第一章-機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念資料課件

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CollegeofMechanicalandEngineering第一章機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念授課者:劉云峰內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械工程學(xué)院2023/9/2111.1機器的磨損規(guī)律1.2零件常見損壞類型及相應(yīng)措施目錄1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念2023/9/212為了保持設(shè)備的正常技術(shù)狀態(tài)，最大可能的延長其使用壽命所采取的各項技術(shù)措施；日常保養(yǎng)（預(yù)防故障）＋及時維修（排除故障）保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)、減少停工損失和維修費用、降低產(chǎn)品成本、提高生產(chǎn)效率。含義內(nèi)容意義1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念含義：

內(nèi)容：

意義：

2023/9/213摩擦磨損1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念各類機器在工作時，其各零件相對運動的接觸部分都存在著摩擦，摩擦是機器運轉(zhuǎn)過程中不可避免的物理現(xiàn)象。摩擦不僅消耗能量，而且使零件發(fā)生磨損，甚至導(dǎo)致零件失效。據(jù)統(tǒng)計，世界上1／3—1／2的能源消耗在摩擦上，而各種機械零件因磨損失效的也占全部失效零件的一半以上。磨損是摩擦的結(jié)果。2023/9/214摩擦及其分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念在外力作用下，一物體相對于另一物體運動或有運動趨勢時，兩物體接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體運動的切向阻力稱為摩擦力。這種在兩物體接觸區(qū)產(chǎn)生阻礙運動井消耗能量的現(xiàn)象，稱為摩擦。

摩擦?xí)斐赡芰繐p耗和零件磨損，在一般情況下是有害的，因此應(yīng)盡量減少摩擦。2023/9/215摩擦及其分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念根據(jù)摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)將摩擦狀態(tài)分為四種：干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦(如圖所示)。2023/9/216摩擦及其分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念干摩擦：

如果兩物體的滑動表面為無任何潤滑劑或保護膜的純金屬，這兩個物體直接接觸時的摩擦稱為干摩擦，如圖所示。干摩擦狀態(tài)產(chǎn)生較大的摩擦功耗及嚴重的磨損，因此應(yīng)嚴禁出現(xiàn)這種摩擦。

2023/9/217摩擦及其分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念邊界摩擦

兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜(油膜厚度小于1μm)隔開，使其處于干摩擦與液體摩擦之間的狀態(tài)，這種摩擦稱為邊界摩擦。2023/9/218摩擦及其分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念液體摩擦

兩摩擦表面不直接接觸，被油膜(油膜厚度一般在1.5——2μm以上)隔開的摩擦稱為液體摩擦。2023/9/219摩擦及其分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念混合摩擦

在實踐中有很多摩擦副處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦。2023/9/2110磨損及其過程1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念運動副之間的摩擦將導(dǎo)致零件表面材料的逐漸損失，這種現(xiàn)象稱為磨損。單位時間內(nèi)材料的磨損量稱為磨損率。磨損量可以用體積、質(zhì)量或厚度來衡量機械零件嚴重磨損后，將降低機器的工作效率和可靠性，使機器提早報廢。磨損也并非全都是有害的，工程上常利用磨損的原理來減小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、拋光、跑合等。過程分為三個階段：初期磨損時期－正常磨損時期－事故磨損時期2023/9/2111磨損的分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念按照磨損的機理以及零件表面磨損狀態(tài)的不同，一般工況下把磨損分為磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等。磨粒磨損磨粒磨損：由于摩擦表面上的硬質(zhì)突出物或從外部進入摩擦表面的硬質(zhì)顆粒，對摩擦表面起到切削或刮擦作用，從而引起表層材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。2023/9/2112磨損的分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念粘著磨損：當(dāng)摩擦副受到較大正壓力作用時，由于表面不平，其頂峰接觸點受到高壓力作用而產(chǎn)生彈、塑性變形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、溫升后使金屑的頂峰塑性面牢固地粘著并熔焊在一起，形成冷焊結(jié)點。在兩摩擦表面相對滑動時，材料便從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，成為表面凸起，促使摩擦表面進一步磨損。這種由于粘著作用引起的磨損，稱為粘著磨損。粘著磨損2023/9/2113磨損的分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念發(fā)生區(qū)域：氣缸套與活塞環(huán)、曲軸與軸瓦、輪齒嚙合表面等。預(yù)防措施：合理選用配對材料（選擇異種金屬），采用表面處理（如表面熱處理、噴鍍、化學(xué)處理等），限制摩擦表面的溫度，控制壓強及采用含有油性極壓添加劑的潤滑劑等。粘著磨損2023/9/2114磨損的分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念疲勞磨損（點蝕）：兩摩擦表面為點或線接觸時，由于局部的彈性變形形成了小的接觸區(qū)。這些小的接觸區(qū)形成的摩擦副如果受變化接觸應(yīng)力的作用，則在其反復(fù)作用下，表層將產(chǎn)生裂紋。隨著裂紋的擴展與相互連接．表層金屬脫落，形成許多月牙形的淺坑．這種現(xiàn)象稱為疲勞磨損，也稱點蝕。疲勞磨損2023/9/2115磨損的分類1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念腐蝕磨損：

在摩擦過程中，摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損可分為氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、氣蝕磨損等。腐蝕也可以在沒有摩擦的條件下形成，這種情況常發(fā)生于鋼鐵類零件，如化工管道、泵類零件、柴油機缸套等。腐蝕磨損2023/9/2116磨損及其過程1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念過程分為三個階段：初期磨損時期－正常磨損時期－事故磨損時期2023/9/2117磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念分為三段O1A、AB、BC三段斜率不同；說明曲線磨損曲線2023/9/2118磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念O1A段為初期磨損時期（磨合期）AB段曲線為正常磨損時期（穩(wěn)定磨損期）BC段曲線為事故磨損時期磨損曲線2023/9/2119磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念O1A段為初期磨損時期：磨損曲線急劇上升，組合機件具有較大磨損；加工表面的不平度受到破壞、擦傷或磨平為新的不平度；配合間隙由Smin增加S初，曲線在趨近A點處磨損速度逐漸降低。磨損曲線2023/9/2120磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念O1A段為初期磨損時期：新加工的零件表面呈尖峰狀態(tài)，使運轉(zhuǎn)初期摩擦副的實際接觸面積較小，單位接觸面積上的壓力較大，磨損較快。磨損曲線2023/9/2121磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念A(yù)B段為正常磨損時期：磨損曲線呈直線均勻上升，與水平線成α角；當(dāng)機件經(jīng)過t小時時，間隙增大到Smax，這個階段的長短代表零件的使用壽命的長短。磨損曲線2023/9/2122磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念BC段為事故磨損時期：磨損曲線急劇上升，磨損開始急劇增長，間隙超過最大允許極限間隙Smax。間隙過大增加了配合零件的沖擊作用，潤滑油膜被破壞，磨損激烈，產(chǎn)生振動、噪聲，機件處于危險狀態(tài)。磨損曲線2023/9/2123磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念注意：在初期磨損結(jié)束后，應(yīng)清洗零件，更換潤滑油，可以減少磨粒磨損，正常進入正常磨損。磨損曲線2023/9/2124磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念正常工作時間t1:磨損曲線上式中后者較前者相比數(shù)值很小，故：為磨損強度2023/9/2125磨損的典型曲線1.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念磨損曲線上式中Smax為一個極限值，不能增大，要延長機器的壽命，必須降低磨損強度。為磨損強度2023/9/21261.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念磨損曲線的結(jié)論：自然磨損：機件在正常的工作條件下,由于接觸表面不斷受到摩擦力作用而產(chǎn)生的逐漸而緩慢增長的磨損,磨損曲線呈平緩狀。此磨損是正常的、不可避免的。事故磨損：由于對機器檢修不及時或檢修質(zhì)量不高，或因機件結(jié)構(gòu)缺陷和材料質(zhì)量低以及嚴重違反操作規(guī)程以致造成機件間磨損而形成事故的現(xiàn)象。自然磨損不可避免，必須對機件采取有效措施，降低磨損強度，達到延長機器使用壽命的目的2023/9/2127零件常見的損壞類型機械磨損化學(xué)蝕損疲勞破壞蠕變損壞機械零件損壞類型的分析方法1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念2023/9/2128零件常見的損壞類型機械磨損化學(xué)蝕損疲勞破壞蠕變損壞1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施2023/9/2129機械磨損機械設(shè)備在運轉(zhuǎn)中，因機件間不斷地摩擦或因介質(zhì)的沖刷，其摩擦面逐漸產(chǎn)生磨損，造成機件幾何形狀的改變，降低強度，破壞了機械的正常工作條件，使機器喪失了原來的精度和功能。1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施影響機械磨損的因素和措施：潤滑表面加工質(zhì)量材料安裝檢修的質(zhì)量2023/9/2130潤滑摩擦面上的摩擦力P1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施干摩擦狀態(tài)下：鋼與鋼的摩擦系數(shù)f=0.18-0.45液體摩擦狀態(tài):鋼與鋼的摩擦系數(shù)f=0.001-0.003式中：f為摩擦系數(shù)P為摩擦面上的正壓力正壓力無法改變，只能減小f來減少磨損2023/9/2131表面加工質(zhì)量1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施一般情況下，表面加工粗糙，開始磨損快，過了磨合期，磨損會顯著下降并非加工表面越光滑越好，要根據(jù)實際情況選擇摩擦面的加工質(zhì)量過于光滑的摩擦面因潤滑油不能形成均勻的油膜，兩接觸面會發(fā)生粘結(jié)，使磨損變壞。機件經(jīng)過加工后，其摩擦表面不可能得到理想狀態(tài)，會留下切削工具的刀痕或砂輪磨削的痕跡而構(gòu)成的不平整度(粗糙度)2023/9/2132材料1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施材料的耐磨性取決于硬度和韌性。硬度表示金屬對其表面變形的抵抗能力，硬度過高脆性增加，表面顆粒易剝落。材料韌性可防止磨粒的產(chǎn)生，提高其耐磨性。增加材料的化學(xué)穩(wěn)定性也可以減少腐蝕磨損；增加材料本身的孔隙度可以蓄積潤滑油，減少機械磨損，提高耐磨性；通過熱處理可以使材料的機械性能提高。2023/9/2133安裝檢修的質(zhì)量1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施兩結(jié)合面不對中、配合表面不平以及軸承間隙調(diào)整的不合適，都會引起載荷在機器上不正確的分布或產(chǎn)生附加載荷，加速磨損。零件的正確安裝對機器的壽命影響很大2023/9/2134化學(xué)蝕損腐蝕的概念腐蝕的分類防腐蝕的方法1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施2023/9/2135腐蝕的概念1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施破壞總是從金屬表面開始，然后逐漸向內(nèi)深入，同時常常發(fā)生金屬表面的外形變化，金屬表面往往產(chǎn)生不規(guī)則的凹坑、斑點、潰瘍等破壞區(qū)域，被腐蝕金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔铮ㄍǔＪ茄趸锖蜌溲趸铮?，形成腐蝕產(chǎn)物并部分地附在金屬表面上。金屬由于外部介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞。腐蝕的特點冶金設(shè)備的腐蝕情況非常嚴重，且情況復(fù)雜！2023/9/21361.1機器的磨損規(guī)律1機械設(shè)備技術(shù)維護的基本概念腐蝕的分類：化學(xué)腐蝕：金屬和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。如：金屬在干燥高溫氣體中的腐蝕以及金屬在非電解質(zhì)溶液（潤滑油）中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬和介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。如：金屬在電解質(zhì)溶液（海水、大氣、土壤、酸、堿、鹽溶液等）中發(fā)生的腐蝕。電解質(zhì)具有導(dǎo)電性，腐蝕過程產(chǎn)生電流。電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕強烈，金屬的腐蝕主要是由于電化學(xué)腐蝕引起的。2023/9/2137防腐蝕的方法根據(jù)介質(zhì)選擇材料隔絕保護金屬法非金屬蓋層防護添加緩蝕劑電化學(xué)保護處理腐蝕介質(zhì)的防護法1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施2023/9/2138防腐蝕的方法1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施根據(jù)介質(zhì)選擇材料隔絕保護金屬法采取措施，使金屬表面形成耐腐蝕的覆蓋層，從而把金屬基體與周圍介質(zhì)離開，如鍍鋅、度鉻等添加緩蝕劑在腐蝕介質(zhì)中添加少量緩蝕劑，使金屬的腐蝕速度下降處理腐蝕介質(zhì)的防護法自腐蝕介質(zhì)中，將引起腐蝕的介質(zhì)去掉，從而達到防護的目的2023/9/2139防腐蝕的方法1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施非金屬蓋層防護涂料磚、板襯里硬（軟）聚氯乙烯玻璃鋼耐酸酚醛塑料2023/9/2140防腐蝕的方法1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施電化學(xué)保護電化學(xué)腐蝕是由于金屬在電解質(zhì)溶液中，分為陽極區(qū)和陰極區(qū)，存在一定電位差，組成腐蝕電池引起腐蝕。陰極保護：被保護金屬表面通以陰極直流電流，消除或減小金屬表面的腐蝕電池作用。陽極保護：被保護金屬表面通以陽極直流電流，使金屬表面生成鈍化膜，從而增大腐蝕的阻力。電化學(xué)保護是對被保護的金屬設(shè)備通以直流電流進行極化，以消除存在的電位差，使之當(dāng)處于某一電位時，被保護金屬達到腐蝕很小或無腐蝕狀態(tài)2023/9/2141疲勞破壞承受交變應(yīng)力作用的機件，不僅在小于材料的強度極限的應(yīng)力作用下，甚至常常小于彈性極限的應(yīng)力作用下也會逐漸破壞。1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施為防止和避免零件產(chǎn)生疲勞破壞，在零件的設(shè)計和加工中應(yīng)盡量避免和消除應(yīng)力集中的影響；正確選擇熱處理的方法以提高零件的疲勞極限；也可以通過機械的方法強化零件的表面質(zhì)量，在零件的表面形成殘余的壓縮應(yīng)力而提高零件的疲勞極限。在日常維護中對于處于交變應(yīng)力作用下的重要零件，應(yīng)實行定期更換，避免在生產(chǎn)中突然破壞，影響生產(chǎn)！2023/9/2142蠕變損壞零件在一定應(yīng)力的連續(xù)作用下，隨溫度的升高和作用時間的增加，將產(chǎn)生變形，隨變形的增加，零件會被破壞，溫度越高，變形越快，由于高溫下長時間變形的不斷增加，會使零部件破壞。1零件常見的損壞類型1.2零件常見的損壞類型及相應(yīng)措施為防止和避免零件產(chǎn)生蠕變破壞，對于經(jīng)常處于高溫和應(yīng)力作用下的零件，應(yīng)采用合適的耐熱合金鋼外，還應(yīng)采用減少工作機應(yīng)