設備維修的基礎知識

1、機械設備維修機械設備維修 主講：陳曉穎第一章第一章 機械設備維修與管理的基礎知識機械設備維修與管理的基礎知識第一節(jié)第一節(jié) 機械設備的老化機械設備的老化一、老化的分類一、老化的分類有形老化、無形老化、綜合老化有形老化、無形老化、綜合老化（一）有形老化：設備實體發(fā)生摩擦、磨損等現(xiàn)象。（一）有形老化：設備實體發(fā)生摩擦、磨損等現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在：主要表現(xiàn)在：1 1、零件的尺寸發(fā)生改變、零件的尺寸發(fā)生改變2 2、精度發(fā)生變化、精度發(fā)生變化3 3、零件被破壞、零件被破壞舉例：機床的使用導致零件的磨損、加工精度的低。舉例：機床的使用導致零件的磨損、加工精度的低。（二）無形老化（經(jīng)濟老化）（二）無形老化（經(jīng)濟老

2、化）由于非使用和非自然力作用引起的設備的價值損失。由于非使用和非自然力作用引起的設備的價值損失。兩種方式兩種方式1、技術進步生產(chǎn)同種產(chǎn)品的效率、成本降低，導致原設、技術進步生產(chǎn)同種產(chǎn)品的效率、成本降低，導致原設備的貶值備的貶值2、由于新設備的出現(xiàn)導致原來設備價值的相對降低。、由于新設備的出現(xiàn)導致原來設備價值的相對降低。舉例：手機的價值改變舉例：手機的價值改變（三）綜合老化（三）綜合老化 兩種老化共同造成的設備的貶值。兩種老化共同造成的設備的貶值。 殘余價值是指機器設備、房屋建筑物或其他殘余價值是指機器設備、房屋建筑物或其他有形資產(chǎn)等在不能繼續(xù)使用前提下，拆除變現(xiàn)有形資產(chǎn)等在不能繼續(xù)使用前提下，

3、拆除變現(xiàn)的價值估計數(shù)額的價值估計數(shù)額 。第第2節(jié)節(jié) 機械設備的故障機械設備的故障一、故障的概念一、故障的概念1. 機械故障機械故障-機構、機器或機械零件在尺寸、形狀、材機構、機器或機械零件在尺寸、形狀、材料性質(zhì)方面的改變，使機構、機器或機械零件不能達到料性質(zhì)方面的改變，使機構、機器或機械零件不能達到原設計要求的功能或者改變原有的各種參數(shù)，稱為機械原設計要求的功能或者改變原有的各種參數(shù)，稱為機械故障。故障。2. 影響機械工作能力的能量：影響機械工作能力的能量： 機械能、熱能、化學能、核能、電磁能、生物能等，這機械能、熱能、化學能、核能、電磁能、生物能等，這些因素引起零件、產(chǎn)品性能參數(shù)降低，最后導

4、致機械故些因素引起零件、產(chǎn)品性能參數(shù)降低，最后導致機械故障的發(fā)生。障的發(fā)生。故障：故障：是指整機或零部件在規(guī)定的時間和使用條件下是指整機或零部件在規(guī)定的時間和使用條件下不能完不能完成規(guī)定的功能成規(guī)定的功能，或各項技術經(jīng)濟指標，或各項技術經(jīng)濟指標偏離了它的正常狀況偏離了它的正常狀況，但在某種情況下尚能維持一段時間工作，若不能得到妥善處但在某種情況下尚能維持一段時間工作，若不能得到妥善處理理將導致事故將導致事故。 例如：某些零部件損壞、磨損超限、焊縫開裂、螺栓松動，例如：某些零部件損壞、磨損超限、焊縫開裂、螺栓松動，使工作能力喪失；發(fā)動機的功率降低；傳動系統(tǒng)失去平衡和使工作能力喪失；發(fā)動機的功率降

5、低；傳動系統(tǒng)失去平衡和噪聲增大；工作機構的工作能力下降；燃料和潤滑油的消耗噪聲增大；工作機構的工作能力下降；燃料和潤滑油的消耗增加等，當其超出了規(guī)定的指標時，即發(fā)生了故障。增加等，當其超出了規(guī)定的指標時，即發(fā)生了故障。故障的廣義定義：故障的廣義定義：故障是不合格的狀態(tài)。故障是不合格的狀態(tài)。 二、故障分類與規(guī)律二、故障分類與規(guī)律（一）（一） 故障分類故障分類 目的：揭示、分析故障實質(zhì)，選擇適當診斷手段。目的：揭示、分析故障實質(zhì)，選擇適當診斷手段。1. 按故障對機械工作能力的影響分類：按故障對機械工作能力的影響分類： 完全性故障完全性故障-機器喪失主要功能，工作完全中斷；機器喪失主要功能，工作完全

6、中斷； 局部性故障局部性故障-機器喪失部分功能，工作還能繼續(xù)進行。機器喪失部分功能，工作還能繼續(xù)進行。2. 按故障發(fā)生速度及演變過程分類按故障發(fā)生速度及演變過程分類 突發(fā)性故障突發(fā)性故障-故障概率與工作時間無關，沒有明顯征兆，故障概率與工作時間無關，沒有明顯征兆，來不及監(jiān)測預報；來不及監(jiān)測預報； 漸進性故障漸進性故障-長期使用，某些零件技術指標超標引起的長期使用，某些零件技術指標超標引起的故障，可通過監(jiān)測預報；故障，可通過監(jiān)測預報；3. 按故障發(fā)生性質(zhì)分類：按故障發(fā)生性質(zhì)分類： 人為故障人為故障-操作人員違反規(guī)定操作、維修、管理引起的故操作人員違反規(guī)定操作、維修、管理引起的故障，易被忽視；障，

7、易被忽視； 自然故障自然故障-由于使用環(huán)境、材料缺陷等造成的故障。由于使用環(huán)境、材料缺陷等造成的故障。4. 按故障發(fā)生時間分類：按故障發(fā)生時間分類： 早期故障；使用期故障；老化期故障早期故障；使用期故障；老化期故障。5. 按故障相關性分類：按故障相關性分類： 非相關性故障非相關性故障-不是由于其它零件的故障引起的故障；不是由于其它零件的故障引起的故障； 相關性故障相關性故障-由于其它零件的故障引起的故障，也稱為由于其它零件的故障引起的故障，也稱為二次故障。例：油泵故障二次故障。例：油泵故障-油中斷油中斷-曲軸與主軸瓦粘曲軸與主軸瓦粘著（咬死），主軸瓦故障屬相關性故障。著（咬死），主軸瓦故障屬相

8、關性故障。 以下兩表可從總體上分析故障分布情況，有助于抓關鍵，以下兩表可從總體上分析故障分布情況，有助于抓關鍵，尋對策。尋對策。表表 2-1 700 臺工業(yè)汽輪機故障分布率臺工業(yè)汽輪機故障分布率 產(chǎn)品原因產(chǎn)品原因 運行原因運行原因 外界原因外界原因 故障原因故障原因 設計設計 安裝安裝 材料材料 工藝工藝 制造制造 調(diào)試調(diào)試 使用使用 維護維護 異物異物 其它其它 故障率故障率% 20.4 16.5 9.1 7.5 12.5 3.8 10.7 8.4 6.3 4.8 表表 2-2 船舶柴油機動力裝置及主要零件故障統(tǒng)計表船舶柴油機動力裝置及主要零件故障統(tǒng)計表 裝置及零裝置及零件件 軸承軸承 汽缸

9、汽缸活塞活塞 燃燒燃燒室室 燃油燃油系統(tǒng)系統(tǒng) 渦輪渦輪機機 齒輪齒輪 鍋爐鍋爐 輔助輔助裝置裝置 凸輪凸輪機構機構 故障數(shù)目故障數(shù)目 283 206 130 66 56 41 39 28 24 百分比百分比% 25.3 18.4 11.6 5.9 5.0 3.7 3.5 2.5 2.2 裝置及零裝置及零件件 熱交熱交換器換器 潤滑潤滑系統(tǒng)系統(tǒng) 機座機座 泵泵 壓縮壓縮機機 冷卻冷卻系統(tǒng)系統(tǒng) 推進推進器器 曲軌曲軌 增壓增壓器器 故障數(shù)目故障數(shù)目 21 18 33 18 15 12 10 9 9 百分比百分比% 1.9 1.6 3.0 1.6 1.3 1.0 0.9 0.8 0.8 裝置及零裝置

10、及零件件 標準標準件件 連桿連桿 排氣排氣系統(tǒng)系統(tǒng) 儀表儀表 錨機錨機系統(tǒng)系統(tǒng) 密封密封件件 液壓液壓系統(tǒng)系統(tǒng) 其它其它 故障數(shù)目故障數(shù)目 8 6 6 5 5 5 3 62 百分比百分比% 0.7 0.54 0.54 0.45 0.45 0.45 0.27 5.6 （二）設備的可靠性（二）設備的可靠性1、可靠性的概念：、可靠性的概念：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。功能的能力。 規(guī)定條件規(guī)定條件包括工作環(huán)境溫度，負載情況，維護方式等多方包括工作環(huán)境溫度，負載情況，維護方式等多方面的條件面的條件2、可靠性的度量、可靠性的度量（1）可靠度

11、）可靠度R(t) 可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。能的概率。 R(t)最大值為最大值為1，最小值為，最小值為0（2）不可靠度）不可靠度F(t) F(t)=1- R(t)（3）故障密度）故障密度f(t) 反應可靠度隨時間的變化情況反應可靠度隨時間的變化情況 f(t)= F(t) 對時間的微分對時間的微分三、故障規(guī)律三、故障規(guī)律機械設備使用全過程分為：機械設備使用全過程分為：磨合期（早期故障期）磨合期（早期故障期）正常使用期（隨機故障期）正常使用期（隨機故障期）耗損期（磨耗故障期）耗損期（磨耗故障期）1.早期故障

12、期特點：早期故障期特點： 故障率高，但隨時間增長，故障率很快下降，并趨于穩(wěn)定。產(chǎn)故障率高，但隨時間增長，故障率很快下降，并趨于穩(wěn)定。產(chǎn)生原因：由設計、制造、安裝等因素造成。生原因：由設計、制造、安裝等因素造成。2.隨機故障期特點：隨機故障期特點：故障率低而穩(wěn)定，近似常數(shù)，與時間故障率低而穩(wěn)定，近似常數(shù)，與時間t關系不大。關系不大。偶然因素引起故障，由于設計制造中潛在缺陷、偶然因素引起故障，由于設計制造中潛在缺陷、 操作差錯、不良維操作差錯、不良維護、環(huán)境等因素所致。通過調(diào)試不能消除，更換零件不能預防。護、環(huán)境等因素所致。通過調(diào)試不能消除，更換零件不能預防。 時間長，約等于機器的使用期限。時間長

13、，約等于機器的使用期限。3.磨耗故障期特點：磨耗故障期特點： 故障率隨時間增長而大大增加，是由機器本身物理、化學等變化故障率隨時間增長而大大增加，是由機器本身物理、化學等變化導致磨損、疲勞、腐蝕等故障發(fā)生。導致磨損、疲勞、腐蝕等故障發(fā)生。4. 其它故障規(guī)律特點：其它故障規(guī)律特點： A、B-汽缸、連桿機構、齒輪、軸承等另部件汽缸、連桿機構、齒輪、軸承等另部件 C-航空渦輪發(fā)動機航空渦輪發(fā)動機 D、E、F-電子產(chǎn)品電子產(chǎn)品四、設備在設計時本著及格原則四、設備在設計時本著及格原則1、三化：標準化、系列化、通用化標準化、系列化、通用化 標準化標準化是指將產(chǎn)品(特別是零部件)的質(zhì)量、規(guī)格、性能、結(jié)構等方

14、面的技術指標加以統(tǒng)一規(guī)定并作為標準來執(zhí)行。我國的標準已經(jīng)形成一個龐大的體系,主要有國家標準,行業(yè)標準等。為了與國際接軌,我國的某些標準正在迅速向國際標準靠攏。常見的標準代號有GB,JB, ISO等等,他們分別代表中華人民共和國國家標準,機械工業(yè)標準,國際標準化組織標準。 系列化系列化是指對同一產(chǎn)品,在同一基本結(jié)構或基本條件下規(guī)定出若干不同的尺寸系列。 通用化通用化是指在不同種類的產(chǎn)品或不同規(guī)格的同類產(chǎn)品中盡量采用同一結(jié)構和尺寸的零部件。2、四好、四好好造、好用、好賣、好修好造、好用、好賣、好修 可維修性好的產(chǎn)品，能在最短的時間、以最低限度的資源（人力與技術水平、備件、維修設備和工具等）和最省的

15、費用，經(jīng)過維修使產(chǎn)品恢復到良好狀態(tài)。 可維修性既是產(chǎn)品可靠 性的必要補充，又是產(chǎn)品維修保障決策的重要依據(jù)。維修工作的核心是保證產(chǎn)品的可靠性。 產(chǎn)品結(jié)構的簡單性 、可互換性（系列化、通用化、標準化）、安全性、識別標記（防差錯）等，既是可維修性的重要設計準則，又是判 斷產(chǎn)品可維修性好壞的重要標準。維修性及其度量維修性及其度量o 維修性是系統(tǒng)在規(guī)定的條件下進行維修時，在規(guī)定的時間內(nèi)完成維修的可能性，也表征了產(chǎn)品進行維修的難以程度。o 維修性往往在設計制造之初就已經(jīng)被賦予了，它是一種設計特性。舉例：焊接五、故障模式五、故障模式（一）（一） 定義和分類定義和分類1. 定義：定義：故障模式是指產(chǎn)品故障的表

16、現(xiàn)現(xiàn)象。故障模式是指產(chǎn)品故障的表現(xiàn)現(xiàn)象。2. 分類：分類： 有多種分類方法。其中一種是由故障表現(xiàn)形式、誘發(fā)故障的因素以有多種分類方法。其中一種是由故障表現(xiàn)形式、誘發(fā)故障的因素以及部位等進行分類。即每一種故障都是由一個或多個故障表現(xiàn)形式與誘發(fā)故及部位等進行分類。即每一種故障都是由一個或多個故障表現(xiàn)形式與誘發(fā)故障的因素以及一個部位組合而成。障的因素以及一個部位組合而成。3. 故障表現(xiàn)形式：故障表現(xiàn)形式： 彈性變形、塑性變形、斷裂、材料變化（金相變化、化學變化、核變化）彈性變形、塑性變形、斷裂、材料變化（金相變化、化學變化、核變化）4.誘發(fā)故障的因素：誘發(fā)故障的因素： 力力-穩(wěn)定力、不穩(wěn)定力、周期力

17、、隨機力。穩(wěn)定力、不穩(wěn)定力、周期力、隨機力。 時間時間-很短、短、長。很短、短、長。 溫度溫度-低溫、室溫、升溫、穩(wěn)定溫度、不穩(wěn)定溫度、周期變化溫低溫、室溫、升溫、穩(wěn)定溫度、不穩(wěn)定溫度、周期變化溫度、隨機變化溫度。度、隨機變化溫度。 作用環(huán)境作用環(huán)境-化學環(huán)境、核變環(huán)境?；瘜W環(huán)境、核變環(huán)境。5.故障部位：故障部位：整體、表面。整體、表面。 為精確闡明一個特定的故障模式，必須從以上三個類別中選擇適當?shù)念悇e。 例：某故障表現(xiàn)形式為塑性變形，誘發(fā)因素為例：某故障表現(xiàn)形式為塑性變形，誘發(fā)因素為穩(wěn)定力、室溫，故障部位為整體型，其穩(wěn)定力、室溫，故障部位為整體型，其故障模式故障模式稱為稱為屈服屈服，即在室溫

18、下由于穩(wěn)定力作用而形成整，即在室溫下由于穩(wěn)定力作用而形成整體塑性變形。體塑性變形。（二）常見的故障模式（二）常見的故障模式o 由作用力或溫度誘發(fā)的彈性變形由作用力或溫度誘發(fā)的彈性變形o 屈服、韌性斷裂、脆性斷裂、凹痕疲勞屈服、韌性斷裂、脆性斷裂、凹痕疲勞o 疲勞疲勞-高頻、低頻、熱、表面、沖擊、腐蝕、微動等疲高頻、低頻、熱、表面、沖擊、腐蝕、微動等疲勞。勞。o 腐蝕腐蝕-直接化學腐蝕、電化學腐蝕、裂隙腐蝕、點蝕、直接化學腐蝕、電化學腐蝕、裂隙腐蝕、點蝕、晶間腐蝕、侵蝕、穴蝕、氫損傷、生物腐蝕、應力腐蝕。晶間腐蝕、侵蝕、穴蝕、氫損傷、生物腐蝕、應力腐蝕。o 磨損磨損-粘著、磨料、腐蝕、表面疲勞、

19、形變、沖擊、微粘著、磨料、腐蝕、表面疲勞、形變、沖擊、微動磨損等。動磨損等。o 沖擊沖擊-沖擊斷裂、變形、磨損、微動、疲勞等。沖擊斷裂、變形、磨損、微動、疲勞等。o 微動微動-微動疲勞、微動磨損、微動腐蝕等。微動疲勞、微動磨損、微動腐蝕等。o 蠕變、熱松弛、應力破壞、熱沖擊、咬死、剝落、放射性蠕變、熱松弛、應力破壞、熱沖擊、咬死、剝落、放射性破壞、翹曲、蠕變翹曲、蠕變破壞、翹曲、蠕變翹曲、蠕變-疲勞等。疲勞等。 下表為部分機電產(chǎn)品（傳動器、軸承、電纜、離合下表為部分機電產(chǎn)品（傳動器、軸承、電纜、離合器、連接器、偶合器、齒輪、電機、電位器、繼電器、螺器、連接器、偶合器、齒輪、電機、電位器、繼電器

20、、螺線管、轉(zhuǎn)換器等）故障模式所占百分比。線管、轉(zhuǎn)換器等）故障模式所占百分比。六、故障機理六、故障機理1.定義：定義： 故障機理故障機理-引起產(chǎn)品故障的物理、化學變化等內(nèi)在引起產(chǎn)品故障的物理、化學變化等內(nèi)在的原因、規(guī)律極其原理。的原因、規(guī)律極其原理。2.分類：分類：SCWIFT分類法（六類）分類法（六類） 蠕變?nèi)渥?或應力斷裂（或應力斷裂（S）、腐蝕（）、腐蝕（C）、磨損（）、磨損（W）、）、沖擊斷裂（沖擊斷裂（I）、疲勞（）、疲勞（F）、熱（）、熱（T）SCWIFT分類法之軸承、齒輪故障機理及其頻率。分類法之軸承、齒輪故障機理及其頻率。軸承齒輪故障機理現(xiàn)場鑒定預防維修頻率%故障維修頻率%故障維

21、修頻率%磨損497058侵蝕42磨損（W）斷裂139疲勞表面裂痕81疲勞（F）斷裂變形3221斷裂蠕變或應力斷裂和熱（S&I）蠕變腐蝕（C）2316合計1001001003.故障機理的演變過程：故障機理的演變過程：故障原因故障原因 故障機理故障機理 故障現(xiàn)象故障現(xiàn)象 環(huán)境條件、時間、工作負荷環(huán)境條件、時間、工作負荷 工作機理工作機理 故障模式故障模式 S1 M1 MO1 S2 M2 MO2 S3 M3 MO3 電刷故障機理演變途徑電刷故障機理演變途徑 工作負荷工作負荷 故障機理故障機理 故障模式故障模式 應力斷裂和蠕變（應力斷裂和蠕變（S） S 表面裂紋表面裂紋 裂紋裂紋 腐蝕（腐蝕（

22、C） C 磨損磨損 變形變形 磨損（磨損（W） W 腐蝕腐蝕 熔融熔融 沖擊斷裂（沖擊斷裂（I） I 蒸發(fā)蒸發(fā) 疲勞（疲勞（F） F 斷裂斷裂 熱負荷（熱負荷（T） T 破碎破碎 七、設備維護維修的四種方式七、設備維護維修的四種方式1、壞了才修、壞了才修 (坐以待斃坐以待斃) 時機：時機：機器故障或損壞，設備停止工作時特點：特點：巨大停機損失，嚴重設備損壞，極高修理費用2、預防維修、預防維修 （循規(guī)蹈矩（循規(guī)蹈矩 ）時機：時機：依據(jù)設備生產(chǎn)廠家推薦周期或管理經(jīng)驗而定（視時維修）特點：特點：有效防止突然失效，減少非計劃停機，設備損壞減少。難免發(fā)生過剩維修，維修費用仍有1/3是浪費的。3、預測維修

23、（防微杜漸、預測維修（防微杜漸 ）：）：時機：時機：設備工況異常時（視情維修）特點：特點：使維修工作有計劃地進行，有效避免突然停機，可使維修工作在盡可能小的范圍內(nèi)進行；經(jīng)常是針對問題的征兆采取行動，仍有局限性4、主動維護（未雨綢繆）：、主動維護（未雨綢繆）：時機：時機：盡可能避免維修特點：特點：有效防止失效的發(fā)生，顯著延長設備、元件的使用壽命，具有最佳的節(jié)約效果總結(jié)總結(jié) 設備維修制度的改革路徑為設備維修制度的改革路徑為事后維修制度事后維修制度-早期維修制度。特點：不壞不修，早期維修制度。特點：不壞不修，應用于小型設備。應用于小型設備。預防維修制度預防維修制度-又稱以時間為基礎的維修制度或計又稱

24、以時間為基礎的維修制度或計劃維修制度。特點：靜態(tài)維修制度。當設備到了計劃維修制度。特點：靜態(tài)維修制度。當設備到了計劃規(guī)定的臺小時，或噸公里進行強制維修，大多數(shù)劃規(guī)定的臺小時，或噸公里進行強制維修，大多數(shù)工交企業(yè)仍采用。工交企業(yè)仍采用。預知維修制度預知維修制度-又稱為以狀態(tài)為基礎的維修制度又稱為以狀態(tài)為基礎的維修制度。特點：以狀態(tài)監(jiān)測為基礎，根據(jù)設備運行狀態(tài)的實特點：以狀態(tài)監(jiān)測為基礎，根據(jù)設備運行狀態(tài)的實際優(yōu)劣程度決定維修時間和維修規(guī)模，是動態(tài)維修際優(yōu)劣程度決定維修時間和維修規(guī)模，是動態(tài)維修制度，是發(fā)展方向。制度，是發(fā)展方向。第四節(jié) 維修的經(jīng)濟技術分析隨著科學技術的不斷發(fā)展，高精度、高效能、高自動化的設備逐漸增多，設備的投資費用也越來越昂貴，與設備有關的費用在產(chǎn)品成本中所占的比重也不斷增加。因此，加強設備管理，降低設備的壽命周期費用在提高企業(yè)經(jīng)濟效益中占有十分重要的地位。傳統(tǒng)設備管理的主要目標是保持設備的正常生產(chǎn)能力，延長設備的壽命，其工作內(nèi)容絕大部分是設備的技術管理?，F(xiàn)代設備管理強調(diào)獲得較高的綜合效率和降低設備的壽命周期費用，追求的目標是經(jīng)濟效益，必須把技術管理與經(jīng)濟管理結(jié)合起來，獲得最佳經(jīng)濟效益。 設備的壽命周期指設備從規(guī)劃、制造、安裝調(diào)試、使用、維修、改造直至報