【正文】 該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能直接觀察和拍攝磨損微粒的形狀、尺寸和分布情況，從而定性了解磨損類型和磨損微粒來源，而且裝備。淤積指數(shù)法其原理是以污染的油液通過濾膜，由于污染顆粒滯留于膜上的過濾微孔被堵塞，這樣就減慢了過濾速度，以專門的裝置使油液在一定的壓力下，將規(guī)定了的3個不同容積的液量通過濾膜，測定相應(yīng)的流過時間、則淤積指數(shù)S為 （5—1）此法可用來測定5以下的顆粒數(shù)量或膠質(zhì)狀態(tài)物質(zhì)。磁塞分析具有設(shè)備簡單、成本低廉、分析技術(shù)簡便，一般維修人員都能很快掌握，能比較準(zhǔn)確獲得零件磨損和故障信息等優(yōu)點(diǎn)，因此它是一種簡便而行之有效的方法。磁塞檢查法是指用帶有磁性的塞頭插入液壓設(shè)備的管道內(nèi)收集油液中的磨屑，用肉眼直接觀察磨屑的含量、大小及形狀，以此來判斷設(shè)備元部件的磨損狀況。該方法對有色金屬比較適用。目前已經(jīng)使用或正在研究的油樣分析檢測方法，主要有光譜分析與鐵譜分析兩大類，其中常用的有油液光譜分析法、油液鐵譜分析法和磁塞檢查法等。油液診斷方法的基本步驟為采樣、檢測、診斷、預(yù)測和處理。液壓油液中的固體顆粒主要是指磨粒，除了部分屬于外界侵入外（如灰塵、鑄件砂粒），主要來源于液壓設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時的摩擦磨損、機(jī)械沖擊、表面疲勞、腐蝕、流體動力、化學(xué)及電化學(xué)反應(yīng)等。污染物質(zhì)指固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)的無機(jī)物或有機(jī)物（微生物）；污染能量指熱能、靜電荷、磁場、放射線等。小小的磨粒（從幾個微米到幾百微米）是液壓設(shè)備故障診斷的重要信息源。油液中的污染物很多，有固體的、氣體的、液體的，有磨粒、灰塵、水氣、空氣、微生物等。因為黏度是影響油液流動的主要物理性質(zhì)，又是決定運(yùn)動件表面油膜厚度的主要因素；而酸值反映了油液對設(shè)備的腐蝕程度，也是油液變質(zhì)的主要標(biāo)志。例如，油的黏度、酸值、油性、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、抗氧化穩(wěn)定性、防銹性等。隨著現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備向高速、大功率、高度自動化、集成化和強(qiáng)適應(yīng)能力方向發(fā)展，設(shè)備工作的可靠性要求也越來越高，作為制定設(shè)備維護(hù)策略的有效工具，油液分析技術(shù)，在世界各相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域，正在受到越來越廣泛的重視。油液分析主要包括對潤滑油狀況（性質(zhì)）的分析和對油中磨損顆粒的分析。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中其中一個重要的內(nèi)容——油液分析，就與人體檢時驗血類似?！癫贾米鳂I(yè) 噪聲監(jiān)測原理及方法?！窨偨Y(jié)講解了油液分析技術(shù)的原理及方法。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：油液分析技術(shù)的原理及方法難點(diǎn)：油液分析技術(shù)的實際運(yùn)用課外作業(yè)閱讀專業(yè)雜志及書籍，多參加實際鍛煉課后體會講授方法得當(dāng)，層次分明，重點(diǎn)突出，啟發(fā)思維，互動良好授課主要內(nèi)容或綱要使用教具、掛圖或其它教學(xué)手段時間分配●課程介紹、學(xué)習(xí)要求： 油液分析技術(shù)是常用的故障診斷技術(shù)之一。訓(xùn)練學(xué)生處理實際設(shè)備油液分析技術(shù)的能力。《冶金機(jī)械設(shè)備維修》教案學(xué)習(xí)情景1：設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷授課日期授課時數(shù)4授課形式任務(wù)設(shè)計法模塊四油液分析技術(shù)教學(xué)目的了解油液分析技術(shù)的意義。觀測噪聲信號功率譜圖，有三個明顯的峰值，這三個分量分別為120Hz、490Hz和1370Hz，其中120Hz正好是電源頻率60Hz的二倍，顯然這是電磁噪聲；490Hz是電動機(jī)軸承的特征頻率，這部分是軸承的沖擊噪聲；1370Hz分量是另一種電磁音，它是由電動機(jī)內(nèi)部間隙引起的噪聲。 圖44 電動機(jī)噪聲測量分析系統(tǒng) 圖45 功率譜圖1ch：聲級計；2ch：NP300型加速度傳感器；電動機(jī)轉(zhuǎn)速：512轉(zhuǎn)/min；電源頻率：600HZ。三、噪聲監(jiān)測與診斷實例電動機(jī)噪聲監(jiān)測：某大型感應(yīng)電動機(jī)的噪聲比出廠初期增大了，用一般聲級計也可以測聲壓級，但無法查明其原因，而用對噪聲信號進(jìn)行功率譜分析可明確噪聲增加的原因和故障部位。聲強(qiáng)法近年來用聲強(qiáng)來識別噪聲源的研究發(fā)展很快，這是因為聲強(qiáng)探頭具有明顯的指向特性。對于往復(fù)機(jī)械或旋轉(zhuǎn)機(jī)械，一般都可以在它們的噪聲頻譜信號中找到與轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的基波和諧波峰值及其頻率值，以識別主要噪聲源。這時可以將振動表面分割成許多小塊，測出表面各點(diǎn)的振動速度，然后畫出等振速線圖，從而可形象地表達(dá)出聲輻射表面各點(diǎn)輻射聲能的情況以及最強(qiáng)的輻射點(diǎn)。表面振速測量法對于無衰減平面余弦行波來說，從表面質(zhì)點(diǎn)的振動速度可以得到一定面積的振動表面輻射的聲功率。這種方法可用于機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的一般識別和精密診斷的粗定位。當(dāng)觀測研究某聲源時，凡與該聲源信號存在與否無關(guān)的一切干擾，統(tǒng)稱為背景噪聲。二、噪聲源與故障源識別在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，聽到的聲音一般為噪聲，噪聲有兩類：一類是指一些不規(guī)則的、間歇的或隨機(jī)的聲波；另一類是指不希望有的擾動或干擾聲音，有時也包括那些在有用頻帶內(nèi)任何不需要的干擾。所以，凡是在封閉測量表面以外的聲源，對封閉表面內(nèi)聲源的聲功率沒有影響。因此，可以用測量聲強(qiáng)的方法計算聲源聲功率。 聲功率測量單位時間內(nèi)聲源向周圍發(fā)出的總能量稱之為聲功率，它與聲強(qiáng)成反比。聲強(qiáng)探頭由兩個傳聲器組成，具有明顯的指向特性。 圖43 聲級計工作原理聲強(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，可以不需要在聲室、混響室等特殊聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行。通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)可直接讀出聲級數(shù)值。為提高信噪比，保持小的失真度和大的動態(tài)范圍，將衰減器和放大器分成兩組，輸入/出衰減器和輸入/出放大器，并將輸出衰減器再分成兩部分，以便匹配。當(dāng)信號微小時，經(jīng)過放大器放大；若信號較大時，則對信號加以衰減。如圖43 所示為其工作原理方框圖。 圖41 電容式傳聲器結(jié)構(gòu)簡圖 圖42 壓電式傳聲器結(jié)構(gòu)簡圖 1—絕緣體 2—?dú)んw 3—靜壓力 1—金屬薄膜 2—后極板 3—壓電晶體 平衡孔 4—后極板 5—膜片 4—壓力平衡毛細(xì)管 5—輸出端聲級計噪聲測量主要是測量聲壓級。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。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（其結(jié)構(gòu)如圖4—1所示）、壓電式傳聲器（其結(jié)構(gòu)如圖4—2所示）和駐極體式傳聲器。傳聲器依靠這兩部分，可以把聲壓的輸入信號轉(zhuǎn)換成電能輸出。傳聲器置于聲場中，聲膜在聲的作用下產(chǎn)生受迫振動。噪聲測量用的傳聲器傳聲器包括兩部分，一是將聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的聲接收器。在兩放大器之間通常還插入帶通濾波器和計權(quán)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權(quán)聲級。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。一、 噪聲測量聲音的主要特征量是聲壓、聲強(qiáng)、頻率，質(zhì)點(diǎn)振速和聲功率等，其中聲壓和聲強(qiáng)是兩個主要參數(shù)，也是測量的主要對象。在檢測蜂窩結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料缺陷時，也常采用這種方法。演示文檔（PPT）、機(jī)電設(shè)備載體、各類維修技術(shù)工器具和材料、技術(shù)資料引題5分鐘；授課40分鐘；實訓(xùn)30分鐘；總結(jié)5分鐘噪聲監(jiān)測與診斷 利用聲響判斷物品的質(zhì)量是人們常用的簡易方法。電動機(jī)噪聲監(jiān)測的實例。通過學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生針對冶金機(jī)電設(shè)備的常用零件進(jìn)行噪聲監(jiān)測，能合理確定診斷策略，選取恰當(dāng)?shù)脑\斷方法，并能熟練使用各種常見檢測儀器。培養(yǎng)團(tuán)隊意識、職業(yè)責(zé)任感及自學(xué)能力。掌握噪聲診斷技術(shù)及應(yīng)用。（5）齒輪的精密診斷方法由于齒輪動態(tài)特性及故障特性的復(fù)雜性，齒輪的故障診斷通常需要進(jìn)行較為細(xì)致的信號分析與處理，通過前后對比得出診斷結(jié)論。這些無量綱診斷參數(shù)有：波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖指標(biāo)、裕度指標(biāo)及峭度指標(biāo)。②齒輪無量綱診斷參數(shù)的監(jiān)測 為了便于診斷，常用無量綱幅域參數(shù)指標(biāo)作為診斷指標(biāo)。①齒輪的振幅監(jiān)測 監(jiān)測齒輪的振動強(qiáng)度，如峰值、有效值等，可以判別齒輪的工作狀態(tài)。（4）齒輪的簡易診斷方法齒輪的簡易診斷，主要是通過振動與噪聲分析法進(jìn)行的，包括聲音診斷法、振動診斷法及沖擊脈沖法等。利用包含這種寬帶頻率成分的振動進(jìn)行診斷時，要把所測的振動按頻帶分類，然后根據(jù)各類振動進(jìn)行診斷。（3）齒輪的振動測量齒輪所發(fā)生的低頻和高頻振動中，包含了診斷各種異常振動非常有用的信息。齒輪振動信號的調(diào)制中包含了許多故障信息。所以，任何導(dǎo)致幅值調(diào)制的因素也同時會導(dǎo)致頻率調(diào)制。由于齒輪載荷不均、齒距不等及故障造成載荷波動，除了影響振幅之外，同時也必然產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動，使齒輪轉(zhuǎn)速波動。當(dāng)齒輪的運(yùn)行狀態(tài)劣化之后，對應(yīng)于嚙合頻率及其諧波的振動幅值會明顯增加，這為齒輪的故障診斷提供了有力的依據(jù)。齒輪嚙合產(chǎn)生的振動是以每齒嚙合為基本頻率進(jìn)行的，該頻率稱為嚙合頻率。很顯然，在單、雙齒嚙合區(qū)的交變位置，每對齒副所承受的載荷將發(fā)生突變，這必將激發(fā)齒輪的振動；同時，在傳動過程中，每個輪齒的嚙合點(diǎn)均從齒根向齒頂（主動齒輪）或齒頂向齒根（從動齒輪）逐漸移動，由于嚙合點(diǎn)沿齒高方向不斷變化，各嚙合點(diǎn)處齒副的嚙合剛度也隨之變化，相當(dāng)于變剛度彈簧，這也是齒輪產(chǎn)生振動的一個原因；此外，由于齒輪的受載變形，其基節(jié)發(fā)生變化，在輪齒進(jìn)入嚙合和退出嚙合時，將產(chǎn)生齒入沖擊和齒出沖擊，這更加劇了齒輪的振動。以直齒圓柱齒輪為例，其嚙合區(qū)分為單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)。很多情況下，從齒輪的嚙合波形也可以直接觀察出故障。四、齒輪故障的振動診斷齒輪傳動在機(jī)器中使用得非常廣泛，其運(yùn)行狀況直接影響整個機(jī)器或機(jī)組的工作，因此展開齒輪故障診斷對降低維修費(fèi)用和防止突發(fā)性事故具有實際意義。這可通過改變錘頭撞擊部的硬度來改變撞擊的時間（如撞擊部的材料可以分別采用鋼、鋁、塑料、橡膠等）。但撞擊時間越短，其激勵的能量水平就越低，從而可能激勵不出結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)。由振動分析可知：脈沖越寬（即撞擊時間越短），其包含的頻率成分就越豐富，頻率范圍的上限就越高，在此頻率范圍內(nèi)的功率譜幾乎是一水平線。（5）脈沖激振法此法也屬于瞬態(tài)激振。根據(jù)測得的激勵與響應(yīng)的數(shù)據(jù)可以得到結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，頻率掃描的速度應(yīng)使系統(tǒng)的響應(yīng)能接近穩(wěn)態(tài)振動，過快就會影響試驗的精度。為了使試驗更準(zhǔn)確，可利用反饋控制裝置使激振力或測點(diǎn)的加速度幅值保持不變。測定系統(tǒng)動態(tài)特性的幾種方法(1)穩(wěn)態(tài)正弦波頻率掃描法在結(jié)構(gòu)上選擇某些點(diǎn)用激振器進(jìn)行正弦穩(wěn)態(tài)激振，保持激振力幅值恒定進(jìn)行激振頻率掃描，在結(jié)構(gòu)的不同位置上安裝傳感器檢測振動響應(yīng)，從而可得到結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)曲線。它的工作原理：由信號發(fā)生器發(fā)出激勵信號，經(jīng)功率放大器放大后去控制激振器，使其產(chǎn)生按某種規(guī)律變化的激振力，系統(tǒng)在此力作用下產(chǎn)生受迫振動。所以通過試驗測定了系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)后，就可用解析的方法確定該系統(tǒng)的各階固有頻率、振型以及各階模態(tài)參數(shù)。對結(jié)構(gòu)或部件進(jìn)行動態(tài)特殊分析的測試系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性可用頻率響應(yīng)函數(shù)表示 (2—4)式中為激振力的傅里葉變換，為振動響應(yīng)的傅里葉變換。事后，在實驗室內(nèi)將磁帶記錄儀與信號分析儀、顯示儀、記錄儀等儀器相連，也可將振動信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入計算機(jī)進(jìn)行分析研究。 圖23 振動信號分析系統(tǒng)框圖目前在工程中還廣泛地應(yīng)用下述測試系統(tǒng)：在測試現(xiàn)場于功率放大器后面接上磁帶記錄儀。接著將此信號輸入信號分析儀進(jìn)行信號處理。因此，如要尋找或判斷故障源就需要進(jìn)行第二類振動測量。機(jī)器或其部件對此激勵的響應(yīng)主要是以其各階固有頻率所作的振動。因此對機(jī)器進(jìn)行故障診斷時，通常是在故障敏感點(diǎn)進(jìn)行第一類振動測量。如確定結(jié)構(gòu)或部件的各階固有頻率、阻尼、剛度等參數(shù)以及分析其各階振型等。如測定改點(diǎn)振動的位移、速度或加速度的峰值、有效值、振動的頻譜及其能量分布、各振動分量間的相互關(guān)系等。適用于所有設(shè)備的絕對判定標(biāo)準(zhǔn)是不存在的，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)，這樣才能獲得準(zhǔn)確、可靠的診斷結(jié)果。類比時所確定的機(jī)器正常運(yùn)行時振動的允許值即為類比判斷標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實際工作中，應(yīng)通過反復(fù)試驗才能確定。（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)時所測得的值定為初始值，然后對同一部位進(jìn)行測定并進(jìn)行比較，實測值與初始值相比的倍數(shù)叫相對標(biāo)準(zhǔn)。（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)。連續(xù)在線監(jiān)測主要適用于重要場合或由于工況惡劣不易靠近的場合，相應(yīng)的監(jiān)測儀器較定期檢測的儀器要復(fù)雜，成本也要高些。對于定期檢測，為了早期發(fā)現(xiàn)故障，以免故障迅速發(fā)展到嚴(yán)重的程度，檢測的周期應(yīng)盡可能短一些；但如果檢測周期定的過短，則在經(jīng)濟(jì)上可能不合理。發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異?，F(xiàn)象時，可臨時對其進(jìn)行測試和診斷。高速、大型的關(guān)鍵設(shè)備，振動狀態(tài)變化明顯的設(shè)備，新安裝及維修后的設(shè)備都應(yīng)較頻繁檢測，直至運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 振動監(jiān)測的周期監(jiān)測周期的確定應(yīng)以能及時反映設(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。不論是測軸承振動還是測軸振動，都需要從軸向、水平和垂直三個方向測量。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。為此，確定測點(diǎn)后必須做出記號，并且每次都要在固定位置測量。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。一般情況下，測點(diǎn)位置選擇的原則是：能對設(shè)備振動狀態(tài)做出全面的描述；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)。測量軸承振動可以檢測機(jī)械的各種振動，因受環(huán)境影響較小而易于測量，而且所有儀器價格低，裝卸方便，但測量的靈敏度和精度較低。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就留下的，目的是對設(shè)備實行連續(xù)在線監(jiān)測。不過，監(jiān)測軸的振動常常要比測量軸承座或外殼的