TH机电设备故障诊断与维修

单击此处编辑母版标题样式,制作：周宗明第三级,第四级,第五级,机电设备故障诊断与维修,机电设备故障诊断与维修,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,TH机电设备故障诊断与维修,课时：,课堂教学：,学时 现场教学：,学时,总学时：,学时左右,说明,（,性质）本课程是机电一体化专业的核心课程,也是本专业学生的必修课程。,知识目标是：,掌握必要的机电设备故障诊断与维修的基本知识、基本理论。,使学生熟悉机械设备检测、维修的工艺过程及方法；达到既,降低生产成本又确保机械设备安全、高效正常地运转的目的,。,能力目标是：培养学生根据图纸编制检修工艺初步能力；熟悉机电设备结构特点、工作原理及性能、正确读表和巡检能力；故障判断能力、故障影响分析能力、故障处理能力、反故障反事故能力。会用正确使用工、检具与起动设备、熟悉设备维修工艺；运转工况分析能力、设备安全分析能力、提出经济运行措施能力、初步革新及建议能力；确保设备高效、正常运转。,相关基础课有 钳工基础，机械制图，机械设计基础、机械零件加工工艺,期末考试：,x,%,考勤及课堂表现：,y,%,总评考试成绩,x%,（出勤、表现、作业）,y%,成绩考核：,第,1,章 机械维修基本知识,1.1,机械故障概论,1.2,机械设备维修基础,1.3,机械零件失效形式及对策,1.4,机械零件修理与更换的原则,1.5,机电设备维修管理,本章主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识，在本章学习中，学生应注意下列知识的学习和掌握：,1,明确机电设备故障的概念，了解故障的分类、特点及故障管理的程序，掌握故障发生的基本规律和影响故障发生的主要因素。,2,明确维修性的概念，了解影响维修性的因素和提高维修性的途径，熟悉设备的维修方式和修理类别，了解可靠性维修的基本原理。,3,了解零部件失效的主要形式及其机理，掌握减少或消除零部件失效的对策。了解故障诊断的内容、原理和基本方法，熟悉零件的常规检验技术。,4,掌握设备零件修理与更换的原则；熟悉设备维修管理的主要内容、方法与应用。,1.1,机械故障概论,1.1.1,故障的含义及类型,1,故障的含义,故障,机械设备在运行过程中，丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。,2,故障的类型,故障可以不同角度分：如,1,）临时性故障,2,）永久性故障,按故障发生的时间分有以下几种：,1,）早发性故障,2,）突发性故障,3,）渐进性故障,4,）复合型故障,按故障表现形式分有：,1,）功能故障,2,）潜在故障,按故障产生的原因分有：,1,）人为故障,2,）自然故障,按故障造成 的后果分有：,1,）致命故障,2,）严重故障,3,）一般故障,4,）轻度故障,故障通常采取几种分类法复合并用，如突发性的局部故障；磨损性的危险故障等。由此看出故障的复杂性；严重性和起因等情况。,1.1.2,故障的特点与故障管理,1,故障的特点,1,）多样性,2,）层次性,3,）多因素和相关性,4,）延时性,5,）不确定性,6,）修复性,2,故障管理,故障管理是设备管理的核心内容之一。其目的在于早期发现故障征兆，及时采取措施进行预防和维修。,故障管理的程序和内容包括：,1,、宣传教育和技术培训相结合。,2,、制定严格的管理制度和维护保养制度。,3,、熟悉机械设备结构和工作原理，掌握工作性能。,4,、配置先进的检查、检测和监测设备，对重要设备和零部件进行实时监测，定期分析，准确掌握设备故障的信息和征兆。,5,、根据故障现象和信息及征兆，进行认真科学地分析，确定故障原因、类型、采取最佳的维修策略和维修方案，及时维修过程进行记录。提供后期统计和借鉴。,6,、对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系统技术改造。建立故障信息管理流程图。如图,1,.,1,1.1.3,机械故障产生的基本规律 如图所示,1.1.4,影响故障产生的主要因素,（一）制造和修理因素对故障的影响,1,、零件材料的选择,2,、零件加工质量,3,、装配质量,（二）使用因素对故障的影响,1,、工作负荷,2,、工作环境,3,、设备保养和操作技术,返 回,1.2,机械设备维修基础,1.2.1,机械的维修性,1.,定义,机械设备在规定的条件下，在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力称维修性,所谓规定的条件，是指选定了合理的维修方式、准备了维修用的测试仪器及装备和相应的备件、标准、技术资料，由一定技术水平和良好劳动情绪的维修人员进行操作。,所谓规定的时间，是指机械设备从寻找、识别故障开始，直至检查、拆卸、清洗、修理或更换、安装、调试、验收，最后达到完全恢复正常功能为止的全部时间。,维修与维修性是两个不同的概念。维修,是指维护或修理进行的一切活动，包括保养。修理、改装、翻修、检查等。而维修性,是指机械设备在维修方面具有的特性或能力；反映发生故障后进行维修的难易程度；,是维修需要付出的工作量大小、人员多少、费用高低以及维修设施先进或落后的综合体现；是由设计、制造等因素决定的一种固有属性，直接关系到机械设备的可靠性、经济性、安全性和有效性；是机械设备三项基本性能参数之一。,3.,影响维修性的主要因素,影响维修性的因素，主要有机械设备维修性设计的优劣、维修保养方针、体制、维修装备设施的完善程度，维修保养人员的水平高低和劳动情绪等。见表,设计方面,维修保养方针、体制及维修装备设施,对维修人员的要求,总体布局和结构设计应使各部分易于检查，便于维修,良好的可达性，设置维修操作通道，有合适空间,部件与联接件易拆装,标准化，互换性和可更换性,安全性,材料易于购置，零件加工方便,技术资料齐全,专用工具和试验装置,维系方式的确定,故障修理 定期更换,状态监测维修 无维修设计,2.,维修资源的组织,维修组织机构 维修力量配备,维修计划和控制,3.,维修材料和备件供应,储备方式 库存管理,4.,维修装备设施,5.,费用因素,考核和选择,教育、经验、素质,训练,熟练程度,能力分析,劳动情绪,表,1.1,影响维修性的主要因素,4.,高维修性的主要途径,从上述影响维修性的主要因素中，不难找到提高维修性的主要途径。,1,）简化结构 便于拆装,；,2,）提高可达性,；,3,）保证维修操作安全,；,4,）按规定使用和维修,；,5,）部件和连接件易拆易装,；,6,）零部件无维修设计。,1.2.2,维修方式与修理类别,1.,设备的维修方式,机电设备常用的维修方式有：事后维修、预防维修、可靠性维修、改善维修和无维修设计。,(1),事后维修,又称故障维修、损坏维修、非计划性维修。事后维修是指机电设备发生故障后所进行的修理，即不坏不修、坏了再修。,(2),预防维修,在机电设备发生故障之前就进行的修理称为预防维修。由于这种预防维修可以订出计划，因此又把这种有计划的预防维修称为计划预修。,预防维修分为两种基本形式：,1,）定期维修,又称计划维修、时间预防维修。定期维修是在规定时间的基础上实行的预防维修活动，具有周期性特点。定期维修根据零件的磨损规律，事先规定好了修理间隔期、修理类别、修理内容和修理工作量。这种维修方式会出现以下问题：一是造成维修过剩；二是造成失修。,它主要适用于巳掌握设备磨损规律且生产稳定、连续生产的流程式生产设备或动力设备，大量生产的流水线设备或自动线上的主要设备，以及其他可以统计开动台时的设备。,我国目前实行的设备定期维修制度主要有计划预防维修制和计划保修制两种。,1,）计划预防维修制（简称计划预修制） 它是根据设备的磨损规律，按预定修理周期及修理周期结构对设备进行维护、检查和修理，以保证设备经常处于良好的技木状态的一种维修制度。,其主要特征如下： 按规定要求，对设备进行日常清扫、检查、润滑、紧固和调整等，以延缓设备的磨损，保证设备正常运行； 按规定的日程表对设备的运动状态和磨损程度等进行定期检查和调整，以便及时消除设备隐患，掌握设备技木状态的变化情况，为设备定期修理做好物质准备； 有计划有准备地对设备进行预防性修理。,2,）计划保修制（又称保养修理制） 它是把维护保养和计划检修结合起来的一种修理设备制度 。,其主要特点是：,根据设备的特点和状况,.,按照设备运转小时（产量和里程）等,.,规定不同的维修保养类别和间隔期；,在保养的基础上制定设备不同的修理类别和修理周期；,当设备运转到规定时限时，不论其技术状态如何，也不考虑生产任务的轻重，都要严格地按要求进行检查、保养和计划修理。,2,）状态监测维修 这是一种以设备技术状态为基础，按实际需要进行修理的预防维修方式。,它是在状态监测和技术诊断的基础上，掌握设备劣化发展情况。在高度预知的情况下，适时安排预防性修理，故又称预知维修。,这种维修方式的基础是将各种检查、维护、使用和修理，尤其是诊断和监测提供的大量信息，通过统计分析，正确判断设备的劣化程度、发生（或将要发生）故障的部位、技木状态的发展趋势，从而采取正确的维修类别。,这样能充分掌握维修活动的主动权，做好修前准备，并且可以和生产计划协调安排，既能提高设备的利用率，又能充分发挥零件的最大寿命。缺点是费用高，要求有一定的诊断条件。它主要适用于重大关键设备、生产线上的重点设备、不宜解体检查的设备（如高精度机床）、故障发生后会引起公害的设备等。,(3),可靠性维修,以可靠性为中心的维修称可靠性维修。,(4),改善维修,改善维修也称为改善性维修。改善维修是指为了防止故障重复发生而对机电设备的技术性能加以改进的一种维修。,改善维修的重点是：,1,）原设备部分结构不合理，新产品中已改进；,2,）故障频繁的结构；,3,）可缩短辅助时间；,4,）可减轻操作强度，减轻能耗和污染；,5,）按工艺要求提高部分精度。,改善维修的最大特点是：修改结合,在实际生产中，常常结合机电设备的大修、项修进行。在进行改善维修时，应根据机件故障的检查和分析，有计划地改进机电设备机构和机件材质等方面的修理。,(5),无维修设计,“无维修设计”是设备维修的理想目标,2.,设备修理类别,设备修理的类别是根据其修理内容和技术要求以及工作量大小划分的。预防维修的修理类别有：大修、项修、小修三种类型。,在工业企业的实际设备管理与维修工作中，小修已和二级维护保养合在一起进行；项修主要是针对性修理，很多企业通过加强维护保养和针对性修理、改善性修理等来保证设备的正常进行；但是动力设备、大型连续性生产设备、起重设备以及某些必须保证安全运转和经济效益显著的设备，有必要在适当的时间安排大修。,(1),小修,小修又称为日常维修，是指根据设备日常检查或其他状态检查中所发现的设备缺陷或劣化征兆，在故障发生之前及时进行排除的修理，属于预防修理范围，工作量不大。日常维修是车间维修组除项修和故障修理任务之外的一项极其重要的控制故障发生的日常性维修工作。,(2),项修,项修即项目修理，也称为针对性修理。项修是为了使设备处于良好的技术状态，对设备精度、性能、效率达不到工艺要求的某些项目或部件，按需要所进行的具有针对性的局部修理。,项修时，对设备进行部分解体，修理或更换部分主要零件与基准件的数量约为,10%,30%,，修理使用期限等于或小于修理间隔期的零件；同时，对床身导轨、刀架、床鞍、工作台、横梁、立柱、滑块等进行必要的刮研，但总刮研的面积不超过,30%,40%,，其他摩擦面不刮研。,项修的主要内容包括：,1),全面进行精度检查，据此确定拆卸分解需要修理或更换的零部件；,2),修理基准件，刮研或磨削需要修理的导轨面；,3),对需要修理的零部件进行清洗、修复或更换（到下次修理前能正常使用的零件不更换）；,4),清洗、疏通各润滑部位，换油、更换油毡油线；,5),治理漏油部位；,6),喷漆或补漆；,7),按修理精度、出厂精度或项修技术任务书规定的精度标准检验，对修完的设备进行全部检查。但对项修难以恢复的个别精度项目可适当放宽。,(3),大修,大修即大修理，是指以全面恢复设备工作精度、性能为目标的一种计划修理。大修是针对长期使用的机电设备，为了恢复其原有的精度、性能和生产效率而进行的全面修理。,在设备预防性计划修理类别中，设备大修是工作量最大、修理时间较长的一类修理。,大修的主要内容包括：,1),对设备的全部或大部分部件解体检查,进行全部精度检验,并作好记录；,2),全部拆卸设备的各部件,对所有零件进行清洗,做出修复或更换的鉴定；,3),编制大修理技术文件，并作好备件、材料、工具、检具、技术资料等各方面准备；,4),更换或修复磨损零部件，以恢复设备应有的精度和性能；,5),刮研或磨削全部导轨面（磨损严重的应先刨削或铣削）；,6),修理电气系统；,7),配齐全防护装置和必要的附件；,8),整机装配，并调试达到大修质量标准；,9),翻新外观，重新喷漆、电镀；,10),整机验收，按设备出厂标准进行检验。,对机电设备大修总的技术要求是：全面清除修理前存在的缺陷，大修后应达到设备出厂或修理技术文件所规定的性能和精度标准。,1.2.3,可靠性维修的基本原理,一个机械系统、一台机械设备，不管其原理如何先进，功能如何全面，精度如何高级，若故障频繁、可靠程度很差，不能在规定时间内可靠地工作，那么它的使用价值就低，经济效果就差。,从设计规划、制造安装、使用维护到修理报废，可靠性始终是系统和机械设备的灵魂。其中设计制造决定固有可靠性，而使用维护保持使用可靠性。,可靠性是评价系统和机械设备好坏的主要指标之一。,它是研究系统和机械设备的质量指标随时间变化的一门科学。,随着科学技术的发展，机械设备的功能由单一转向多能，结构日趋复杂；采用新材料、新工艺、新技术后使不可靠的因素增多，可靠性水平降低；新机械设备又要考虑更恶劣的使用条件，增加了保证其使用可靠性的难度；一旦发生故障带来的危害往往很严重，维修费用很高。基于以上原因，必须对可靠性进行深入研究。,1,、定义,可靠性是指系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定功能的能力。由于可靠性不能用仪表测定，所以衡量可靠性必须进行研究、试验和分析，从而做出正确的估计和评定。,2,、评定可靠性应注意的问题,(1),可靠性与规定条件分不开,(2),可靠性与规定时间密切相关,(3),可靠性与规定功能有关,3,、提高可靠性的方法,提高可靠性的方法有两种：其一为故障预防，即抑制故障的产生；另一为故障容错，即利用冗余的零部件去屏蔽已发生的故障对整个机械设备的影响。,4,、可靠性的描述,可靠性已从一个模糊的定性概念发展为以概率论及数理统计为基础的定量概念。对机械设备可靠性的相应能力做出数量表示的量称为特征量。主要有：可靠度、失效率、故障率、平均故障间隔时间、平均寿命、有效度等。常用的可靠性指标 见表,下面重点介绍可靠度和有效度。,（,1,）可靠度,可靠度是指机械设备或零部件在规定条件下和规定时间内无故障地完成规定功能的概率。由于机械设备或零部件的各种性能都要随时间发生变化，所以可靠度是一个随时间变化的函数，用,R(t),表示。它是小于或等于,1,而大于或等于,0,的函数，及,1R(t)0,。,零件可靠度的分类等级及应用情况 见表。,例：设有,N,0,个相同零件，当达到工作时间,t,时，有,Nt,个零件失效，而仍能正常工作的零件为,N,个，则零件的可靠度为,:,R(t)=,=,=1-,为使零件具有足够的可靠性，应遵循,R(t) R(t),，其中,R(t),为许用可靠度，它取决于零件的重要程度、所受载荷类别、生产和维修费用等。,与可靠度,R(t),对应的是不可靠度。它是指零件在规定的条件下和规定的时间内不能完成规定功能（即发生失效）的概率。不可靠度也称失效概率或故障概率。一般记为,F(t),。,例：现有,10000,个相同的零件，工作达,200h,有,9500,个零件未失效；工作达,500h,有,9000,个零件未失效，求零件在,200h,和,500h,的可靠度。,解：,200h,的可靠度为,R(200)=,500h,的可靠度为,R(500)=,=95%,=90%,而零件的不可靠度或失效概率分别为,F(200)=1-95%=5%,F(500)=1-90%=10%,（,2,）有效度,它是指机械设备和零部件在某种使用条件下和规定时间内保持正常使用状态的概率。可用数学式表示，即,:,5,、系统的可靠性,机械设备有大有小，小的本身就自成为元件；而大的则是由很多元件组成部件、整机，形成一个系统。,系统是一个能够完成规定功能的综合体。组成系统的元件称单元，每个独立单元不仅要完成各自的规定功能，而且还要在系统中与其他单元发生联系。,根据单元在系统中的联接方式不同，可分为,3,类：,（,1,）串联系统,在组成系统的单元中只要有一个发生故障，系统就不能完成规定的功能，这种系统称为串联系统，如图所示。,1,2,n-1,n,图,1.3,串联系统,大多数机械的传动系统均是串联系统。当串联系统由,n,个单元组成，它们的可靠度分别为,R,1,、,R,2,、,、,R,n,时，根据概率乘法定理，系统的可靠度为,R,S,若各单元的,R,都相等，则,由于,R,i,1,，所以单元数目愈多，系统的,R,S,就愈低。可见，在满足规定功能的前提下，系统愈简单，可靠性愈高。,图,1.4,单级圆柱齿轮减速器,1,、,7,轴,; 2,、,5,键,;3,、,8,齿轮,; 4,、,6,滚动轴承,例：计算单极圆柱齿轮减速器的可靠度，见图所示。,已知使用寿命,5000h,内各零件的可靠度分别为：轴,1,、,7,的,R1,、；两对滚动轴承,4,、,6,的,R4,、；齿轮,3,、,8,的,R3,、；键,2,、,5,的,R2,、；,即齿轮减速器的可靠度不低于,75.7%,串联系统的可靠度低于任何一个单元的可靠度。若要提高一个单元的可靠度去改善串联系统的可靠度，就应当提高系统中可靠度最低的那个单元。,（,2,）并联系统,并联系统又称冗余系统，即系统中只要有一个单元没有失效，系统仍能维持工作。若几个单元同时投入运转，有一个出现故障，其他单元还能维持的称工作储备并联系统，如图所示，例如多台发动机的飞机或轮船。,a),b),1,2,n,1,2,n,图,1.5,并联系统,并联系统的可靠度为,若各单元的,R,都相等，则,R,s,=1-(1-R),n,可见，并联系统的单元数目愈多，系统的可靠度愈高，但体积、质量、成本也增加。在机械系统中，并联系统因结构复杂、成本昂贵，用得较少，只有在可靠性要求高，且结构上允许时才使用，一般,n=2,或,n=3,。例如：载货汽车用双列后轮或备用轮；液压系统中滑阀操纵装置采用双重滑阀；静压轴承的油压系统采用备用系统等。,例：由,5,个可靠度均为的单元组成并联系统，求其系统可靠度。,解：按公式计算，,可见，并联系统的可靠度大于每个单元的可靠度，这是在机械设备方案规划技术设计和布局安装过程中采用冗余技术的根据。若要提高系统的可靠性，需提高可靠度最大的单元的可靠度。,（,3,）混联系统,由串联及并联系统组合而成的系统称混联系统。它分两种，一是串并联系统，见图；另一是并串联系统，见图。,1,2,m,图,1.6,串并联系统,1,2,m,1,2,m,1,2,n,1,2,n,图,1.7,并串联系统,1,2,n,1,2,n,1,2,m,混联系统可靠性的计算没有一成不变的公式，而需具体分析。通常，串并联系统的可靠度计算是先将并联单元系统转化为一个等效的串联系统，然后再按串联系统计算。并串联系统的可靠度则先分别计算串联系统的可靠度，然后再按并联系统计算。,6,、可靠性理论在维修中的应用,（,1,）提高系统和零部件的可靠性,在串联系统中，串联的单元愈多，可靠性愈差；反之，愈简单的机械愈可靠。因此，机械上可有可无的零部件应尽量不要，尽可能把几个零件合并成一个零件。,在并联系统中，并联的单元愈多，可靠性愈好。一般来说，非工作储备系统的可靠度高于工作储备系统。,不论串联或并联，提高其中任何一个零件的可靠度都能提高系统的可靠度,.,提高可靠性的主要措施有,:,1),在设计上，力求结构简单、传动链短、零件数少、调整环节少且简便、联接可靠。,2,）尽可能采用独立的结构单元，分离方便，整个单元能迅速更换，有利于提高维修性，保证维修质量。,3,）设法提高系统中最低可靠度零件的可靠度。,4,）尽量选用可靠度高的标准件。,5,）避免采用容易出现疏忽、维护和操作错误的结构。,6,）结构布置要能直接检查和修理，如油画指示器位置应便于观察油面；要设置检查孔等。,7,）合理规定维修期，维修期过长，可靠度下降，如润滑油变质、配合间隙过大。,8,）必要时增加备用系统，如双列滚动轴承，重要的液体动压滑动轴承备有两套系统。,9,）设置监测系统,及时报警故障,如进行温度监测、微裂纹监测。,10),增加过载保护装置和自动停机装置。,（,2,）根据可靠性规律制定相应的维修制度,故障率呈正指数型的机械设备有明显的耗损故障期，应在它到来之前及时进行维修，这就是维修行业历来采用的定期检修制。,没有耗损故障期的机械设备，不仅没有必要定期检修，而且每次检修后出现早期故障反而降低了可靠性，像飞机这样的可修复的复杂系统没有耗损故障，因此不用定期检修。,故障率呈常数型的机械设备，其可靠性只受随机因素影响，定期检修不能预防随机故障。通过分析随机因素，尽量减少随机因素的发生概率或采用并联系统，就能够避免故障的产生。,返 回,1.3,机械零件失效形式及其对策,在设备使用过程中，机械零件由于设计、材料、工艺及装配等各种原因，丧失规定的功能，无法继续工作的现象称为失效。当机械设备的关键零部件失效时，就意味着设备处于故障状态。机器故障和机械零件的失效密不可分。机械设备类型很多，其运行工况和环境条件差异很大。机械零件失效模式也很多，主要有磨损、变形、断裂、蚀损等四种普通的、有代表性的失效模式。,1.3.1,零件的磨损及其对策,相接触的物体相互移动时发生阻力的现象称为摩擦。相对运动的零件的摩擦表面发生尺寸、形状和表面质量变化的现象称为磨损。摩擦是不可避免的自然现象；磨损是摩擦的必然结果，两者均发生于材料表面。摩擦与磨损相伴产生，造成机械零件的失效。当机械零件配合面产生的磨损超过一定限度时，会引起配合性质的改变，使间隙加大、润滑条件变坏，产生冲击，磨损就会变得越来越严重，在这种情况下极易发生事故。一般机械设备中约有,80%,的零件因磨损而失效报废。,据估计，世界上的能源消耗约有,30%,50%,是由于摩擦和磨损造成的。,1,、磨损过程,以摩擦副为主要零件的机械设备,在正常运转时,机械或零部件的磨损过程一般可分为磨合（跑合）阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段,如图,1-8,所示。,1,）磨合阶段 如图中的,OA,线段，又称跑合阶段。,2,）稳定磨损阶段 经过磨合阶段，摩擦副表面发生加工硬化，微观几何形状改变，建立了弹性接触条件。,0,A,B,时间,磨,损,量,剧烈磨损阶段,稳定磨损阶段,磨合阶段,图,1.8,机械磨损过程,3,）剧烈磨损阶段 经过,B,点以后，由于摩擦条件发生较大的变化，如温度快速升高，金属组织发生变化，间隙变得过大，冲击增大，润滑油膜易破坏，磨损速度急剧增加，机械效率下降、精度降低等，从而导致零件失效，机械设备无法正常运转。,2,、磨损类型及磨损机理,按摩擦表面破坏的机理和特征不同，磨损可分为以下几种类型：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。,1,、粘着磨损,粘着磨损又称为粘附磨损，是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。,根据零件摩擦表面的破坏程度，粘着磨损可分为轻微磨损、涂抹、檫伤、撕脱和咬死等五类。,粘着磨损机理：在载荷和相对运动作用下，两接触点间重复产生“粘着,剪断,再粘着”的循环过程，使摩擦表面温度显著升高，油膜破坏，严重时表层金属局部软化或熔化，接触点产生进一步粘着。,2,、磨料磨损,磨料磨损也称为磨粒磨损，它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损。,根据摩擦表面所受的应力和冲击的不同，磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。,磨料磨损的机理：属于磨料颗粒的机械作用，磨料的来源有外界砂尘、切屑侵入，流体带入、表面磨损产物、材料组织的表面硬点及夹杂物等。,目前，关于磨料磨损机理有四种假说：,（,1,）微量切削 （,2,）压痕破坏,（,3,）疲劳破坏 （,4,）断裂,3,、疲劳磨损,疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。,疲劳磨损机理：疲劳磨损的过程就是裂纹产生和扩展的破坏过程。 根据裂纹产生的位置，疲劳磨损的机理有两种情况：,（,1,）滚动接触疲劳磨损 （,2,）滚滑接触疲劳磨损,疲劳磨损分类,（,1,）非扩展性疲劳磨损 （,2,）扩展性疲劳磨损,根据摩擦表层发生的现象，可以认为疲劳磨损过程是由三个发展阶段组成，表面的相互作用；在摩擦力影响下，接触材料表层性质的变化；表面的破坏和磨损微粒的脱离。,由于其腐蚀本身可能是化学的或电化学的性质，故腐蚀磨损的速度与介质的腐蚀性质和作用温度有关，也与相互摩擦的两个金属形成的电化学腐蚀的电位差有关。介质腐蚀性越强，作用温度越高，腐蚀磨损速度越快。,4,、腐蚀磨损,在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀剥落，这种现象称为腐蚀磨损。它是在腐蚀磨损与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才能形成的一种机械化学磨损。,因此，腐蚀磨损的机理与前述三种磨损的机理不同。腐蚀磨损是一种极为复杂的磨损过程，经常发生在高温或潮湿的环境下，更容易发生在有酸、碱、盐等特殊介质的条件下。,按腐蚀介质的不同类型，腐蚀磨损可分为氧化磨损和特殊介质下的腐蚀磨损两大类,（,1,）氧化磨损 （,2,）特殊介质下的腐蚀磨损,5,、微动磨损,两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损称为微动磨损。它产生于相对静止的接合零件上，因而往往易被忽视 。,微动磨损的最大特点是：在外界变动载荷作用下，产生振幅很小（小于,100m,，一般为,2,20m,）的相对运动，由此发生摩擦磨损。例如在键联接处、过盈配合处、螺栓联接处、铆钉联接接头处等结合上产生的磨损。,微动磨损使配合精度下降，过盈配合部件结合紧度下降甚至松动，联接件松动乃至分离，严重者引起事故。微动磨损还易引起应力集中，导致联接件疲劳断裂。,微动磨损是一种兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损的复合磨损形式。,三、防止或减少磨损的对策,根据磨损的理论研究，结合生产实践经验，防止或减少磨损的方法与途径有以下几方面。,1,、润滑,2,、正确选择材料,3,、进行表面处理,4,、合理的结构设计,5,、改善工作条,6,、提高修复质量,7,、正确使用和维护。,对于几种基本的磨损类型，防止或减少磨损的方法与途径见表,表,1.4,防止或减少磨损的方法与途径,磨损类型,防止或减少磨损的方法与途径,粘着磨损,1.,正确选择摩擦副材料，如适当选用脆性材料、互溶性小的材料、多相金属等；,2.,合理选用润滑剂，保证摩擦面间形成流体润滑状态；,3.,采用合理的表面处理工艺；,磨粒磨损,1.,选用硬度较高的材料；,2.,控制磨粒的尺寸和硬度；,3.,根据工作条件，采用相应的表面处理工艺；,4.,合理选用并供给洁净的润滑剂；,疲劳磨损,1.,合理选用摩擦副材料；,2.,减小表面粗糙度，消除残余内应力；,3.,合理选用润滑油的粘度和添加剂；,腐蚀磨损,氧化磨损,1.,当接触载荷一定时，应控制其滑动速度，反之则应控制接触载荷；,2.,合理匹配氧化膜硬度和基本金属硬度，保证氧化膜不受破坏；,3.,合理选用润滑油粘度，并适量加入中性极压添加剂；,特殊介质腐蚀磨损,1.,利用某些特殊元素与特殊介质作用，形成化学结合力较高、结构致密的钝化膜；,2.,合理选用润滑剂；,3.,正确选择摩擦副材料；,微动磨损,1.,改进设计，加工和装配工艺；,2.,根据工作条件和环境状态选择材料；,3.,施加润滑剂；,4.,在接触表面之间加入插入物；,5.,采用各种表面强化工艺,1.3.2,零件的变形及其对策,机械零件或构件在外力的作用下，产生形状或尺寸变化的现象称为变形。过量的变形是机械失效的重要类型，也是判断韧性断裂的明显征兆。,机械零件或构件的变形可分为弹性变形和塑性变形两大类。,1,）弹性变形,2,）塑性变形,3,）防止和减少机械零件变形的对策,变形是不可避免的，我们可从下列四个方面采取相应的对策防止和减少机械零件变形。,（,1,）设计方面,1,）正确选用材料，注意工艺性能。,2,）合理布置零件，改善零件的受力状况。,3,）在设计中，注意应用新技术、新工艺和新材料，减少制造时的内应力和变形。,（,2,）制造方面,在制定毛坯制造工艺时，要重视变形的问题，采取各种工艺措施，以减少毛坯的残余应力。,在制定零件机械加工工艺规程中，均要在工序、工步的安排上，工艺装备和操作上采取减少变形的工艺措施。,在加工和修理过程中要减少基准的转换，保留加工基准给维修时使用，减少维修加工中因基准不统一而造成的误差。使最终变形量符合要求，达到减少变形的目的。,（,3,）修理方面 在修理中，既要满足恢复零件的尺寸、配合精度、表面质量等技术要求，还要检查和修复主要零件的形状、位置误差。,（,4,）使用方面 加强设备管理，制定并严格执行操作规程，加强机械设备的检查和维护，不超负荷运行，避免局部超载或过热等。,1.3.3,零件的断裂及其对策,断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者联合作用下，其本身连续性遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分的现象。,尽管与磨损、变形相比，机械零件因断裂而失效的机会很少，但机械零件的断裂往往会造成严重的机械事故，产生严重的后果，是一种最危险的失效形式。,二、减少或消除机械零件断裂的对策,1,设计 在金属结构设计上要合理,尽可能减少或避免应力集中,合理选择材料。,2,工艺 采用合理的工艺的结构,注意消除残余应力,严格控制热处理工艺。,3,使用 按设备说明书操作、使用机电设备,严格杜绝超载使用机电设备。,1.3.4,机械故障诊断技术概论,设备出现故障后，使某些特性改变，产生能量、力、热及摩擦等各种物理和化学参数的变化，发出各种不同的信息。捕捉这些变化的征兆，检测变化的信号及规律，从而判定故障发生的部位、性质、大小，分析原因和异常情况，预报未来，判别损坏情况，作出决策，消除故障隐患，防止事故的发生，这就是故障诊断。,故障诊断技术是维修制度改革,将计划预防维修变为视情维修的技术基础，具有巨大的经济价值。目前，故障诊断技术的重要性已提到维修技术的里程碑的高度来认识，并大力开展故障诊断技术的开发工作。,一、机械故障诊断技术的内容和目的,对设备的诊断有不同的技术手段，较为常用的有振动监测与诊断、噪音监测、温度监测与诊断、油液诊断、无损探伤技术等。设备诊断技术尽管很多，但基本上离不开信息的采集，信息的分析处理，状况的识别、诊断、预测和决策三个环节。,机械设备状态监测及诊断技术的主要工作内容是：,（,1,）保证机械运转状态在设计的范围内。,（,2,）随时报告运行状态的变化情况和恶化趋势。,（,3,）故障类型、程度、部位、原因的确定,。,（,4,）故障报警。,二、基本原理,机械故障诊断就是在动态情况下，利用机械设备劣化进程中产生的信息（即振动、噪声、压力、温度、流量、润滑状态及其指标等）来进行状态分析和故障诊断的，故障诊断的基本过程和原理 如图所示,三、基本方法,机械故障诊断目前流行的分类方法有两种：一是按诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法；二是按诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检验法、磨损残余物测定法和机器性能参数测定法等。,1.3.5,机械零件的常规检验技术,任何一台机械设备，都是由大量零件组成的，要使这种组合达到一定质量，就必须要求它的每一个零件都符合规定的质量指标，无论是制造或修理，无不如此。,然而，零件是在一定的条件下生产出来的，由于各种因素的影响，不可避免地会在某些零件中存在缺陷，而对修理来说，零件在使用过程中，随着时间的延长，产生各种缺陷的可能性更大，这些缺陷只有通过检验才能发现。因此机械及其零件的检测工作是机械修理的重要环节。它决定着零部件的弃取，既是制定修理工艺措施的主要依据，又是保证合理修理和修后质量的关键,一、检验的原则,1,在保证质量的前提下，尽量缩短维修时间，降低成本。,2,严格掌握技术规范、修理规范，正确区分能用、需修、报废的界限，从技术条件和经济效果综合考虑。,3,努力提高检验水平，尽可能消除或减少误差，建立健全合理的规章制度。,（二）检验的主要内容,1,零件的几何精度,2,零件的表面质量,3,零件的物理力学性能,4,零件的隐蔽缺陷,5,零部件的质量和静动平衡试验,6,零件的材料性质,7,零件表层材料与基体的结合强度,8,组件的配合情况,9,零件的磨损程度,10,密封性,三、检验方法,（一）感觉检验法 不用量具、仪器，仅凭检测人员的直观感觉和经验来鉴别零件的技术状况，统称感觉检验法。此种检验方法简便，但精度不高。,适用于鉴别缺陷明显的或精度要求不高的零件，而且要求检测人员有丰富的技术和经验。,具体有,：,1,）看、,2,）听、,3,）摸、,4,）嗅,(,闻,),。,二、检验的内容,（一）检验分类,1,修前检验,2,修后检验,3,装配检验,（二）用测量工具和仪器检验法 此种检验方法精度高。所以应用广泛。但需要较高投资购买各种工具仪器呼仪表。,（三）物理检验法,利用电、磁、光、声、热等物理量，通过零部件引起的变化来测定其技术状况的、发现内部缺陷。这种方法的实现是和仪器、工具检测相结合，它不会使零部件受伤、分离或损坏，又称为无损检测法。无损检测的主要任务是确定零件隐蔽缺陷的性质、大小、部位及其取向等，主要有图渗透法、图磁粉法、图超声波和射线等检测方法。,返 回,机器设备在修理前检查时，正确地确定各种失效零件是修复还是更换，将直接影响机器设备修理的质量、成本、效率和周期。这不仅是一个技术问题，而且是一个综合性的问题，需要同时考虑设备的精度、修理费用、本单位的修理技术水平，以及生产工艺对机器设备各种精度、性能的要求等。,1.4,机械零件修理与更换的原则,1.4.1,确定零件修换应考虑的因素,1,影响失效零件能否保证其正常工作方面的因素,2,失效零件对整台设备的影响因素,在确定失效零件是否应修复或更换时，必须首先考虑零件对整台设备的影响，然后考虑零件能否满足其正常工作的条件。,1.4.2,修复零件应满足的要求,1,可靠性,2,准确性,3,经济性即满足：,S,修,/T,修, S,新,/T,新,式中，,S,修,为修复旧件的费用（元）；,T,修,为修复零件的使用期（月）；,S,新,为新件的成本（元）；,T,新,为新件的使用期（月）。,4,可能性,5,安全性,6,时间性,1.4.3,制定修换件明细表,修换件明细表是预测机电设备修理时需要更换或修复的零件的明细表。它是设备大修前准备备品配件的依据，应当力求准确。,编制修换件明细表时，一般遵循以下原则：,1,需要锻、铸、焊接件毛坯的更换件；制造周期长、精度高的更换件；需外购大型、高精度滚动轴承、液压元件、气动元件、密封件等；需采用修复技术的主要零件，零件制造周期不长、但需用量较大的零件等均应列入修换件明细表。,2,所有使用期限不超过修理间隔期的易损零件，均应列入修换件明细表。,3,使用期限虽然大于修理间隔期，但如果设备上的相同零件很多或同型号的设备很多而需大量消耗的零件，均应列入修换件明细表。,4,稀有及关键性设备（不论其使用期限长短）的全部配件,均应列入修换件明细表。,5,修理前检查中确定应更换的零件，如无库存储备，应按配件制作，可根据检查后提出的修换件明细表制造。,6,用铸铁、一般钢材毛坯加工，工序少而且大修理时制造不影响工期的零件，可不列入修换件明细表。,7,需以毛坯或半成品形式准备的零件；需要成对（组）准备的零件，都应在修换件明细表上加以说明。,8,对流水线上设备或关键设备，可考虑按部件准备更换件，即采用“更换部件法”，其经济效益非常显著。,返 回,1.5,机电设备维修管理,设备维修管理是企业管理中的一个重要组成部分。它的基本任务是：最大限度地收集和利用设备的信息资源，有效地运筹维修系统中的人力、物力、资金、设备与技术，使维修工作取得最合理的质量与最佳的效益。,1.5.1,设备修理的信息管理,一、设备维修信息的分类,1,按设备前期与后期分类 如图所示。,2,按设备管理目标和考核指标分类,企业主管部门或投资方以及企业经营都需要了解和控制一些重要指标，如万元产值维修费、设备完好率、万元设备维修费等。为了便于统计分析，可以将设备信息分为：投资规划信息、资产备件信息、技术状态信息、修理计划信息和人员信息等,5,类。,3,从维修的角度分类,设备信息可以分为设备状态信息、设备保障信息、设备故障或事故信息、维修工作信息、维修物资信息、维修人员信息、维修费用信息和相关信息等。,二、计算机信息系统的概念,1,维修信息的传输方式,设备维修信息可通过网络传输，可以实现对设备的动态管理。,2,维修信息的传输结构 如图所示。,三、计算机信息系统的功能,1,过程控制功能,2,工程设计与计算功能,3,信息处理功能,（,1,）设备台帐管理 （,2,）设备分类、排序、查询及检索,（,3,）设备维修计划管理 （,4,）维修备件管理,（,5,）其它功能 如,：,人事管理、经济管理、技术和工艺管理等方面的服务功能。,四、计算机信息系统在维修管理中的应用,（一）设备管理系统模型 图,1.16,所示是某部设备管理系统模型。,图是上述信息系统中的技术管理与计划管理功能控制流程图,（二）计算机备件管理信息系统,1,建立计算机备件管理系统应注意的问题,2,建立计算机辅助备件管理信息系统的准备工作,3,计算机辅助备件管理的主要功能,1.5.2,设备修理计划管理,一、设备修理工作额定,1,、设备修理复杂系数,2,修理劳动量定额,3,设备修理停歇时间定额,4,修理周期和修理间隔期,5,修理费用定额,二、维修计划编制,（一）设备修理计划的类别,1,按时间进度编制的计划,（,1,）年度修理计划 （,2,）季度修理计划 （,3,）月份修理计划,2,按修理类别编制的计划,通常为年度大修理计划和年度设备定期维护计划。,（二）修理计划编制依据,1,编制修理计划的依据,（,1,）设备的技术状态 （,2,）生产工艺及产品质量对设备的要求,（,3,）安全与环境保护的要求 （,4,）设备的修理周期和修理间隔期,2,编制修理计划应考虑的问题,（三）年度修理计划的编制,1,编制年度检修计划的几个环节,2,计划编制的程序,（,1,）收集资料 （,2,）编制草案 （,3,）平衡审定 （,4,）下达执行,三、维修作业计划管理,（一）网络图的组成及绘制,编制大修网络计划是以大修工艺过程为依据的。,如,：,大修一台镗床，有,10,道工序，拆卸、清洗、检查、床身与工作台研合、零件修理、零件加工、变速箱组装、电气检修和安装、总装试车等，这些工序之间的相互关系 如图,1.18,所示。,1,网络图的组成,络图由箭线、结点、线路,3,部分组成,（,1,）箭线 （,2,）结点 （,3,）线路,2,网络图的编绘,（,1,）先编制作业明细表,先以镗床大修为例，按各工序间相互关系图编制作业明细表，如表所示。,（,2,）绘制网络图 镗床大修网络图 如图,1.19,所示。,（二）网络时间参数计算,现以,CA6140,车床大修计划网络图为例介绍时间参数的计算。,CA6140,车床大修工序明细表 如表所示。,CA6140,大修计划网络 如图所示。,1,结点的最早开始时间,t,E,2,结点最迟结束时间,t,L,3,确定关键路线,（三）网络的管理,关键路线是工程管理的重点，因为关键线路上任意一道工序如果不能按期完成都会拖延整个工程的工期。关键线路上耗时最多的几道工序称为关键工序，如图,1-20,中的,E,1,、,F,2,、,G,均为关键工序。通过网络分析可以进行以下几个方面的工作。,（,1,）向关键工序要时间,（,2,）在非关键工序上挖潜力,（,3,）着眼于全局,四、设备修理计划的实施,（,1,）部件修理法 （,2,）分部修理法 （,3,）同步修理法,单台设备修理计划实施中有以下几个环节。,(,一,),交付修理 （二）修理施工,在修理过程中，一般应抓好以下几个环节。,1,解体检查,2,生产调度,3,工序质量检查,4,临时配件制造进度,（三）竣工验收,1.5.3,维修技术、工艺、质量管理,设备维修技术、工艺管理是对维修系统与维修过程中一切技术与工艺活动所进行的科学管理。,一、维修技术基础工作管理,（一）维修技术资料的管理,1,管理内容,（,1,）规格标准 （,2,）图样资料,（,3,）动力站房设备布置图及动力管线网图。（,4,）工艺资料,（,5,）修理质量标准和设备试验规程。 （,6,）一般技术资料,（,7,）样本和图书,2,管理程序,维修技术资料主要供设备业务系统使用。,管理程序应从收集、整理、评价、分类、编号、复制（描绘）、保管、检索和资料供应的全过程来考虑。,（二）修理图册的编制,设备维修图册按设备型号分别编制。图册中应包括以下内容：,1,特性与特征图,2,装配图,3,备件、易损件图样和明细表和外购件清单,4,其它内容,对动力设备，还应有竣工图、管道或线路网络图等。,（三）维修技术准备工作,设备维修前的技术准备工作也是一项重要的技术基础工作，主要包括修前技术状况调查和编制维修技术文件。,二、维修工艺的规范化工作,为保证维修质量、提高维修效率、防止资源浪费，有必要规范维修过程中的各类工艺秩序。,（一）修理工艺,1,典型修理工艺,2,专用修理工艺,（二）工艺规范工作要点,1,拆卸工艺,（,1,）拆卸中安全第一 （,2,）拆卸服务于修理 （,3,）拆卸服务于装配,2,零件的清洗工艺,清洗工艺应确定清洗方法、清洗程序、清洗剂种类或配方、清洗参数、清洗质量和清洗注意事项等内容。,3,典型零件的修复工艺,在设备维修中，有些重要的零件需要修复，如床身、箱体、工作台、大型回转件等，为了保证修复和提高功效，应选择适当的修复方案并编制修理工艺规程。,4,修理装配工艺,（三）采用先进的修理工艺,在设备维修中应积极学习国内外先进的修理工艺和技术。应结合本企业的实际情况，采用比较成熟的新工艺、新材料，逐渐取代陈旧的工艺方法。,三、设备修理的质量管理,（一）设备修理质量管理的内容,1,制定设备修理的质量标准。,2,编制设备修理的工艺。,3,设备修理质量的检验和评定工作。,4,加强修理过程中质量管理。,5,开展修后用户服务和质量信息反馈工作。,6,加强技术培训工作，提高技术水平和管理水平。,（二）设备修理质量的检验,企业应设有设备修理质量的检验与鉴定的组织和人员。设备修理质量检验的主要内容是：,1,外购备件、材料的入库检验。,2,自制备件和修复零件的工序质量检验和终检。,3,设备修理过程中的零部件和装配质量检验。,4,修理后的外观、试车、精度及性能检验。,（三）设备修理的质量保证体系,设备维修的计划管理、备件管理、生产管理、技术管理、财务管理以及修理材料供应等是一个有机的整体，把各方面管理工作组织协调起来，建立健全管理制度、工作标准、工作流程、考核办法，形成设备修理质量保证体系。,1.5.4,备件管理,一、概述,（一）备件的范围与分类,1,备件的范围,2,备件的分类,（二）备件管理的工作内容,1,备件的技术管理,2,备件的计划管理,3,备件库存的控制,4,备件的经济管理,5,备件库房管理,（三）备件管理工作流程,备件管理工作流程 如图所示。,二、备件库存控制,企业为保证生产和设备维修，按照经济合理的原则，在收集各类有关资料并经过计算和实际统计的基础上制定备件储备数量、库存资金和储备时间等的标准限额称储备定额。备件库存控制需要确定备件的储备额定。,（一）平均消耗的库存控制,1,库存模型 如图所示。,2,库存模型中储备定额的计算,（,1,）经济库存量,计算公式为：,式中，,R,单位时间平均消耗量，单位为件,/,天；,k,一次订货量费用（差旅运费等）；,h,单位备件在单位时间的库存费，单位为元,/,（件天）,（,2,）最小库存量,Q,min,式中，,K,保险系数，重点设备取,1.4,，一般设备取,1.2,。,（,3,）最大库存量,Q,max,（,4,）订货点储备量,Q,p,以上,4,个量称为三量一点,是备件库存控制与管理的要点。实际备件储备量不会像图那样有规律,会有变化,需要对未来备件消耗量作出预测。,3,计算举例,某工厂滚动轴承每天消耗两件，订货周期,Tp,为,30,天，一次订货费用为,300,元，一个轴承每天的库存费用为元,/,（件天）。试求三量一点。,Q,min,=KRT,p,=1.2230,件,=72,件,Q,max,=Q,min,+Q,a,=72+155,件,=227,件,Q,p,=Q,min,+RT,p,=72+230,件,=132,件,(,二,),控制库存的,ABC,分析法,1,A,类备件,A,类备件是关键的少数备件，但重要程度高、采购和制造困难、价格高、储备期长。这类备件占全部备件品种的,10%,左右，但资金却占全部备件资金的,80%,左右。,2,B,类备件,其品种比,A,类备件多，占全部品种的,25%,左右，占用的资金比,A,类少，一般占用备件全部资金的,15%,左右。,3,C,类备件,其品种占全部品种的,65%,左右，占用资金仅占备件全部资