第一章機(jī)電設(shè)備故障及零部件失效機(jī)理

第一章機(jī)電設(shè)備故障及零部件失效機(jī)理1/15/20231第一節(jié)概述

研究故障的目的：查明故障模式，追尋故障機(jī)理，探求減小故障的方法，提高機(jī)電設(shè)備的可靠程度和有效利用率。

故障的含義：

A機(jī)械系統(tǒng)偏離正常功能；

B功能失效。1/15/20232故障的分類：

按故障性質(zhì)：間歇性故障永久性故障按故障程度：局部性故障整體性故障

按故障形成速度：突發(fā)性故障緩變性故障按故障形成的原因：操作或管理失誤形成的原因；自然原因

按故障造成的后果：致命故障嚴(yán)重故障般故障1/15/20233故障的規(guī)律以電動車為例說明1/15/20234第二節(jié)機(jī)械零件的磨損1/15/20235

磨料磨損又稱磨粒磨損。它是當(dāng)摩擦副的接觸表面之間存在這硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多時，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損，其特征是在接觸表面上有明顯的切削痕跡。2.磨料磨損的分類磨料磨損的形式可分為三類，如表所示：1.磨料磨損的機(jī)理（1）微量切削（2）疲勞破壞（3）壓痕破壞（4）斷裂一、磨料磨損

通常將磨損分為磨料磨損、疲勞磨損、粘著磨損、腐蝕磨損和微動磨損五種形式。1/15/202361/15/202371/15/202383.影響磨料磨損的因素由于磨料模塑主要是由磨料顆粒與摩擦表面的機(jī)械作用而引起的，而影響它的因素也就取決于這兩方面。（1）磨料磨料磨損與磨料的相對硬度、形狀、大小有密切關(guān)系。（2）摩擦表面材料摩擦表面材料的顯微組織，力學(xué)性能如硬度、斷裂韌度、彈性模量等，與磨料磨損也有很大的關(guān)系。1/15/20239二、疲勞磨損疲勞磨損是摩擦表面材料微觀體積受循環(huán)接觸應(yīng)力作用產(chǎn)生重復(fù)變形，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和分離出微片或顆粒的一種磨損。1.疲勞磨損機(jī)理按裂紋產(chǎn)生的位置，疲勞磨損的機(jī)理有兩種情況：(1)滾動接觸疲勞磨損（2）滑動接觸疲勞磨損1/15/2023103.影響接觸疲勞磨損的主要因素：（1）材質(zhì)（2）接觸表面粗糙度（3）表面殘余內(nèi)應(yīng)力（4）其他因素2.疲勞磨損的分類：（1）非擴(kuò)展性疲勞磨損（2）擴(kuò)展性疲勞磨損一般軸承鋼和鋼制齒輪抗疲勞磨損的最佳硬度值為60HRC。常用的硬度表示方法有哪些呢？1/15/202311附加知識點：硬度常用的表示方法有：布氏（HB）洛氏（HRC）維氏（HV）里氏（HL）工程上洛氏硬度較常用

殘余壓應(yīng)力可通過表面滲碳、淬火、表面噴丸、滾壓處理等工藝方法獲得。1/15/202312三、粘著磨損*.*影響粘著磨損的因素*.*當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對的運動時，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面所引起的磨損稱為粘著磨損。粘著磨損又稱粘附磨損。（1）摩擦表面的狀態(tài)[互溶性]（2）摩擦表面的材料的成分和金相組織1/15/202313四、微動磨損兩個接觸表面由于受相對低振幅震蕩運動而產(chǎn)生的磨損叫做微動磨損。1.微動磨損的機(jī)理2.影響微動磨損的主要因素微動磨損是一種兼有磨料磨損、粘著磨損和氧化磨損的復(fù)合磨損形式。實踐與試驗表明，外界條件（載荷、振幅、溫度、潤滑等）及材質(zhì)對微動磨損影響相當(dāng)大。發(fā)生場合：軸與孔的過盈或過渡配合表面、鍵連接表面、旋合螺紋的工作表面等。影響因素：材料性能、載荷、振幅大小及溫度等。1/15/202314電化學(xué)腐蝕的根本原因是腐蝕電池的形成。需要形成腐蝕電池的三條是：①有兩個或兩個以上的不同電極電位的物體，或在同一物體具有不同電極電位的區(qū)域，以形成正、負(fù)極；②電極之間需要有導(dǎo)體相連接或電極直接接觸；③要有電解液。常見的電化學(xué)腐蝕形式有：④在熔融鹽中的腐蝕①大氣腐蝕②土壤腐蝕③在電解質(zhì)溶液中的腐蝕減輕腐蝕危害的措施1.正確選材2.合理設(shè)計3.覆蓋保護(hù)層4.電化學(xué)保護(hù)第三節(jié)金屬零件的電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是金屬與電解物質(zhì)接觸時產(chǎn)生的腐蝕。1/15/2023155.添加緩蝕劑在腐蝕性介質(zhì)中加入少量能減少腐蝕速度的物質(zhì)，即緩蝕劑，可減輕腐蝕。6.改變環(huán)境條件即將環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)除去，以減少其腐蝕作用。根據(jù)被保護(hù)設(shè)備所連接電源極性，可分為：（2）陽極保護(hù)法（1）陰極保護(hù)法1/15/202316減輕氣蝕的主要措施有：1）減小與液體接觸表面的振動，以減少水擊現(xiàn)象的發(fā)生。2）選用耐氣蝕的材料。3）零件表面涂塑料、陶瓷等防氣蝕材料，也可在表面鍍鉻。4）改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)。5）水中添加乳化油。附加知識：氣蝕氣蝕是一種比較復(fù)雜的破壞現(xiàn)象，它不單是機(jī)械作用，還有化學(xué)、電化學(xué)作用，當(dāng)液體中含有雜質(zhì)或磨粒時，就會加劇這一破壞過程。鋼構(gòu)防腐措施1/15/202317第四節(jié)機(jī)械零件的變形機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷韌性的明顯征兆。一、彈性變形金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。二、塑性變形機(jī)械零件在外載荷去除后留下來的一部分不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形或永久變形。金屬零件的塑性變形從宏觀形貌特征上看主要有翹曲變形、體積變形和時效變形等。本章完三、減少變形的措施（1）設(shè)計（2）加工（3）修理（4）使用1/15/202318第二節(jié)金屬零件的斷裂斷裂是零件在機(jī)械、熱、磁、腐蝕等單獨作用或者聯(lián)合作用下，其本身連續(xù)性遭到破壞，發(fā)生局部開裂或分裂成幾部分的現(xiàn)象。斷裂的分類方法很多，本書介紹其中的延性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂和環(huán)境斷裂四種。環(huán)境斷裂主要有應(yīng)力腐蝕斷裂氫脆斷裂高溫蠕變斷裂腐蝕疲勞斷裂及冷脆斷裂等1/15/202319第三節(jié)金屬零件的腐蝕損傷金屬零件的腐蝕損傷，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。金屬腐蝕是普遍存在的自然現(xiàn)象。一、金屬零件的