機(jī)械零件的失效

1、項(xiàng)目一項(xiàng)目一 機(jī)械設(shè)備修理的機(jī)械設(shè)備修理的基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)一任務(wù)一 機(jī)械零件的失效機(jī)械零件的失效主講：左 坤機(jī)械零件失效機(jī)械零件失效 在設(shè)備使用過(guò)程中，機(jī)械零件由于設(shè)計(jì)、材在設(shè)備使用過(guò)程中，機(jī)械零件由于設(shè)計(jì)、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失規(guī)定的功能，料、工藝及裝配等各種原因，喪失規(guī)定的功能，無(wú)法繼續(xù)工作的現(xiàn)象稱為失效。當(dāng)設(shè)備的零部件無(wú)法繼續(xù)工作的現(xiàn)象稱為失效。當(dāng)設(shè)備的零部件失效時(shí)，就意味著設(shè)備處于故障狀態(tài)。失效時(shí)，就意味著設(shè)備處于故障狀態(tài)。 機(jī)器發(fā)生故障后，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)部分或全機(jī)器發(fā)生故障后，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)部分或全部下降而達(dá)不到預(yù)定要求，如功率下降、精度降部下降而達(dá)不到預(yù)定要求，如功率

2、下降、精度降低、出現(xiàn)不正常的聲響等。低、出現(xiàn)不正常的聲響等。 設(shè)備故障有自然故障和事故性故障兩類。設(shè)備故障有自然故障和事故性故障兩類。 機(jī)械零件失效模式機(jī)械零件失效模式 磨損磨損 變形變形 蝕損蝕損 斷裂斷裂1.1.機(jī)械零件的變形及其對(duì)策機(jī)械零件的變形及其對(duì)策 零件在外力的作用下，產(chǎn)生零件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形變形。 過(guò)量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判過(guò)量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆斷韌性斷裂的明顯征兆, ,對(duì)零部件壽命影響在對(duì)零部件壽命影響在30%30%左右。左右。 變形量當(dāng)超過(guò)允許極限時(shí)，將喪失規(guī)定的功變形量當(dāng)

3、超過(guò)允許極限時(shí)，將喪失規(guī)定的功能，引起出現(xiàn)附加載荷或加速磨損，甚至造成斷能，引起出現(xiàn)附加載荷或加速磨損，甚至造成斷裂等災(zāi)難性后果。裂等災(zāi)難性后果。零件變形的原因零件變形的原因(1)毛坯制造毛坯制造 鑄造、鍛造、焊接等熱加工零件由于溫度差異、冷卻和組鑄造、鍛造、焊接等熱加工零件由于溫度差異、冷卻和組織轉(zhuǎn)變的先后不一都會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，尤其是鑄造毛坯，織轉(zhuǎn)變的先后不一都會(huì)形成殘余的內(nèi)應(yīng)力，尤其是鑄造毛坯，形狀復(fù)雜，厚薄不均，在澆鑄后的冷卻過(guò)程中，形成拉伸、壓形狀復(fù)雜，厚薄不均，在澆鑄后的冷卻過(guò)程中，形成拉伸、壓縮等不同的應(yīng)力狀態(tài)，可能發(fā)生變形或斷裂?？s等不同的應(yīng)力狀態(tài)，可能發(fā)生變形或斷裂。 (2

4、)機(jī)械加工機(jī)械加工 在切削加工過(guò)程中，由于裝夾、切削力、切削熱的作用，在切削加工過(guò)程中，由于裝夾、切削力、切削熱的作用，零件表層會(huì)發(fā)生塑性變形和冷作硬化，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起零件表層會(huì)發(fā)生塑性變形和冷作硬化，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起變形。變形。(3)操作使用操作使用 工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金設(shè)備、鍛壓設(shè)備及其他熱加工機(jī)械工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金設(shè)備、鍛壓設(shè)備及其他熱加工機(jī)械設(shè)備等，在較惡劣的工況下工作，其個(gè)別零部件在極限載荷或超載設(shè)備等，在較惡劣的工況下工作，其個(gè)別零部件在極限載荷或超載荷的情況下運(yùn)行，高溫導(dǎo)致零部件屈服強(qiáng)度降低，從而使零部件產(chǎn)荷的情況下運(yùn)行，高溫導(dǎo)致零部件屈服強(qiáng)度降低，從而使零部

5、件產(chǎn)生變形。生變形。(4)修理質(zhì)量修理質(zhì)量 在設(shè)備修理過(guò)程中，如果不考慮被修零件已經(jīng)變形，常常會(huì)造在設(shè)備修理過(guò)程中，如果不考慮被修零件已經(jīng)變形，常常會(huì)造成零件更大的變形或增加變形的危害。成零件更大的變形或增加變形的危害。防止和減少零件變形的對(duì)策防止和減少零件變形的對(duì)策1.1.設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)1 1）正確選材；）正確選材；2 2）合理選擇結(jié)構(gòu)尺寸；）合理選擇結(jié)構(gòu)尺寸； 3 3）應(yīng)用三新）應(yīng)用三新( (新技術(shù)新工藝新材料新技術(shù)新工藝新材料) )技術(shù)。技術(shù)。2.2.加工加工 采取工藝措施防止和減少變形。采取工藝措施防止和減少變形。3.3.修理修理 應(yīng)制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范，應(yīng)制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范， 大力推

6、廣三新技術(shù)。大力推廣三新技術(shù)。4.4.使用使用 加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。2.2.機(jī)械零件的斷裂及其對(duì)策機(jī)械零件的斷裂及其對(duì)策 斷裂斷裂是零件在機(jī)械、熱、磁、腐蝕是零件在機(jī)械、熱、磁、腐蝕 等作用下遭到破壞，發(fā)生局部開(kāi)裂的現(xiàn)象。等作用下遭到破壞，發(fā)生局部開(kāi)裂的現(xiàn)象。 零件斷裂后不僅完全喪失工作能力，零件斷裂后不僅完全喪失工作能力，且還可能造成重大事故。且還可能造成重大事故。 零件斷裂一般分為延性斷裂、脆性斷零件斷裂一般分為延性斷裂、脆性斷 裂、疲勞斷裂和環(huán)境斷裂等四種形式。裂、疲勞斷裂和環(huán)境斷裂等四種形式。 減少或消除零件斷裂的對(duì)策減少或消除零件斷裂的對(duì)策 1.1

7、.設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)上要合理，盡可能減少設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)上要合理，盡可能減少或避免應(yīng)力集中，合理選擇材料?；虮苊鈶?yīng)力集中，合理選擇材料。 2.2.工藝采用合理的結(jié)構(gòu)，注意消除工藝采用合理的結(jié)構(gòu)，注意消除殘余應(yīng)力，嚴(yán)格控制熱處理工藝。殘余應(yīng)力，嚴(yán)格控制熱處理工藝。 3.3.使用按設(shè)備說(shuō)明書使用機(jī)電設(shè)使用按設(shè)備說(shuō)明書使用機(jī)電設(shè)備，嚴(yán)格杜絕超載使用機(jī)電設(shè)備。備，嚴(yán)格杜絕超載使用機(jī)電設(shè)備。3.3.零件的蝕損及其對(duì)策零件的蝕損及其對(duì)策蝕損即腐蝕損傷，是指金屬材料與周圍介質(zhì)產(chǎn)蝕損即腐蝕損傷，是指金屬材料與周圍介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的破壞。疲勞點(diǎn)蝕、腐蝕和穴蝕生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的破壞。疲勞點(diǎn)蝕、腐蝕和穴蝕等，統(tǒng)

8、稱為等，統(tǒng)稱為蝕損蝕損。 腐蝕是指零件受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用，表層金腐蝕是指零件受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用，表層金屬發(fā)生化學(xué)變化的現(xiàn)象。穴蝕是指零件在溫度變化和介質(zhì)作屬發(fā)生化學(xué)變化的現(xiàn)象。穴蝕是指零件在溫度變化和介質(zhì)作 用下，表面產(chǎn)生針狀孔洞，并不斷擴(kuò)大的現(xiàn)象。用下，表面產(chǎn)生針狀孔洞，并不斷擴(kuò)大的現(xiàn)象。減少或消除零件蝕損的對(duì)策減少或消除零件蝕損的對(duì)策1.1.正確選材（耐蝕材料塑料替代金屬）正確選材（耐蝕材料塑料替代金屬）2.2.合理設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)3.3.覆蓋保護(hù)層（鎳、烙、鋅、涂裝、氧化、滲氮）覆蓋保護(hù)層（鎳、烙、鋅、涂裝、氧化、滲氮）4.4.電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)( (用活潑金屬對(duì)零件陰

9、極保護(hù)用活潑金屬對(duì)零件陰極保護(hù)) )5.5.添加緩蝕劑添加緩蝕劑6.6.改變環(huán)境條件改變環(huán)境條件 相接觸的物體相互移動(dòng)時(shí)發(fā)生阻力相接觸的物體相互移動(dòng)時(shí)發(fā)生阻力的現(xiàn)象稱為摩擦。相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的摩擦的現(xiàn)象稱為摩擦。相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的摩擦表面發(fā)生尺寸、形狀和表面質(zhì)量變化的表面發(fā)生尺寸、形狀和表面質(zhì)量變化的現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為磨損磨損，有初期（跑合）、穩(wěn)定，有初期（跑合）、穩(wěn)定（工作磨損）、急劇（強(qiáng)烈磨損）三個(gè)（工作磨損）、急?。◤?qiáng)烈磨損）三個(gè)階段。階段。 4.4.機(jī)械零件的磨損及其對(duì)策機(jī)械零件的磨損及其對(duì)策零零件件的的磨磨損損1.1.正確選擇零件材質(zhì)。正確選擇零件材質(zhì)。 2.2.采用多種零件表面處理方法。采用

10、多種零件表面處理方法。 3.3.采用合適的潤(rùn)滑材料和潤(rùn)滑方法。采用合適的潤(rùn)滑材料和潤(rùn)滑方法。4.4.正確進(jìn)行摩擦副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。正確進(jìn)行摩擦副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 5.5.正確進(jìn)行設(shè)備的使用與維護(hù)。正確進(jìn)行設(shè)備的使用與維護(hù)。減少磨損的對(duì)策減少磨損的對(duì)策失效零件實(shí)例失效零件實(shí)例典型零件主要失效形式典型零件主要失效形式齒輪常見(jiàn)失效形式齒輪常見(jiàn)失效形式齒輪常見(jiàn)失效形式齒輪常見(jiàn)失效形式齒輪常見(jiàn)失效形式齒輪常見(jiàn)失效形式零件失效原因分析零件失效原因分析 零件磨損后，在保證設(shè)備精度的前提下，能夠修復(fù)的應(yīng)零件磨損后，在保證設(shè)備精度的前提下，能夠修復(fù)的應(yīng)盡量修復(fù)，要盡量減少更換新件。對(duì)失效零件進(jìn)行修復(fù)，可盡量修復(fù)，要盡量減少

11、更換新件。對(duì)失效零件進(jìn)行修復(fù)，可節(jié)約材料、減少配件的加工、減少備件的儲(chǔ)備量，從而降低節(jié)約材料、減少配件的加工、減少備件的儲(chǔ)備量，從而降低修理成本和縮短修理時(shí)間。修理成本和縮短修理時(shí)間。 對(duì)失效的零件是修復(fù)還是更換根據(jù)下列原則確定：對(duì)失效的零件是修復(fù)還是更換根據(jù)下列原則確定： 5 5、修復(fù)零件應(yīng)滿足的要求、修復(fù)零件應(yīng)滿足的要求 . .安全可靠性安全可靠性 2.2.準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性 3.3.經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 4.4.可能性可能性 5. 5. 時(shí)間性時(shí)間性 磨損零件對(duì)完成預(yù)定使用功能的影響磨損零件對(duì)完成預(yù)定使用功能的影響 磨損零件對(duì)設(shè)備精度的影響磨損零件對(duì)設(shè)備精度的影響 磨損零件對(duì)機(jī)器生產(chǎn)率的影響磨損零件對(duì)

12、機(jī)器生產(chǎn)率的影響 磨損零件對(duì)機(jī)器性能和操作的影響磨損零件對(duì)機(jī)器性能和操作的影響 磨損零件對(duì)其本身剛度和強(qiáng)度的影響磨損零件對(duì)其本身剛度和強(qiáng)度的影響 磨損零件對(duì)磨損條件惡磨損零件對(duì)磨損條件惡 從經(jīng)濟(jì)性上加以分析從經(jīng)濟(jì)性上加以分析6 6、確定零件修換應(yīng)考慮的因素、確定零件修換應(yīng)考慮的因素機(jī)械零件的失效零件的變形零件的變形一個(gè)結(jié)構(gòu)或零件，特別是基礎(chǔ)零件在外加載荷的一個(gè)結(jié)構(gòu)或零件，特別是基礎(chǔ)零件在外加載荷的作用下發(fā)生變形，將導(dǎo)致零部件之間相互位置精度遭作用下發(fā)生變形，將導(dǎo)致零部件之間相互位置精度遭到破壞，影響各組成零件的相互關(guān)系。據(jù)估算，變形到破壞，影響各組成零件的相互關(guān)系。據(jù)估算，變形對(duì)零部件壽命的影

13、響在對(duì)零部件壽命的影響在30%左右。對(duì)于金屬切削機(jī)床左右。對(duì)于金屬切削機(jī)床類設(shè)備，由于精度要求較高，變形的影響就更加突出。類設(shè)備，由于精度要求較高，變形的影響就更加突出。在修理實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，修理質(zhì)量低、大修周期短的一個(gè)在修理實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，修理質(zhì)量低、大修周期短的一個(gè)重要原因就是零部件的變形。重要原因就是零部件的變形。減輕零件變形危害的措施減輕零件變形危害的措施 1)在機(jī)械設(shè)計(jì)中不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要在機(jī)械設(shè)計(jì)中不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要考慮零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸修理考慮零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸修理等有關(guān)問(wèn)題。等有關(guān)問(wèn)題。 2)在機(jī)械加工中要采取一系列工藝措施防止和在機(jī)械加工中要采取一系列工藝措施防止和減小變形，對(duì)毛坯要進(jìn)行時(shí)效處理以消除其殘余減小變形，對(duì)毛坯要進(jìn)行時(shí)效處理以消除其殘余內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力。 3)加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)管理，制定并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)加強(qiáng)生產(chǎn)技