( ) 6．ISO 10816是一种绝对判断标准。 ( ) 解： 7．类比判断标准是在不同工况下对设备同一部位进行多次测量 后取平均制定的。( ) 8．在航空工业上习惯用振动强度来评定。 ( ) 9．对于汽轮发电机组、压缩机组等一般以振动加速度作为评定3、根据给出信号的时域三角波波形，作出相对应的频谱图。 的物理量。 ( ) 10．振动烈度即振动的强度能够表示出物体的硬度。 ( ) 11．设备振动诊断的过程，就是从信号中提取周期信号的过程。解： ( ) 12．频率与角频率概念相同。 ( ) 13．在简谐振动中，初相角φ是位移的函数。 ( ) 14.相位相同的振动会使振动互相抵消，起到减振的作用。 4、根据给出信号的时域脉冲波波形，作出相对应的频谱图。 ( ) 15．振动的位移、速度、加速度都是不同频率的简谐波。 ( ) 16.振动信号频率分析的数学基础是离散傅里叶变换 ( ) 17．在进行观测数据的测量和分析时，其信号中与被研究事物无关的干扰是噪声。( ) 18．在现代故障诊断系统中一般采用事后处理。( ) 19．频域变换成时域可采用傅立叶变换。( ) 20.直接观察法的鼻子闻诊断故障就是用鼻子去听设备的振动声音。（ ）

21.制定相对判断标准时，选择报警因子应根据设备的环境因素、对

设备要求的程度等因素进行选取。（ ） 22. 制定相对判断标准时，选择报警因子应根据设计者的意愿而定。

（ ）

23.在信号的频域描述中，FT表示傅立叶变换。（ ） 24.FFT在描述信号时表示对信号进行快速傅立叶变换。（ ）

25.在工程中，FFT变换的典型程序和集成芯片已经成熟，用时只需选用就可以了。（ ）

26.试验数据的二次处理不可以进行数据压缩。（ ）

27.试验数据处理的目的是最大限度地抑制或消除噪声，提取有用信息。( )

28.绝对判断标准就是永远不变的标准。（ ） 29.绝对判断标准不应受人的因素影响。（ ） 四、思考题

1．简述设备故障诊断的内容和具体实施过程。

2．设备故障信息的获取方法有哪些?请举出几例设备故障的检测方法。 3．如何判断设备是否存在故障及故障的程度?简述相对判断标准的制定方法。

4．何谓简谐振动的三要素？同一简谐振动的位移、速度。加速度三者之间的关系如何?

5．对振动信号在频率域中进行描述，其数学基础是什么?请描述之。五、名词解释 1、频域分析

2、绝对判断标准

3、相对判断标准

六、作图分析

1、根据给出信号的时域正弦波波形，作出相对应的频谱图。 解：

2、根据给出信号的时域方波波形，作出相对应的频谱图。

解： 5、某电子器材厂新购进一台设备空气压缩机，为了今后衡量其噪音是否合格，需建立一个相对比较标准，拟对该设备进行振动幅度数据

收集，以下是对该设备活塞处收集的数据： 次1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 数 幅0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.值10 13 15 11 10 17 14 15 15 13 17 （mm） 次12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 数 幅0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.值12 17 14 11 14 13 13 15 10 12 14 （mm） 请用常用的平均方法计算报警限Vt。时隔6月之后，技术人员再次对同一测点进行测量，共测量五次，结果为0.60，0.75，0.68，0.70，0.65，试判断该设备的状态。

第四章 振动诊断方法

一、填空

(1)利用 对故障进行诊断，是设备故障诊断方法中最有效、最常用的方法。

(2)振动诊断的时域分析方法包括直接观察法、 、示性指标法、时域同步平均法及 诊断法。

(3)在 监测和故障诊断中，对波形复杂的振动信号，常常采用其峰一峰值；

(4)振动频谱中包含机器零部件的 ，振动诊断的任务从某种意义上讲，就是读谱图，把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对照联系，给每条频谱以物理解释。

(5)一台机器设备在其运转过程中会产生各种频率项，包括 、常数频率项、齿轮频率项、 、倍乘频率项、 、传输带频率项、链频率项和谐频频率项等。

(6)振动诊断的其他方法包括 诊断法、轴心轨迹等。

（7）利用 作为故障诊断的判断依据是最简单、最常用的一种方法；峭度广泛应用于 故障诊断。

(8)振动诊断的优点为 、 、 。 （9）峰峰值一般用在 检测和故障诊断中。

（10）利用 作为故障诊断的判断依据是最有效、最常用的一种

方法。

（11）直接观察时域波形可以看出 、 、 等。

（12）使用中的航空发动机故障的34%都是利用 的方法发现的。 （13）对于各态经历的随机过程可用其 来描述。 （14）峰峰值又称为 。 （15）时域同步平均法是从混有噪声干扰的信号中提取 的有效方法。

（16）按诊断能力由大到小顺序排列，大体上为 、裕度因数、 、峰值因数、波形因数。

（17）根据 来识别振源和故障的位置。

（18）利用 检测和回收隐藏在外界噪声中的有用信号的时延， 8．齿轮振动信号中存在调幅现象是导致齿轮边频带的产生的原因。 ( )

9．在理想的齿轮系统中，齿轮边频带都是对称于啮合频率的。 ( )

10．离心泵、离心风机、离心压缩机叶片通过频率为典型倍乘频率项。 ( )

11．电源频率是电机频率项。 ( )

12．谐频频率项存在于任何频率项中。 ( )

13．对仅由质量不平衡引起的转子振动，轴心轨迹为椭圆，则转子各个方向的弯曲刚度及支承刚度都相等。 ( ) 14．频域是倒频谱。 ( )

可用于汽车 的诊断。

（19）一台机器的旋转频率项又称为 或 。 （20）在 信号中存在调幅、 现象。

21、斜齿轮的寿命比 长是因为斜齿轮的刚度变化比直齿轮 ，冲击相对较小。

22、由于齿轮传动中频率存在频率 现象，因此在齿轮啮合频率两边形成了一些列的 。

二、单项选择题(在A、B、C、D中选出一个正确答案，并填在题干中的横线上)

1.一台机器设备在运转过程中会产生各种频率项，但不包括下述的（ ）

A 旋转频率项 B 常数频率项 C 齿轮频率项 D 变量频率项 2.年Bogert等人首先提出倒频谱的概念。（ ） A 1949 B 1954 C 1962 D 1983

3.传感器的前置放大器输出信号经滤波后将交流分量输入示波器或监测计算机，便可得到转子的（ ）

A 轴心轨迹 B 状态方程 C 移动方向 D 信号方程 4.轴心轨迹不能够指示（ ）

A 轴颈轴承的磨损B 轴不对中 C 轴不平衡 D 轴折断 5.振动测试（ ）是进行结构故障诊断的主要方法。 A 频率响应函数法 B 模态分析 C 倒频谱 D 轴心轨迹 6.振动按产生的原因分为自由振动，（ ）自激振动；

A 机械振动 B 电气 C 受迫振动 D 随机振动 7.振动按规律可分为简谐振动，周期振动，瞬态振动，随机振动。 A 机械振动 B 简谐振动 C 受迫振动 D 随机振动 8.振动的振幅、频率、（ ）称为振动的三要素。

A 相位 B 幅值 C 周期 D 有效值 9.频率相同、相互垂直且初相位为Φ1、Φ2的两个简谐振动合成时，若相位差为0时，其轨迹是（ ）。

A 圆 B 椭圆 C 一条直线 D 一条曲线 10.在多数情况下，振动不但使设备产生噪声，污染（ ），而且会产生危害。

A 环境 B 设备 C 线路 D 油液 11.受迫振动是系统受外激励作用产生的，只要受到（ ）作用，受迫振动就会持续下去。

A 环境 B 人工 C 外力 D 外激励 12. 振动检测方法不便于（ ）

A 自动化 B 集成化 C 遥控化 D 直观化

13.均方根值诊断法多适用（ ）振动的情况。

A 固定振动 B 非稳态振动 C稳态振动 D 移动振动 14．相关函数诊断法可用于诊断管道的（ ）故障。 A 泄露 B 断裂 C 磨损 D 弯曲 15．典型倍乘频率项不包括（ ）

A 离心泵 B 离心风机 C 离心压缩机叶片 D 插齿机

三、判断题(正确的在括号内选择打“√”，错误的在括号内打“×”)

1．自动化、集成化和遥控化是振动检测方法的特点。 ( ) 2．直接观察频域波形当信号中含有周期信号或短脉冲信号时更为有效。 ( )

3．时域故障诊断的方法不包括概率分析法。 ( ) 4．峰一峰值一般不容易提取。 ( )

5．稳态振动的情况多采用均方根值诊断法。 ( )

6．相关函数诊断法可用于诊断管道的折断故障。 ( ) 7．直齿轮的啮合刚度变化比人字齿轮平缓。 ( )

15．轴心轨迹属于振动诊断方法。 ( )

16、振动诊断便于在线诊断、工况监测、故障预报和控制。（ ） 17、振动检测诊断是具有损伤性的诊断，不宜推广。（ ） 18、利用波形分析可以直接识别共振现象和拍频现象。（ ） 19、时域故障诊断的方法不包括概率分析法。 ( ) 20、时域同步平均法与相干检波法含义相同。（ ） 21、齿轮的刚度变化缓慢与否，决定了齿轮的寿命长短。（ ） 22、人字齿轮不是斜齿轮，所以它的寿命比直齿轮短。（ ） 23、相互啮合的一对齿轮具有相同的啮合频率。（ ） 24、相互啮合的一对齿轮啮合频率是不同的。（ ） 25、齿轮转速越高、啮合频率越低。（ ） 26、边频带对称分布在啮合频率两侧。（ ） 27、边频具有稳定性。（ ）

28、滚动轴承的通过频率就是故障频率。（ ） 29、常数频率项的频率是固定不变的。（ ）

30、齿轮转轴的旋转频率就是齿轮唯一的频率项。（ ） 四、思考题

1．振动诊断主要有哪几种方法?

2．时域分析的示性指标包括哪些?举例说明示性指标的应用。 3．频域分析的主要内容是什么?试说出几种频率项。

4．齿轮振动信号中的边带频成分是如何产生的?请简述之。 5．什么是滚动轴承的“通过振动”和“通过频率”? 6．简述倒频谱诊断法的概念和特点。 四、计算题

1、在图示的传动系统中，若主电动机M输出转速1750r／min，挂轮传动比iT1T2 =1，试计算出第三牵伸机牵伸辊的旋转频率和第二牵伸机牵伸辊到浸渍辊之间齿轮传动的啮合频率。

2、在图示的传动系统中，若主电动机M输出转速 1450r／min，试计算出第三牵伸机牵伸辊、输入 轴、过桥轴的旋转频率，以及过桥轴和输入轴、过 桥轴和牵伸辊之间齿轮传动的啮合频率。

2、在图示的传动系统中，若主电动机M输出转速 1750r／min，试计算出第二牵伸

机牵伸辊、输

入轴、过桥轴的旋转频率，以及过桥轴和输入

轴之间齿轮传动的啮合频率。

（设T1、T2速比iT1T 2 =1）

3、图示为高速精密车床的传动系

统图，设飞轮转速为1000r/min，试求

以图中传动路线运行时II轴、Z9的旋 转频率和Z9、Z10齿轮的啮合频率。

（其中Z1=65、Z4=30、Z7=23、Z8=51

Z9=25、Z10=60）

第五章 旋转机械故障诊断技术 一、填空 （1）弯曲的轴能够引起更大的 。 （2）热弯曲引起的振动一般与 有关。 （3）旋转机械最常见的故障是 。 （4）齿轮箱、离心风机等都属于 。 （5）当转子存在不对中时将产生一种 。 （6）交流感应电动机故障包括 偏心、 偏心、转子故障、接头松动等情况。 (7)流体动力激振包括紊流、 、气穴、迷宫密封气流激振、 (8)滚动轴承的振动诊断方法包括 和 、峰值因数法、概率密度分析法(用峭度衡量)等。 (9)齿轮故障诊断技术主要是 分析和 分析。 (10)电动机故障诊断包括 断和 诊断两个方面。 (11)利用征兆进行故障诊断，要注意两个问题：选择特征突出的、有代表性的故障征兆参数；找出与上述征兆参数关联的直接主导原因。 （12）目前国际流行的滚动轴承故障诊断技术是美国ENTEK公司的g／SE技术和瑞典SPM公司的 。 （13）齿轮主要的故障现象有 ，齿面点蚀，齿面剥落， 和齿隙游移。 （14）转轴上联轴节出现的主要故障有 或 。 15、造成转子不平衡的因素有 不平衡、力偶不平衡、 不平衡、悬臂转子不平衡。 16、力不平衡、 不平衡、动不平衡、悬臂 不平衡是造成转子不平衡的原因。 17、转子偏心时，最大的振动出现在两个转子中心连线方向上，振动频率为 转子的转速频率。 18、转子偏心时，最大的 出现在两个转子中心连线方向上，振动频率为偏心转 频率。 19、转子偏心时， 和垂直方向振动相位差是 或1800

。

20、水平方向和 振动相位差是00

或 时，说明存在转子偏心。

21、水平方向和垂直方向振动相位差是 或1800

时，说明存在 偏

心。

22、轴发生弯曲时，会产生大的 振动，在同一台机器上轴向振动相位差趋向于 度。

23、若测得一台机器上轴向振动 约为180度时，表明该轴发

生 ，会产生大的轴向振动。

24、A型机械松动产生的原因之一是机器 、底版或 结构松动减弱引起的。

25、由螺栓 、框架结构或轴承 引起的松动属B型机械松动。

26、B型机械松动主要以 转速频率为特征。

27、滑动轴承松动会产生 、 倍成分，并且随负荷变化较大。 28、资料显示滚动轴承仅有 达到或接近设计寿命。

29、滚动轴承故障发展的四个阶段是 、轻微故障阶段、 以

及故障最后阶段。

30、滚动轴承故障发展的四个阶段是初始阶段、 阶段、宏观故障阶段以及 阶段。

二、单项选择题(在A、B、C、D中选出一个正确答案，并填在题干中

的横线上)

1．目前国际流行的滚动轴承故障诊断技术是美国ENTEK公司的g／SE技术和瑞典SPM公司的（ ）。

A．低频信号接收法 B冲击脉冲法

C．峰值判别法 D．包络法

2.从理论上讲，转速升高1倍,则不平衡产生的振动幅值增大 倍。（ ）

A．1 B．2

C．3 D．4

3.仅需在一个修正面内放置平衡重量的是 。 A．力不平衡 B．力偶不平衡

C．动不平衡 D．悬臂转子不平衡

4.以下转子不平衡故障中，在2倍转速频率占优势的振动是 。

A．转子质量不平衡 B．转子偏心 C．轴弯曲 D．转子部件结垢

5．一般地，在不对中时联轴器— —振动较大。

A．径向 B．轴向 C．水平 D.侧向 6．轴心轨迹为椭圆形的是 。

A．不平衡 B.不对中

C转子摩擦 D．油膜振荡 7．轴心轨迹为香蕉形的是— —。 A．不平衡 B.不对中 C.转子摩擦 D．油膜振荡 8．轴心轨迹为花瓣形的是— —。 A．不平衡 B．不对中 C．转子摩擦D．油膜振荡 9．常常出现整分数倍亚谐波频率的是— —。 A．不平衡 B．B型机械松动 C．C型机械松动D．不对中 10．时域波形会产生削波现象的是— —。 A．不平衡 B．不对中 C．机械松动D．转子摩擦 11．当转子在滑动轴承轴瓦中转动时，发生油膜涡动时的轨迹是— —。 A．收敛的 B．发散的 C.介于两者之间 D 先收敛后发散 12.油膜振荡一旦发生之后，随着转子转速的提高，涡动频率就将（ ） A 保持不变 B 逐渐变大 C 逐渐减小 D 逐渐消失 13．不能起到预防和消除油膜振荡作用的是（ ） 。 A．消除转子不对中故障 B．降低润滑油黏度 C．改变轴承型号D．增加转子系统挠度 14．不属于流体动力激振的是( )。 A．紊流 B．喘振 C．气穴 D．拍振 15．下列中可用有效值判别法的是( )。 A．疲劳剥落 B．磨损 C．压痕 D．断裂 16．滚动轴承故障初始阶段最好用下列哪个单位— —进行检测。 A．um B mm／s C．m／s2 D.g／SE

17．滚动轴承故障发展到宏观故障诊断时，应该予以（ ）。 A 更换 B．维修

C.继续使用 D. 停止运行

18．采用冲击脉冲法时，如果轴承润滑得很不良，则dBc和dBN增大，且— —。

A．dBN稍小于dBC。 B．dBN等于dBc C．dBN稍大于dBC。 D．dBN远大于dBc

19．如果存在齿轮偏心，则齿轮啮合频率仅存在（ ）时。 A．上边带频 B.下边带频 C．侧边带频 D.中边带频

20．以下齿轮失效形式中，— —是分布故障。 A．齿面剥落 B. 齿面点蚀 C．齿面裂纹 D．断齿

21．已知齿轮的齿数时，建议数采时频率范围高限设定为至少— 18．采用冲击脉冲法时，如果轴承润滑得很不良，则dBc和dBN

增大。（ ） 19．如果存在齿轮偏心，则齿轮啮合频率仅存在中边带频时。（ ） 20．不平衡可以通过在修正平面内放置平衡重量不能完全消除（ ） 21．断齿是分布故障。（ ）

22．已知齿轮的齿数时，建议数采时频率范围高限设定为至少4倍啮合频率，才能对齿轮箱进行状态监测。（ ）

23．在对三相感应电机进行电气故障诊断时，传感器应尽可能径向安装在电机的外壳上。（ ）

24．转子偏心不会产生2倍电源频率振动。（ ） 25．电蚀现象存在于电动机轴承内部。（ ）

26．共振现象可以随机器转速变化，振动突升或突降（ ） 27．出现不平衡现象则振动主导频率与转速无关。（ ） 28．出现滑动轴承磨损现象则振动不随润滑油温度改变有明显变化的是。（ ）

29．转子部件结垢不是转子轴向振动过大的直接故障原因。（ ） —倍啮合频率，才能对齿轮箱进行状态监测。 A．3 B．3．25 C．3．5 D．4

22．在对（ ）进行电气故障诊断时，传感器应尽可能径向安装在电机

的外壳上。

A．单相感应电机 B．三相感应电机 C．二相感应电机 D．四相感应电机

23．下列故障中，不会产生2倍电源频率振动的是— —。 A．定子偏心 B转子偏心 C．转子故障 D．接头松动

24．( )现象存在于电动机轴承内部。 A．疲劳剥落 B塑性变形 C．电蚀 D．断裂 25．（ ）现象可以随机器转速变化，振动突升或突降。— — A．不平衡 B．共振

C．拍振 D．齿轮故障

26．出现— —现象则振动主导频率与转速无关。 A．不平衡 B．不对中 C．油膜振荡 D．外界干扰

27．出现（）现象则振动不随润滑油温度改变有明显变化的是— —。

A．不平衡 B．滑动轴承磨损 C．油膜涡动 D．油膜振荡

28．转子轴向振动过大的直接故障原因不可能是— —。 A．轴弯曲 B．转子部件结垢 C．轴裂纹 D．联轴器偏角不对中

29、如果— —产生了问题则振动特征频率与转子叶片数无关。 A．离心风机 B．离心泵 C．离心压缩机 D．电动机

三、判断题(正确的在括号内打“√”，不正确的在括号内打“×”) 1．目前国际流行的滚动轴承故障诊断技术是美国ENTEK公司的g／SE技术和瑞典SPM公司的冲击脉冲法。（ ）

2.不平衡产生的振动幅值增大2倍则转速升高1倍。（ ） 3. 力不平衡仅需在一个修正面内放置平衡重量。（ ）

4.以下转子不平衡故障中，在2倍转速频率占优势的振动是转子偏心。（ ）

5．一般地，在不对中时联轴器侧向振动较大。（ ） 6．不平衡现象的轴心轨迹为椭圆形。（ ） 7．转子摩擦轴心轨迹为香蕉形。（ ） 8．油膜振荡的轴心轨迹为花瓣形。（ ）

9．常常出现整分数倍亚谐波频率的是B型机械松动。（ ） 10．机械松动发生时时域波形会产生削波现象。（ ）

11．当转子在滑动轴承轴瓦中转动时，发生油膜涡动时的轨迹是发散的。（ ）

12.油膜振荡一旦发生之后，随着转子转速的提高，涡动频率就将保持不变（ ）

13．降低润滑油黏度不能起到预防和消除油膜振荡作用。（ ） 14．喘振不属于流体动力激振。（ ） 15．磨损可用有效值判别法。（ ）

16．滚动轴承故障初始阶段最好用g／SE进行检测。（ ） 17．滚动轴承故障发展到宏观故障诊断时，应该予以更换。（ ）

30．如果离心泵产生了问题则振动特征频率与转子叶片数无关。（ ）

31．力不平衡和力偶不平衡组成了动不平衡。（ ）

四、思考题 1．引起转子不平衡的原因有哪些?转子不对中有哪3种基本形式?简述不平衡与不对中故障特征的主要区别。

2．简述C型机械松动与转子摩擦的主要征兆区别。

3.什么是油膜涡动和油膜振荡?如何预防和消除油膜振荡? 4.紊流与喘振是如何产生的?简述它们的主要征兆区别。 5．试比较共振与拍振的主要区别。

6.滚动轴承异常的基本形式有哪些?简述g／SE技术、冲击脉冲法的基本原理。

7．试述滚动轴承故障发展4阶段的频谱特征。

8．齿轮异常的基本形式有哪些?如何对齿轮故障进行边带频分析?

9.电动机故障诊断技术包括哪些方面?交流感应电动机诊断转子绕组故障所采用的谱分析法的基本原理是什么?

10．利用征兆诊断故障的主要困难是什么?在诊断策略上可遵循哪几点?

五、综合分析题

1、一台高速精密车床的主轴箱如图1所示，测量获得谱图如图2所示，各相关的频率计算于表中，试对其进行诊断分析。

频率表 峰值编号 回算频率(Hz) 计算频率(Hz) 说 明 1 833.33 841.01 Z3的二阶下边带 2 625.0 312.84×2 倍频 3 555.56 4 178.57 97.88×2 倍频 5 71.43 35.57×2 倍频 6 52.88 13.01×4 4倍频 7 40.32 39.31 基频 8 23.36 13.01×2 倍频 9 21.74 11.23×2 倍频 10 19.23 20.49 基频 11 17.24 17.38 旋转频率

2、有一台电动机，监测人员在某次巡查中用CCL—225型轴承故障诊