2005年注冊(cè)資產(chǎn)評(píng)估師《機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)》考試大綱(十二)

字號(hào):

4.損傷零件壽命估算
    疲勞壽命理論主要用于估算疲勞壽命和疲勞損傷
    (1)疲勞斷裂及其過(guò)程。計(jì)算帶缺陷零件的剩余自然壽命一般采用斷裂力學(xué)理率,通過(guò)建立裂紋擴(kuò)展速率與斷裂力學(xué)參量之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行計(jì)算。斷裂力學(xué)理論認(rèn)為:零件的缺陷在循環(huán)載荷作用下會(huì)逐步擴(kuò)大,當(dāng)缺陷擴(kuò)大到臨界尺寸后將發(fā)生斷裂破壞。這個(gè)過(guò)程被稱為疲勞斷裂過(guò)程。
    疲勞斷裂過(guò)程大致呆分為四個(gè)階段,即成核、微觀裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展及斷裂。
    (2)帕利斯定理及損傷零件疲勞壽命的估算。損傷零件疲勞壽命的估算主要應(yīng)用帕利斯(Paris)定理。
    帕利斯(Paris)定理主要內(nèi)容是:對(duì)裂紋擴(kuò)展規(guī)律的研究,斷裂力學(xué)從研究裂紋尖端附近的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)出發(fā),導(dǎo)出裂紋體在受載條件下裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的特征量來(lái)進(jìn)行。這個(gè)特征量用應(yīng)力強(qiáng)度因子K表示。K值的變化幅度也是控制裂紋擴(kuò)展速度da/dN的主要參量。在考慮材料性能參量對(duì)裂紋擴(kuò)展速度的影響后,帕利斯提出了以下裂紋擴(kuò)展速度的半經(jīng)驗(yàn)公式:
    da/dN=A(ΔK)n
    由帕利斯(Paris)公式得到:
    dN=
    兩邊進(jìn)行積分求得損傷零件疲勞壽命為:
    N==da
    (3)影響裂紋擴(kuò)展的因素。應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度ΔK是影響裂紋擴(kuò)展的主要參數(shù)。除此之外,還有很多因素對(duì)裂紋的疲勞擴(kuò)展有影響,如應(yīng)力循環(huán)特征、加載頻率、溫度等。應(yīng)力循環(huán)特征對(duì)裂紋擴(kuò)展速度影響較大;加載頻率的影響,一般在ΔK值較低時(shí),加載頻率對(duì)裂紋的疲勞擴(kuò)展速度影響很小。但當(dāng)ΔK值較高時(shí),加載頻率影響增大。裂紋擴(kuò)展速度與加載頻率成反比關(guān)系,加載頻率降低,裂紋擴(kuò)展速度增大;溫度的影響,對(duì)深埋裂紋,當(dāng)溫度低于蠕變溫度時(shí),溫度對(duì)裂紋擴(kuò)展速度無(wú)明顯影響;但對(duì)表面裂紋,高溫對(duì)裂紋擴(kuò)展速度影響較大,溫度越高裂紋擴(kuò)展速度越快。
    九、設(shè)備故障診斷技術(shù)
    (一)考試目的
    在機(jī)器設(shè)備的評(píng)估中,技術(shù)鑒定是確定機(jī)器設(shè)備成新率的重要手段之一,因此要求資產(chǎn)評(píng)估師應(yīng)具備看懂設(shè)備診斷報(bào)告的能力。通過(guò)本部分內(nèi)容的考試,考察考生對(duì)檢測(cè)、診斷技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)及常用儀器設(shè)備的掌握程度。
    (二)考試基本要求
    1.了解設(shè)備故障的定義和分類;熟悉引起故障的原因;掌握描述故障的特征參量。
    2.熟悉設(shè)備故障診斷技術(shù)的概念和分類;掌握故障診斷技術(shù)的實(shí)施過(guò)程;了解狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的關(guān)系。
    3.了解振動(dòng)的分類、振動(dòng)的基本參數(shù);掌握壓電加速度傳感器、磁電速度傳感器、渦流位移傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用;熟悉振動(dòng)測(cè)量方法;熟悉頻譜分析儀的組成、作用。
    4.了解描述噪聲的物理量及主觀量度;掌握常用噪聲測(cè)量傳感器(電容傳聲器、壓電傳聲器)的構(gòu)成及特點(diǎn),聲級(jí)計(jì)的組成、作用及校準(zhǔn);熟悉噪聲的測(cè)量方法。
    5.掌握常用測(cè)溫儀器、儀表(熱電偶、熱電阻溫度計(jì)、紅外測(cè)溫儀、紅外熱像儀)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用;熟悉通過(guò)溫度測(cè)量所能發(fā)現(xiàn)的故障。
    6.掌握常用的裂紋無(wú)損探測(cè)方法,如目視—光學(xué)探測(cè)法、滲透探測(cè)法、磁粉探測(cè)法、射線探測(cè)法、超聲波探測(cè)法、聲發(fā)射探測(cè)法、渦流探測(cè)法等的優(yōu)、缺點(diǎn)及適用范圍。
    7.熟悉常用的磨損油污染監(jiān)測(cè)方法及各監(jiān)測(cè)方法的適用范圍。
    (三)要點(diǎn)說(shuō)明
    1.設(shè)備在工作過(guò)程中,因某種原因喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為故障。按故障發(fā)生、發(fā)展的進(jìn)程可將故障分為突發(fā)性故障和漸發(fā)性故障。按故障的性質(zhì)可將故障分為自然故障和人為故障。環(huán)境因素、人為因素和時(shí)間因素都是引起設(shè)備故障的外因??梢杂弥苯犹卣鲄⒘炕蜷g接特征參量來(lái)描述故障。直接特征參量包括設(shè)備或部件的輸出參數(shù)、設(shè)備零部件的損傷量。間接特征參量即二次效應(yīng)參數(shù),二次效應(yīng)參數(shù)比較多,在故障診斷中應(yīng)該注意合理選擇。
    2.可以按診斷目的、要求和條件的不同對(duì)故障診斷技術(shù)進(jìn)行分類,如功能診斷和運(yùn)行診斷;定期診斷和連續(xù)診斷;直接診斷和精密診斷。按診斷的物理參數(shù)對(duì)診斷技術(shù)進(jìn)行分類,可將診斷技術(shù)分為振動(dòng)診斷技術(shù)、聲學(xué)診斷技術(shù)、溫度診斷技術(shù)、污染診斷技術(shù)、無(wú)損診斷技術(shù)、壓力診斷技術(shù)、強(qiáng)度診斷技術(shù)、電參數(shù)診斷技術(shù)、趨向診斷技術(shù)、綜合診斷技術(shù)等。按診斷的直接對(duì)象對(duì)診斷技術(shù)進(jìn)分類,可將診斷技術(shù)分為機(jī)械零件診斷技術(shù)、液壓系統(tǒng)診斷技術(shù)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷技術(shù)、往復(fù)機(jī)械診斷技術(shù)、工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù)、工藝流程診斷技術(shù)、生產(chǎn)系統(tǒng)診斷技術(shù)、電器設(shè)備診斷技術(shù)等。
    設(shè)備故障診斷技術(shù)的實(shí)施過(guò)程分為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和治理預(yù)防三個(gè)階段,各個(gè)階段都完成各自的任務(wù)。簡(jiǎn)言之,狀態(tài)監(jiān)測(cè)是故障診斷的基礎(chǔ)和前提,故障診斷是對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的進(jìn)一步分析和處理,設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷既有聯(lián)系又有區(qū)別。
    3.振動(dòng)分為確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng),確定性振動(dòng)又分為周期振動(dòng)和非周期振動(dòng),周期振動(dòng)又進(jìn)一步分為簡(jiǎn)諧周期振動(dòng)和復(fù)雜周期振動(dòng),非周期振動(dòng)也進(jìn)一步分為準(zhǔn)周期振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)。振幅、頻率和相位是振動(dòng)的基本參數(shù)。振動(dòng)完全可以通過(guò)這三個(gè)參數(shù)加以描述。
    振動(dòng)加速度信號(hào)通常采用壓電加速度傳感器提取。壓電加速度傳感器是基于壓電晶體的壓電效應(yīng)工作的,屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。它由壓緊彈簧、質(zhì)量塊、壓電晶片和基座等部分組成。振動(dòng)速度信號(hào)通常采用磁電速度傳感器提取,磁電速度傳感器是基于磁電感應(yīng)工作的,也屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。當(dāng)傳感器隨被測(cè)系統(tǒng)振動(dòng)時(shí),傳感器線圈與磁場(chǎng)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而輸出與振動(dòng)速度成正比的電壓。振動(dòng)位移信號(hào)通常采用渦流位移傳感器提取。它基于金屬體在交變磁場(chǎng)中的電渦流效應(yīng)工作,屬于能量控制型傳感器。工作時(shí),將傳感器頂端與被測(cè)對(duì)象表面之間的距離變化轉(zhuǎn)換成與之成正比的電信號(hào)。這種傳感器不僅能測(cè)量一些旋轉(zhuǎn)軸系的振動(dòng)、軸向位移,還能測(cè)量轉(zhuǎn)數(shù)。
    可以采用振動(dòng)總值法判別異常振動(dòng),如若要進(jìn)一步查出異常的原因和位置,就要對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。頻譜分析儀,又稱動(dòng)態(tài)分析儀。它能將時(shí)域信號(hào)變換為頻域信號(hào),將工程信號(hào)分解為各個(gè)頻率分量,獲得信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)和組成信號(hào)各個(gè)諧波的振幅、相位信息。頻譜分析儀一般由前置放大器、抗混淆濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、高速數(shù)據(jù)處理器及外圍設(shè)備等組成。用振動(dòng)脈沖測(cè)量法可以有效地診斷出滾動(dòng)軸承的磨損和損傷。
    4.常用聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)表示噪聲的強(qiáng)弱,也可以用人的主觀感覺(jué)進(jìn)行度量,如響度級(jí)。聲波的聲壓級(jí)是聲波的聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比以10為底的對(duì)數(shù)的20倍。聲波的聲強(qiáng)級(jí)是聲波的聲強(qiáng)與基準(zhǔn)聲強(qiáng)之比以10為底的對(duì)數(shù)的10倍。聲波的聲功率級(jí)是聲波的功率與基準(zhǔn)功率之比以10為底的對(duì)數(shù)的10倍。聲功率根據(jù)測(cè)量的聲壓級(jí)換算得到。測(cè)量噪聲常用儀器有傳聲器、聲級(jí)計(jì)、校準(zhǔn)器、頻譜分析儀等。常用的傳聲器有電容傳聲器和壓電傳聲器。電容傳聲器的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)電容器。在極化電壓、負(fù)載不變的情況下,輸出交變電壓的大小和波形由作用在膜片上的聲壓決定。電容傳聲器屬于能量控制型傳感器。壓電傳聲器由具有壓電效應(yīng)的晶體來(lái)完成聲電轉(zhuǎn)換,屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。聲級(jí)計(jì)用來(lái)測(cè)量聲級(jí)和進(jìn)行頻譜分析。聲級(jí)計(jì)由傳聲器、衰減(放大)器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、均方根值檢波器、指示表頭等組成。使用聲級(jí)計(jì)時(shí),每次測(cè)量開(kāi)始和結(jié)束都應(yīng)該校準(zhǔn),兩次差值不應(yīng)大于1dB.常用的校準(zhǔn)方法有活塞發(fā)生器校準(zhǔn)法、揚(yáng)聲器校準(zhǔn)法、互易校準(zhǔn)法、靜電激勵(lì)校準(zhǔn)法、置換法等。
    5.熱電偶由兩根不同材料的導(dǎo)體焊接組成。熱電偶的熱電動(dòng)熱與熱電偶材料、兩端溫度T、T0有關(guān),與熱電極長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)。在冷端溫度T0不變,熱電偶材料已定的情況下,其熱電動(dòng)勢(shì)只是被測(cè)溫度的函數(shù)。有金屬、半導(dǎo)體兩種熱電阻溫度計(jì)。與金屬熱電阻溫度計(jì)相比,半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)的電阻溫度系數(shù)大,電阻率高,感溫元件可做得很小,但其性能不夠穩(wěn)定,互換性差。紅外測(cè)溫儀器由紅外探測(cè)器、紅外光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成,其中紅外探測(cè)器是它的核心部件。紅外測(cè)溫儀是紅外測(cè)溫儀器中最簡(jiǎn)單的一種。有多種紅外測(cè)溫儀供選用,它們各有其自己的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)。紅外熱像儀由光學(xué)與掃描系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、視頻信號(hào)處理系統(tǒng),顯示器等組成。通過(guò)紅外熱像儀可以獲得物體表面或近表面的熱像圖,通過(guò)熱像圖的觀察和分析便可以獲得其溫度分布及其所處的熱狀態(tài)。通過(guò)溫度測(cè)量可以發(fā)現(xiàn)軸承損壞、流體系統(tǒng)、發(fā)熱量異常、污染物質(zhì)積聚、保溫材料損壞、電器元件損壞、非金屬部件缺陷、機(jī)件內(nèi)部缺陷、裂紋等故障。
    6.有多種裂紋無(wú)損探測(cè)法供選用,如目視—光學(xué)檢測(cè)法、滲透探測(cè)法、磁粉探測(cè)法、射線探測(cè)法、超聲波探測(cè)法、聲發(fā)身探測(cè)法、渦流探測(cè)法等。它們有各自的優(yōu)、缺點(diǎn)與適用范圍。
    7采用油液污染檢測(cè)法進(jìn)行磨損監(jiān)測(cè)是一種行之有效的方法。其中,油液光譜分析法是利用原子發(fā)射光譜或原子吸收光譜分析油液中金屬磨損產(chǎn)物的化學(xué)成分和含量,從而判斷機(jī)件磨損的部位和磨損的嚴(yán)重程度。它能對(duì)小于10μm磨屑粒度進(jìn)行取樣,適用于早期的、精密的磨損診斷。磁塞檢測(cè)法是用帶磁性的塞頭插入潤(rùn)滑系統(tǒng)的管道中,收集潤(rùn)滑油中的磨損殘留物,用肉眼直接觀察其大小、數(shù)量和形狀,判斷機(jī)器零件的磨損狀態(tài),適用于磨粒尺寸大于70μm的情況。油液鐵譜分析法能提供磨損產(chǎn)物的數(shù)量、粒度、形狀和成分四種參數(shù),其使用范圍介于油液光譜分析法和磁塞檢查法之間。