| 称为S-N曲线。根据实验可得其数学表达式。在疲劳试验中,实际零件尺寸和表面状态与试样有差异,常存在由圆角、键槽等引起的应力集中,所以,在使用时必须引入应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β。
(3)循环应力的特性用最小应力 与最大应力 的比值 表示,r称为循环特征。对应于不同的循环特征,有不同的S-N曲线、疲劳极限和条件疲劳极限。对不同方向的应力,可用正负值加以区别,如拉应力为正值,压应力为负值。当r = -1,即 = - 时,称为对称循环应力;当r = 0,即 =0时,称为脉动循环应力;当r = +1,即 = 时,应力不随时间而变化,称为静应力;当+1> r >-1时,统称为不对称循环应力。
材料疲劳极限可从有关设计手册、材料手册中查出。缺乏疲劳极限数据时,可用经验方法根据材料的屈服极限 和强度极限 计算。
零件的疲劳极限 和 是根据所使用的材料的疲劳极限,考虑零件的应力循环特性、尺寸效应、表面状态应力集中等因素确定。
(4)疲劳损伤积累理论认为:当零件所受应力高于疲劳极限时,每一次载荷循环都对零件造成一定量的损伤,并且这种损伤是可以积累的;当损伤积累到临界值时,零件将发生疲劳破坏。较重要的疲劳损伤积累理论有线性疲劳损伤积累理论和非线性疲劳损伤积累理论。线性疲劳损伤积累理论认为,每一次循环载荷所产生的疲劳损伤是相互独立的,总损伤是每一次疲劳损伤的线性累加,它最具代表性的理论是帕姆格伦-迈因纳定理。
(5)迈因纳(Palmgren - Miner)定理
设在载荷谱中,有应力幅为σ1、σ2、σ3┉┉等各级应力,其循环数分别为n1、n2、n3 ┉┉从材料的S-N曲线,可以查到对应于各级应力达到疲劳破坏的循环次数分别为N1、N2、N3┉┉根据疲劳损伤积累为线性关系的理论,比值 为材料受到应力σi的损伤率。发生疲劳破坏,即损伤率达到100%的条件为:
4、损伤零件的寿命估算
计算带缺陷零件的剩余自然寿命一般采用断裂力学理论,通过建立裂纹扩展速率与断裂力学参量之间的关系来进行计算。断裂力学理论认为:零件的缺陷在循环载荷作用下会逐步扩大,当缺陷扩大到临界尺寸后将发生断裂破坏。这个过程被称为疲劳断裂过程。
疲劳断裂过程大致可分为四个阶段,即成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展及断裂。
损伤零件疲劳寿命的估算主要应用帕利斯定理。
帕利斯定理的主要内容是:对裂纹扩展规律的研究,断裂力学从研究裂纹尖端附近的应力场和应变场出发,导出裂纹体在受载条件下裂纹尖端附近应力场和应变场的特征量来进行。这个特征量用应力强度因子K表示。K值的变化幅度也是控制裂纹扩展速度 的主要参量。在考虑材料性能参量对裂纹扩展速度的影响后,帕利斯提出了以下裂纹扩展速度的半经验公式:
八、设备故障诊断技术
(一)考试目的
在机器设备的评估中,技术鉴定是确定机器设备成新率的重要手段之一,因此要求资产评估师应具备看懂设备故障诊断报告的能力。通过本部分内容的考试,考察考生对检测、诊断技术基础知识及常用仪器设备的掌握程度。
(二)考试基本要求
1、了解设备故障的定义和分类,熟悉引起故障的原因,掌握描述故障的特征参量。
2、熟悉设备故障诊断技术的概念和分类,掌握故障诊断技术的实施过程,了解状态监测与故障诊断的关系。
3、了解振动的分类、振动的基本参数,掌握压电加速度传感器、磁电速度传感器、涡流位移传感器的结构和应用,熟悉振动测量方法及频谱分析仪的组成和作用。
4、了解描述噪声的物理量及主观量度,掌握常用噪声测量传感器(电容传声器、压电传声器)的构成及特点、声级计的组成、作用及校准,熟悉噪声的测量方法。
5、掌握常用测温仪器、仪表(热电偶、热电阻温度计、红外测温仪、红外热像仪)的组成、特点及应用,熟悉通过温度测量所能发现的故障。
6、掌握常用的裂纹无损探测方法,如目视-光学探测法、渗透探测法、磁粉探测法、射线探测法、超声波探测法、声发射探测法、涡流探测法等方法的优缺点及适用范围。
7、熟悉常用的磨损油污染监测方法及各监测方法的适用范围。
(三)要点说明
1、按故障发生、发展的过程,可将设备故障分为突发性故障和渐发性故障;按故障的性质,可将设备故障分为自然故障和人为故障。引起故障的外因有环境因素、人为因素、时间因素等。可以用直接特征参量或间接特征参量来描述故障。
2、可以按照诊断的目的、要求和条件的不同,按诊断的物理参数及按诊断的直接对象对诊断技术进行分类。设备故障诊断技术的实施过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个阶段,各个阶段都完成各自的任务。
3、振动加速度的测量通常采用压电加速度传感器。压电加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的,属于能量转换型传感器。它由压紧弹簧、质量块、压电晶片和基座等部分组成。振动速度的测量通常采用磁电速度传感器,它基于磁电感应工作的,也属于能量转换型传感器。振动位移的测量通常采用涡流位移传感器。它基于金属体在交变磁场中的电涡流效应工作的,属于能量控制型传感器。工作时,将传感器的顶端与被测对象表面之间的距离变化转换成与之成正比的电信号。这种传感器不仅能测量一些旋转轴系的振动、轴向位移,还能测量转数。可以采用振动总值法判别异常振动,如若要进一步查出异常的原因和位置,就要对振动信号进行频谱分析。用振动脉冲测量法可以有效地诊断出滚动轴承的磨损和损伤。
4、噪声强弱可以用声压级、声强级、声功率级表示。声波的声压级是声波的声压与基准声压之比以10为底的对数的20倍。声波的声强级是声波的声强与基准声强之比以10为底的对数的10倍。声波的声功率级是声波的声功率与基准声功率之比以10为底的对数的10倍。声功率是根据测得的声压级换算得到。测量噪声常用的仪器有传声器、声级计、校准器、频谱分析仪等。常用的传声器有电容传声器和压电传声器。电容传声器的基本结构是一个电容器。在极化电压、负载不变的情况下,输出交变电压的大小和波形由作用在膜片上的声压决定。电容传声器属于能量控制型传感器。压电传声器由具有压电效应的晶体来完成声电转换,属于能量转换型传感器。声级计用来测量声级和进行频谱分析。声级计由传声器、衰减(放大)器、计权网络、均方根值检波器、指示表头等组成。使用声级计时,每次测量开始和结束都应该校准,两次差值不大于1dB.
5、热电偶由两根不同材料的导体焊接组成。热电偶的热电动势与热电偶的材料、两端温度T、T0有关,与热电极长度、直径无关。在冷端温度T0不变、热电偶材料已定的情况下,其热电动势只是被测温度的函数。有金属、半导体两种热电阻温度计。与金属热电阻温度计相比,半导体热电阻温度计的电阻温度系数大,电阻率高,感温元件可以做得很小,但其性能不够稳定,互换性差。红外测温仪由红外探测器、红外光学系统、信号处理系统和显示系统组成,其中,红外探测系统是它的核心部件。红外测温仪是红外测温仪器中最简单的一种。有多种红外测温仪供选用,它们各有其自己的应用范围和特点。红外热像仪由光学与扫描系统、红外探测器、视频信号处理系统、显示器等组成。通过红外热像仪可以获得物体表面或近表面的热像图,通过热像图的观察和分析可以获得其温度分布及其所处的热状态。通过温度测量可以发现轴承损坏、流体系统异常、发热量异常、污染物质积聚、保温材料损坏、电器元件损坏、非金属部件缺陷、机件内部缺陷、裂纹等故障。
6、有多种裂纹无损探测法供选用,如目视-光学探测法、渗透探测法、磁粉探测法、射线探测法、超声波探测法、声发射探测法、涡流探测法等。它们各有其自己的优、缺点和适用范围。
7、采用油液污染探测法进行磨损监测是一种行之有效的方法。其中,油液光谱分析法是利用原子发射光谱或原子吸收光谱分析油液中金属磨损产物的化学成分和含量,从而判断机件磨损的部位和磨损的严重程度。它能对小于10μm磨屑粒度进行取样,适用于早期、精密的磨损诊断。磁塞检测法是用带磁性的塞头插于润滑系统的管道中,收集润滑油中磨损残留物,用肉眼直接观察其大小、数量和形状,判断机器零件的磨损状态,适用于磨粒尺寸大于70μm的情况。油液铁谱分析法能提供磨损产物的数量、粒度、形状和成分四种参数,其使用范围介于油液光谱分析法和磁塞检查法之间。
九、机器设备的质量检验及试验
(一)考试目的
本部分内容是前几部分内容的综合运用。通过本部分考试,了解考生综合运用知识的能力,考察考生对常见机器设备的质量检验及试验的掌握情况。
(二)考试基本要求
1、熟悉机器设备完好的主要内容。
掌握设备精度指数的概念及计算,根据计算结果评价机器设备的精度。
2、了解机器设备主要质量指标劣化程度、机器设备的可靠度和机器设备的经济指标对机器设备质量的影响。
3、掌握机床精度的概念。
掌握机床几何精度的检测方法及影响机床工作精度的因素和工作精度的评价方法。
4、熟悉金属切削机床质量评定方法。
5、熟悉金属切削机床的空转试验及负荷试验的目的、方法及结果判断。
6、熟悉造成内燃机损伤的主要原因及内燃机主要故障分析,掌握内燃机质量评定的方法,了解内燃机试验类别,掌握负荷特性试验、速度特性试验的目的和方法。
7、掌握压力容器的质量检验内容及在用压力容器安全状况等级的划分。
8、掌握锅炉试验的目的、方法,并根据试验结果判断其质量。
9、掌握桥式起重机主要受力部件及专用零部件的检验。掌握桥式起重机主要零部件的报废标准。
熟悉起重机合格试验、目测试验、载荷起升能力试验的目的、方法,并能根据试验结果判断其质量。
了解起重机试验的条件。
(三)要点说明
1、评价一台设备质量优劣,主要考核技术性能指标和精度,其次,再考核机器的运动系统、操作系统、液压系统、电气系统、动力系统的质量及环保、安全、维护保养、配套齐全等方面的情况。
2、机器设备的综合精度可用设备精度指数来衡量。设备精度指数是对设备各项精度进行检查后的实测值通过计算而求得,数值越小,说明其精度越高。
3、机床精度检验分为几何精度的检验和工作精度的检验。几何精度是指机床在不运转时,部件之间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。对于通用机床国家已规定其检验标准。工作精度是机床在动态条件下,对工件进行加工时所反映出来的机床精度。影响机床工作精度的主要因素为机床的变形和振动。
4、金属切削机床试验是为检验机床的制造质量、加工性质和生产能力而进行的试验。主要进行空转试验和负荷试验。
(1)机床的空转试验是在无载荷状态下运转机床,检验各机构的运转状态、温度变化、功率消耗、以及操纵机构动作的灵活性、平稳性、可靠性和安全性。
(2)机床的负荷试验是用以试验机床最大承载能力。
5、内燃机负荷特性试验和速度特性试验是两项经常使用的试验项目。
负荷特性是指当转速不变时,内燃机性能指标(如燃油消耗量、排气温度等)随负荷而变化的关系。用曲线表示出来,就称为负荷特性曲线。
速度特性是指内燃机在油量调节机构(柴油机中的油量调节齿条、拉杆或汽油机中的节气门开度)保持不变的情况下,主要性能指标(扭矩、功率等参数)随内燃机转速变化的规律。
负荷特性试验和速度特性试验是在内燃机试验台架上进行的。
6、在用压力容器试验分为常规检验和缺陷评定两类。常规检验项目有外部检查、内外部检验、耐压试验。
在用压力容器安全状况分为5级,其中1级的安全状况最佳,其它依次递减。1 - 3级可领证使用,4级为限定条件下监控使用,5级判废。
7、对锅炉进行鉴定或验收时,需要进行锅炉性能试验,以确定其工作可靠性和运行的经济性。常进行的试验有:
(1)水压试验
(2)热效率试验
(3)锅炉蒸发量、蒸汽参数试验。
8、桥式起重机在使用过程中的损耗主要表现为疲劳损耗和摩擦损耗。
桥架是桥式起重机的主要受力部件,反复起升载荷引起的交变应力作用在桥架上,逐渐形成的线性积累损伤导致桥架严重下挠或多次产生疲劳裂纹,将影响起重机的使用及寿命。
减速器齿轮、车轮、吊钩、滑轮、卷筒、制动器、制动轮、轨道、钢丝绳的报废标准是评估人员对起重机的磨损程度和预期寿命做出判断的依据。
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