì)粉末狀的顯像材料調(diào)勻在高揮發(fā)性的有機(jī)溶劑中。該發(fā)法的操作極為簡單，在溶劑去除型熒光或著色滲透檢測法中用得較多。3）干式顯像法是直接使用干燥的白色微細(xì)粉末狀顯像材料作為顯像劑的一種方法。把試

51、件放在顯像劑中或者把試件放在顯像裝置中，再用噴粉的辦法來涂敷顯像劑，使顯像劑附著在試件表面，從缺陷中吸出滲透液而在表面形成固定的顯示痕跡。用這種方法，缺陷部位所附著的顯像劑粒子全都附在滲透劑上，而沒有滲透劑的部分就不附著顯像劑。因此，痕跡不會隨著時(shí)間的推移而發(fā)生擴(kuò)散，從而能顯示出鮮明的圖像，因此可用于要求獲得與缺陷大小相接近的痕跡的檢測。4）無顯像劑式顯像法是在清洗處理之后，不使用顯像劑來形成缺陷顯示痕跡的一種方法。它在熒光輝度高的水洗型熒光滲透檢測法中，或者在把試件加交變應(yīng)力的同時(shí)檢測缺陷顯示痕跡等方法中使用。這種方法與干式顯像法相同，其缺陷顯示痕跡也不會擴(kuò)散。本方法不能用于著色滲透檢測法。

52、4滲透檢測的特點(diǎn)和適用范圍1）滲透法的最小檢出尺寸即靈敏度取決于檢測劑的性能、檢測方法、檢測操作和試件表面粗糙度等因素，一般約為深20期、寬1頃；此外，在熒光滲透檢測時(shí)；若使用熒光輝度高的滲透液，在檢測的同時(shí)在試件上加交變應(yīng)力，可進(jìn)一步提高檢測的靈敏度。2）檢測效中高，對于形狀復(fù)雜的試件或在試件廠同時(shí)存在有多個(gè)缺陷時(shí)，只需一次檢測操作即可完成。3）適用范圍廣，檢測一般不受試件材料的種類及其外形輪廓的限制。4）設(shè)備簡單，便于攜帶，操作簡便。但是檢測結(jié)果受試件表面粗糙度的影響，同時(shí)還受檢測操作人員技術(shù)水平的影響；只能檢測表面開口缺陷，對多孔性材料的檢測仍很閑難，無缺陷深度顯示；不宜實(shí)現(xiàn)自動化檢測。

53、作業(yè)布置：習(xí)題2.11小結(jié)：重點(diǎn)掌握油液的監(jiān)測方法。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第十講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)油液監(jiān)測與診斷技術(shù)（二）教學(xué)目標(biāo)：1.了解油液的性能分析；掌握油液的監(jiān)測方法；掌握油液監(jiān)測設(shè)備的用法。教學(xué)重點(diǎn)：1.油液的監(jiān)測方法；油液監(jiān)測設(shè)備的用法。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：在用油的連續(xù)跟蹤監(jiān)測1確定監(jiān)測設(shè)備；2確定取

54、樣點(diǎn)和取樣方式；3確定取樣周期與頻率；4設(shè)備在用油品的油液監(jiān)測項(xiàng)目及意義（1）粘度基本概念：粘度是流體流動時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，用于衡量油品在特定溫度下抵抗流動的能力。檢測方法：用毛細(xì)管粘度計(jì)來測定油品的運(yùn)動粘度。GB/T265、ASTMD445檢測目的：油品牌號劃分的主要依據(jù)油品選擇的主要依據(jù)油品劣化的重要報(bào)警指標(biāo)可判斷用油的正確性（2）水含量基本概念：是指油中含水量的百分?jǐn)?shù)（游離水、乳化水、溶解水）檢測方法：測定采用蒸餾法；GB/T260、ASTMD95檢測目的：水分破壞油膜，降低潤滑性，加劇摩擦付部件的磨損，能夠與油品起反應(yīng)，形成酸、膠質(zhì)和油泥水能析出油中的添加劑，降低油品的使用性能，低溫時(shí)

55、使油品流動性變差，腐蝕、銹蝕設(shè)備的金屬材料（3）閃點(diǎn)基本概念：油品在規(guī)定加熱條件下逸出蒸氣的最低瞬間閃火溫度。檢測方法：ASTMD92GB/T267檢測目的：閃點(diǎn)可以用來判斷油品餾分組成的輕重；閃點(diǎn)是油品的安全指標(biāo)；閃點(diǎn)可以檢測潤滑油中混入的輕質(zhì)燃料油。（4）總酸值基本概念：量度因氧化而產(chǎn)生全部酸性物質(zhì)的指標(biāo)。檢測方法：中和1克試樣中全部酸性組分所需的堿量。GB/T7304、ASTMD664檢測目的：判斷基礎(chǔ)油的精制程度；成品油中酸性添加劑的量度；油品使用過程中氧化變質(zhì)的重要判別指標(biāo)。（5）污染度分析基本概念：檢測油中污染雜質(zhì)顆粒的尺寸、數(shù)量及分布。檢測方法：自動顆粒計(jì)數(shù)法（遮光法）NAS16

56、38、ISO4406檢測目的：能定量檢測潤滑油中的污染顆粒的數(shù)量和污染等級；對于精密的液壓系統(tǒng)，固體顆粒污染將加劇控制元件的磨損；對于透平系統(tǒng)，固體顆粒污染將加劇軸承等部件的磨損（6）光譜元素分析基本概念：檢測在用油中磨損金屬、污染元素以及添加劑元素的含量。檢測方法：ASTMD6595發(fā)射光譜法（顆粒尺寸10um）檢測目的：磨損金屬-根據(jù)磨損金屬的成分和含量趨勢，判斷設(shè)備有關(guān)部件的磨損情況；污染元素-判斷油品污染程度和原因；添加劑元素-判斷設(shè)備在用油添加劑損耗度。（7）鐵譜磨損分析基本概念：檢測在用油中磨損顆粒的形狀、成分、大小和數(shù)量檢測方法：APTC/QTD-D01磁場沉積、顯微鏡分析判斷。

57、檢測目的：對磨損顆粒形狀的分析,判斷設(shè)備的異常磨損類型；對磨損顆粒大小和數(shù)的分析，判斷設(shè)備的異常磨損程度；對磨損顆粒成分的分析,判斷設(shè)備的異常磨損部位作業(yè)布置：習(xí)題2.12小結(jié)：重點(diǎn)掌握油液監(jiān)測設(shè)備的用法。審核：教學(xué)后記：參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5版），成大先，化學(xué)工業(yè)出版社；鉗工工藝學(xué)（第4版），技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會，機(jī)械工業(yè)出版社。第十一講：【授課日期】【周次】【星期】教學(xué)內(nèi)容：第二章機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)無損監(jiān)測技術(shù)（一）教學(xué)目標(biāo)：1.了解無損監(jiān)測的概念；掌握無損監(jiān)測的類型；掌握無損檢測的方法。教學(xué)重點(diǎn)：1無損監(jiān)測的類型；掌握無損檢測的方法。教學(xué)方法：講解法，演示法

58、。教學(xué)準(zhǔn)備：課件，掛圖課時(shí)分配：1.組織教學(xué)：3；復(fù)習(xí)提問：5；引入新課：2；講授新課：85；小結(jié)作業(yè)：5。教學(xué)過程：引入部分：無損檢測定義1：在不損傷構(gòu)件性能和完整性的前提下，檢測構(gòu)件金屬的某些物理性能和組織狀態(tài)，以及查明構(gòu)件金屬表面和內(nèi)部各種缺陷的技術(shù)。定義2：在不損傷被檢測結(jié)構(gòu)構(gòu)件的條件下，檢查構(gòu)件內(nèi)在或表面缺陷，檢測有關(guān)物理量的材料試驗(yàn)方法。無損檢測NDT（Non-destructivetesting）,就是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)（如合

59、格與否、剩余壽命等）的所有技術(shù)手段的總稱。從事無損檢測的人員需要接受專業(yè)的培訓(xùn)，獲得資質(zhì)才能持證上崗。各個(gè)國家、區(qū)域、機(jī)構(gòu)針對無損檢測培訓(xùn)資質(zhì)認(rèn)證均有不同的要求，受訓(xùn)前應(yīng)該了解清楚，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)與考核。什么是無損檢測常用的無損檢測方法：射線照相檢驗(yàn)（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT）四種。其他無損檢測方法：渦流檢測（ET）、聲發(fā)射檢測（ET）、熱像/紅外（TIR）、泄漏試驗(yàn)（LT）、交流場測量技術(shù)（ACFMT）、漏磁檢驗(yàn)（MFL）、遠(yuǎn)場測試檢測方法（RFT）等。無損檢測的應(yīng)用特點(diǎn)1.不損壞試件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)無損檢測的最大特點(diǎn)就是能在不損壞試件材質(zhì)

60、、結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測，所以實(shí)施無損檢測后，產(chǎn)品的檢查率可以達(dá)到100%。但是，并不是所有需要測試的項(xiàng)目和指標(biāo)都能進(jìn)行無損檢測，無損檢測技術(shù)也有自身的局限性。某些試驗(yàn)只能采用破壞性試驗(yàn)，因此，在目前無損檢測還不能代替破壞性檢測。也就是說，對一個(gè)工件、材料、機(jī)器設(shè)備的評價(jià)，必須把無損檢測的結(jié)果與破壞性試驗(yàn)的結(jié)果互相對比和配合，才能作出準(zhǔn)確的評定。正確選用實(shí)施無損檢測的時(shí)機(jī)在無損檢測時(shí)，必須根據(jù)無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實(shí)施的時(shí)機(jī)。正確選用最適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法由于各種檢測方法都具有一定的特點(diǎn)，為提高檢測結(jié)果可靠性，應(yīng)根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、制造方法、工作介質(zhì)、使用條件和失效模式，預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生的缺陷種類