機(jī)械工程測試技術(shù)

王瓊

摘要：改革開放后，隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，我國的機(jī)械工程也進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，機(jī)械工程是一門涉及利用物理定律為機(jī)械系統(tǒng)作分析、設(shè)計(jì)、制造及維修的工程學(xué)科，其技術(shù)的復(fù)雜性和高難度的特點(diǎn)也促使我國相關(guān)的專家和學(xué)者們?cè)谖獾慕?jīng)驗(yàn)和本國傳統(tǒng)工程機(jī)械發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行積極的探索和改進(jìn)。下文將著重介紹機(jī)械工程測試技術(shù)中的部分要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;測試;技術(shù)

引言

測試技術(shù)發(fā)展至今，手段層出不窮，涉及較多的技術(shù)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域都不同程度地推動(dòng)了測試技術(shù)的發(fā)展，而可靠性試驗(yàn)方面是未來的一個(gè)重要的發(fā)展方向，是推動(dòng)機(jī)械工程的重要手段。

1概述

測試技術(shù)的定義如下：使系統(tǒng)處于某種狀態(tài)下，對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行測量的一系列技術(shù)。屬于反向工程的一部分。對(duì)于某一次具體的測試行為，目的是得到一個(gè)或一系列結(jié)果甚至結(jié)論。

測試：測試（measurementandtest）是測量與試驗(yàn)的概括，是人們借助于一定的裝置，獲取被測對(duì)象有相關(guān)信息的過程。測試包含兩方面的含義：一是測量，指的是使用測試裝置通過實(shí)驗(yàn)來獲取被測量的量值;二是試驗(yàn)，指的是在獲取測量值的基礎(chǔ)上，借助于人、計(jì)算機(jī)或一些數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)，從被測量中提取被測量對(duì)象的有關(guān)信息。

2機(jī)械工程測試技術(shù)創(chuàng)新的意義

機(jī)械工程測試技術(shù)創(chuàng)新是促進(jìn)工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是發(fā)展的關(guān)鍵所在。因此需要提高對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的重視，這就需要專業(yè)的技術(shù)人員的支持，只有具備專業(yè)的知識(shí)基礎(chǔ)與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才可以推動(dòng)創(chuàng)新工作的順利進(jìn)行。另外，在創(chuàng)新的過程中還要具有自主創(chuàng)新的意識(shí)與創(chuàng)新的能力。機(jī)械工程技術(shù)創(chuàng)新中需要提高創(chuàng)新的工作效率，這離不開一支專業(yè)優(yōu)秀的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。在當(dāng)前我國的市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了各行業(yè)之間激烈的競爭，機(jī)械工程行業(yè)也不例外，如何才能尋找到更好的發(fā)展機(jī)遇，就需要機(jī)械工程企業(yè)提高對(duì)創(chuàng)新的重視，利用技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，拓展團(tuán)隊(duì)人員，培養(yǎng)技術(shù)人員的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新的能力，推動(dòng)我國機(jī)械工程行業(yè)的全面發(fā)展。同時(shí)這也將提升自身的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益。

3測試技術(shù)涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域

3.1機(jī)械振動(dòng)與噪聲

機(jī)械振動(dòng)是一種特殊形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。機(jī)器或結(jié)構(gòu)物在其靜平衡位置附近所做的“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”。機(jī)械振動(dòng)與可靠性密切相關(guān)，往往作為可靠性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。機(jī)械振動(dòng)不僅能反映齒輪、軸承、轉(zhuǎn)子、定子等機(jī)械部件的故障問題，還可以反映電機(jī)等電磁方面的故障問題，所以，機(jī)械振動(dòng)是能夠綜合反映機(jī)械設(shè)備狀態(tài)，也是最為常用的一種測試手段。機(jī)械振動(dòng)分為接觸式測量和非接觸式測量，非接觸式測量主要測量的原始信號(hào)為振動(dòng)位移，接觸式測量原始信號(hào)一般為振動(dòng)速度和加速度。非接觸式常用測量原理為電渦流原理，接觸式測量常用壓電式原理，早期的磁電式傳感器已經(jīng)不多見。無論接觸式還是非接觸式，原始信號(hào)一般為快變電壓信號(hào)，這種信后并非一般模擬量板卡可以采集，采集到的信號(hào)也需要快速A/D進(jìn)行處理。接觸式傳感器還可分為單向傳感器、雙向傳感器以及三向傳感器，其中三向傳感器多用于模態(tài)試驗(yàn)。

模態(tài)試驗(yàn)是振動(dòng)測試中一種測定機(jī)械設(shè)備動(dòng)力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)，與模擬仿真不同，模態(tài)測試不僅可以得到模態(tài)振型和固有頻率，而且還可以得到阻尼比。模態(tài)試驗(yàn)又可分為靜止模態(tài)試驗(yàn)和工作模態(tài)試驗(yàn)，靜止模態(tài)試驗(yàn)現(xiàn)場測試難度相對(duì)較小，也被普遍采用。

事實(shí)上，噪聲測試與振動(dòng)測量原理基本一致，不同的是接收到的是聲音對(duì)于麥克風(fēng)傳感器薄膜的振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而也轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。測試目的往往為噪聲量級(jí)檢定和/或噪聲源識(shí)別，噪聲量級(jí)檢定評(píng)價(jià)起來分為聲壓級(jí)和聲功率計(jì)，前者是測量聲音對(duì)大氣所產(chǎn)生的壓力，后者是要考慮被評(píng)價(jià)設(shè)備的面積因素。由于事實(shí)上人耳也是一個(gè)濾波器，所以模擬人耳的濾波特點(diǎn)，常用A計(jì)權(quán)對(duì)原始聲音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，因?yàn)槿硕鷮?duì)低頻不敏感，1000Hz左右才達(dá)到與實(shí)際聲強(qiáng)的線性關(guān)系，上限截至頻率為200000Hz。噪聲測試也廣泛應(yīng)用于汽車等對(duì)舒適度要求較高的領(lǐng)域，在NVH測試方面，除了上面提到的噪聲量級(jí)和噪聲源識(shí)別的測量外，還要進(jìn)行聲品質(zhì)測試，也就是不僅僅要研究聲音的大小，還要研究人體對(duì)哪種頻率特點(diǎn)的聲音較為接受。

3.2溫度（場）

溫度是機(jī)械設(shè)備的重要指標(biāo)，溫度的高低本身也影響機(jī)械狀態(tài)的好壞，許多機(jī)械設(shè)備都是需要在適合的溫度下運(yùn)行才能夠達(dá)到最佳的性能和可靠性。特別是金屬零部件都具有隨溫度變化的熱膨脹特性，需要充分利用這些特性。

溫度測量多用的傳感器，如鉑熱電阻和熱電偶，前者為通過測量電阻反映被測物體的溫度，后者通過測量電壓反映被測物體的溫度。都需要二次儀表進(jìn)行顯示，由于溫度變化往往是一個(gè)漸變過程，可以采用帶有記錄功能的溫度測試儀進(jìn)行測試。

對(duì)于復(fù)雜機(jī)械，可以通過測量溫度場來進(jìn)行描述，一方面可以通過實(shí)際測量了解設(shè)備包括內(nèi)部的溫度分布情況，另一方面，有些不能完全測量的情況下，可以通過外部溫度場測試的結(jié)果作為邊界條件，為模擬仿真提供依據(jù)。

3.3壓力（場）

壓力往往也是機(jī)械設(shè)備的重要指標(biāo)，比如對(duì)于壓縮機(jī)等產(chǎn)品，壓力指標(biāo)是重要的特性，比如對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)需要測量各級(jí)壓力的分布情況，以驗(yàn)證壓縮比是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，如果沒有達(dá)到，主要是哪一級(jí)或哪幾級(jí)的問題。一般采用壓力傳感器即可實(shí)現(xiàn)測試。

3.4電參數(shù)測試

電參數(shù)也是機(jī)械設(shè)備的重要指標(biāo)，比如對(duì)比電機(jī)，三相直流電阻、絕緣性能都需要通過這樣的電參數(shù)進(jìn)行體現(xiàn)。再比如漏電流這樣的參數(shù)能反映重要的電氣特性，更廣義上，EMC測試也是電參數(shù)測試的一種，越來越得到廣泛重視，電磁兼容性測試包括對(duì)外干擾以及能夠耐受的干擾。許多大型制造型企業(yè)，多達(dá)擁有數(shù)萬臺(tái)的各類設(shè)備，同時(shí)工作是必要的要求。

4可靠性試驗(yàn)

不同于性能指標(biāo)，可靠性指標(biāo)是考驗(yàn)機(jī)械設(shè)備的更為重要的指標(biāo)，是衡量機(jī)械設(shè)備的附加值的重要指標(biāo)。

可靠性是指，元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)、在一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的一種手段。往往涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的考核。試驗(yàn)結(jié)果將暴露產(chǎn)品開發(fā)的各種缺陷，這些缺陷的出現(xiàn)會(huì)引導(dǎo)開發(fā)人員進(jìn)行DFEMA分析，確定現(xiàn)象與原因之間的關(guān)系，找到控制手段。

為了盡可能縮短試驗(yàn)周期，也通常采用高加速壽命試驗(yàn)，提高環(huán)境應(yīng)力篩選的強(qiáng)度;如果期間出現(xiàn)故障，要進(jìn)行“補(bǔ)課”，也就是改進(jìn)產(chǎn)品后重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。

結(jié)語

機(jī)械工程技術(shù)的創(chuàng)新也是促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的重要基礎(chǔ)條件。通過對(duì)技術(shù)的創(chuàng)新提高企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)力，保證在激烈的市場競爭中不被社會(huì)所淘汰。同時(shí)，對(duì)于機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展也起到了推動(dòng)的效果，為提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平作出重要貢獻(xiàn)。

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