《机械设备》PPT课件.ppt

,机械设备维修 与安装,绪论 第一章 故障理论概述 第二章 摩擦学概论 第三章 失效理论概述 第四章 机械设备的老化 第五章 可靠性理论概述 第六章 维修性理论概述,第七章 机械设备的极限技术状态 第八章 维修前的准备工作 第九章 机械零件的修复技术 第十章 典型零部件的修复 第十一章 机械设备的装配,绪论 影响零件寿命的原因：磨损，腐蚀，刮伤，氧化，老化，人为因素 维修的场合：备件昂贵，无备件 维修的优点：1、延长寿命 2、维持生产 3、提高效能 4、节约能源 5、报废设备再生,一、维修的概念 1、维修的概念 为了保持或恢复其完成规定的功能的能力而采取的技术管理措施。 2、含义 维护：对机械设备清扫、检查、清洗、润滑、坚固、调整和防腐，也叫保养。 三级保养制度：日常保养、一级保养、二级保养,修理：当设备出现故障或技术状态达到某一临界值时，为恢复其规定性能和完好状态而进行的活动。 分类：恢复性修理 改善性修理：故障率较高的部位进行改进 3、维修的目标 最少的消耗，最少的经济，最少的时间，最高的修复率。,4、维修发展 事后排除-事前故障预防 维修从排除故障-通过维修提高设备的利用率 维修进入系统的，定量的、科学的阶段，不是分散的，经验的阶段,二、维修理论 维修理论：是研究机械设备故障的产生、预防和修复理论 组成：1、维修设计理论：保证在刚发生故障时，甚至未出现故障时就可以预防 2、维修技术理论： （1）分析技术理论：维修作业分析，维修级别分析、现场损伤评估、寿命周期预测 （2）作业技术理论：故障诊断，失效分析，修复技术、表面工程技术。 （3）维修管理理论：对人财物进行规划，组织和协调 主要包括维修方针，维修方法的选择，维修人员的确定，经济管理、信息管理、器材管理、质量管理。,三、维修技术 是制造技术的延伸。 维修的特性：现场实践性，选择性，经济性，简便性和专业性 最重要的是修复技术，合理的选择对于维修的目标能否完成关键,四、维修创新 传统维修技术发生变化 原样修复-改进性维修 被动修复-全程维修 用后丢弃-再制造 状态监测故障诊断 表面工程,第一章 故障理论概述 第一节 概 念 一、定义 故障是指整机或零部件在规定的时间和使用条件下不能完成规定的功能，或各项技术经济指标偏离了它的正常状况。 例如：某些零部件损坏、磨损超限、焊缝开裂，螺栓松动，使工作能力丧失；发动机的功率降低；,注意： (1)规定的对象 它是指一台单机、或幽某些单机组成的系统、或机械设备上的某个零部件。 (2)规定的时间 (3)规定的条件 。 (4)规定的功。 (5)一定的故障程度 故障的定义“故障是不合格的状态”。,二、模式 1、定义 机械设备的故障必定表现为一定的物质状况及特征，它们反映出物理、化学的异常现象，并导致功能的丧失。这些物质状况的特征称故障模式，需要通过人的感官或测量仪器得,2、分类 1)属于机械零部件材料性能方面的故障：包括疲劳、断裂、裂纹、蠕变、过度变形、材质劣化等。 2)属于化学、物理状况异常方面的故障：包括腐蚀、油质劣化、绝缘绝热劣化、导电导热劣化、溶融、蒸发等。 3)属于机械设备运动状态方面故障：包括振动、渗漏、堵塞、异常噪声等 4)多种原因的综合表现：如磨损等,三、性质 1、层次性：设备可以分为若干个部分，对应也会出现相应的故障 2、相关性：某层次发生故障时，相关的层次也可能发生故障，不同层次也可能出现故障 3、延时性；随时间故障是恶化的 4、不确定性：发生时间等到具有不确定性 5、修复性：故障是可以修复的，包括更换。,四、分类 一、临时性故障 它多半由机槭_设备的外部原因引起的倒如：工人误操作、气候变化运输条件中断、环境设施不良等造成。当这些外部干扰消除后运转即可正常。但临时性故障能导致永久性故障。 二、永久性故障 (一)按故障发生时间分 1早发性故障 2突发性故障,3渐进性故障 因机械设备技术特性参数的劣化过程，包括腐蚀、磨损、疲劳、老化等。逐渐发展而成的。 特点是故障发生的概率与使用时间有关，设备有效寿命的后期表现出来。故障一经发生，就标志着寿命的终结。大部分机械设备的故障都属于这一类。,(二)按故障表现形式分 1功能故障 机械设备应有的工作能力或特性降低，不能工作，即丧失了它应有的功能，称功能故障。 这类故障可通过操作者的直接感受或测定其输出参数而判断。例如关键零件坏了、精度丧失、传动效率降低，速度达不到标准值，使整机不能工作；生产率达不到规定的指标等。,2潜在故障 故障逐渐发展，但尚未在功能方面表现出来，却又接近萌发的阶段。当这种情况能够鉴别时，即认为也是一种故障现象，称潜在故障。 例如零件在疲劳破坏过程中，其裂纹的深度接近于允许的临界值时，便认为存在潜在故障。,(三)根据故障产生的原因分 1人为故障 由于在设计、制造、大修、使用、运输、管理等方面存在问题，使机械设备过早地丧失了它应有的功能，称人为故障。 分为：错用性故障，这是指机械设备没有按照原设计规定的条件运转，超载、超速、超时，工作条件发生未料及的恶化等原因导致的故障。固有薄弱性故障，它来源于机械设备本身，如设计不当、制造工艺差、材料低劣等，是固有薄弱性环节构成故障患患或故障诱发因素。,2自然故障 机械设备在其使用和保有期内，因受到外部或内部各种不同的自然因素影响而引起的故障都属于自然故障。 例如正常情况下的磨损、断裂、腐蚀、变形、蠕变、老化等损坏形式。,(四)按故障造成后果分 1致命故障 导致人身伤亡，引起机械设备报废或造成重大经济损失的故障。例如机架或机体断离、车轮脱落、发动机总威报废等。 2严重故障 指严重影响机械设备正常使用，在较短的有效时间内无法排除的故障例如发动机烧瓦、曲轴断裂、箱体裂纹、齿轮损坏等。,3一般故障 明显影响机械设备正常使用，在较短的有效时间内可以排除的故障。例如传动带断裂、操纵手柄损坏、板金件开裂或开焊、电器开关损坏等。 4轻度故障 轻度影响机械设备正常使用，能在日常保养中用随机工具轻易排除的故障。如轻微渗漏、一般紧固件松动等。,第二节 故障特征量的描述,一、故障概率 1、特点： （1）机械设备发生故障的可能性也随时间的推迟而增大，它是时间的函数。 （2）故障发生具有随机性，都很难预料它的确切发生时间，因而故障可用概率表示。 （3）单位时间内发生故障的概率。它是单调增函数。,当T=o时，即F(0)=0 当T=时，即F()=l 二、故障率 1、概念 故障率是指在每一个时间增量里产生故障的次数，或在时间f之前尚未发生故障，而在随后的时间内可能发生故障的条件概率，,2、分类 根据不同的变化规律，故障率可分为四种类型。 （1）常数型 (2)负指数型 (3)正指数型 又称渐增型。,2、分类 根据不同的变化规律，故障率可分为四种类型。 （1）常数型 (2)负指数型 (3)正指数型 又称渐增型。,4浴盆曲线型 浴盆曲线型是最常见的一种故障率类型 1)早期故障期量 设备安装试车后，经过磨合、调整将正常工作阶段。若进行大修或技术改造后，早期故障期将再次出现。 2)随机故障期 是机械设备的最佳工作期。 3)耗损故障期，为两次大修间的正常工作时间。在这一时期出现前进行预防维修，或在这一时期刚出现时就进行小修，防止故障大量出现，降低故障率和减少维修工作量。,三、平均故障间隔时间(MTBF) 1、定义： 修复的机械设备和零部件在相邻两次故障间隔内正常工作时的平均时间。 2、例题：某机械设备第一次工作了1000h后发生故障，第二次工作了2000h后发生故障，笫三次工作到2400h之后又发生故障，则该机械设备平均故障间隔时间为 (1 000+2000+2400)h3=1800h 3、意义 平均故障间隔时间越长，说明愈可靠。 四、平均无故障工作时间（MTTF） 零件从开始使用到发生故障的平均时间，也称平均无故障时间,第三节 故障理论,内容和组成 故障理论揭示了机械设备在使用过程中的运动规律，它包括故障统计分析即故障宏观理论和故障物理分析即故障微观理论。,一、故障统计分析 1、特点： 故障统计分析可以对机械设备的结局作出规律性的大致描述，提供信息，反映主要故障问题，但不能揭示事物的根本性质。 2、组成： 故障坑计分析包括故障的分类、故障分布和特征量，故障的逻辑决断等,二、故障物理分析 1、内容 以机械设备在各种不同使用条件下发生的各种故障为研究对象，用先进的测试技术和理化方法从微观和亚微观的角度分析研究故障从发生、发展到形成的过程，故障的机理、形态、规律及其影响因素。,2、组成 故障物理分析包括故障机理和故障形态两个方面。 （1）故障机理是研究机械设备发生故障的原因及其发展规律，即劣化理论。一般表现为断裂、磨损、变形、疲劳、腐蚀和氧化等。 （2）故障形态的研究，是把故障机理和故障分析的研究，归结到故障的具体形态、类型和模式上。在大量统计和分析研究的基础上，用故障单元的外部特征作为判断故障内在联系的依据，具有鲜明的直观,二、故障规律 从机械设备使用者的角度出发，对于曲线表示的早期故障率，由于出厂前已进行了调整，可认为已基本消除，不必考虑；随机故障通常容易排除，且一般不决定机械设备的寿命唯有耗损故障才是影响有效寿命的决定性因素，因而是主要研究对象。 三、故障产生的主耍原因及主要内容 故障产生的主要原因及主要内容见表12。,第四节 故障诊断简介 定义： 机械设备出现故障后，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，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，做出决策，清除故障隐患，防止事故的发生，这就是故障诊断,一、诊断技术的原理 在机械设备中，运用诊断手段获取各种信息，反映它的技术状况。当参数超越一定范围，就有故障的征兆。 例如：某机械运转的噪声，当机械中的某些配合件因磨损等原因引起配合间隙增大时，就会出现冲击和振动，从而使噪声进一步增大。所以，噪声反应了故障的征兆。,二、诊断技术的分类 (1)功能和运行诊断 (2)直接和间接诊断 (3)常规和特殊诊断 (4)简易和精密诊断 (5)定期诊断和在线监控 定期诊断是每隔一定的时间对机械设备的各规定部位进行,三、诊断技术的环节 (一)信号采集 1直接观察 根据决策人的知识和经验对机械设备的运行状态作出判断的方法， 2性能测定。 通过对功能进行测定取得信息，主要有振动、声音、光、温度、压力、电参数、表面形貌、污染物情况等。 3.残余物分析,5油样分析 由于在油中带有大量的零部件磨损状况的信息，所阻通过对油样的分析可间接监测磨损的类型和程度，判断磨损的部位，找出磨损的原因，进而预测寿命，为维修提供依据。例如，在活塞式发动机中，当油液中锡的含量增高时，可能表明轴承处于磨损的早期阶段；铝的含量增高划表明活塞磨损。,4温度测量 (1)接触式传感器 通过与被测对象的接触，由传感器感温元件的温度反映出测温对象的温度。 (2)非接触式传感器 这类仪器是利用热辐射与绝对温度的关系来显示温度。如光学高温计辐射高温计、红外测量仪、红外热像仪等。 (3)温度指示漆、粉笔、带和片 它们的工作原理是从漆、粉笔、带和片的颜色变化来反映温度变化。测温方法精度不高，相当方便,常用的油样分析方法 (1)磁塞分析法 将一-枝带磁性的油塞安置在润滑油路的适当部位，利用磁性收集油中的磨损残渣，借助读数显微镜或直接用人的眼睛，观察残渣的大小、数量、形状和特点，来判断磨损状态。 磁塞检查的效果取决于残渣被磁塞捕捉到的机会和磨损状况两个方面。磁塞应安放于润滑油的主要通道上并具有足够大的磁场强度。 适用于对带磁性的材料进行分析，其残渣50微米以上 。,(2)光谱分析法 它能检测出铅、铁、铬、银、铜、锡、镁、铝和镍等金属元素。运用原子吸收光谱或原子发射光谱分析润滑油中各种金属的含量和戚分定量地判断磨损程度。 1)原子发射光谱(AES)分析法 油样在高温状态下用带电粒子撞击(一般用电火花)，使之发射出代表各元素特征的各种被长的辐射线。 2)原子吸收光谱(AAS)分析法 利用处于基态的原子可以吸收相同原子发射的相同波长的光子能营而受激的原理。 由于光谱分析法本身的限制，不能给出磨损残渣的形貌细节，而分析的残渣一般只能小于2微米。,(3)铁谱分析法 铁谱分析方法如下： 1)分离磨损微粒制成铁谱片 2)检测和分析铁谱片。 光谱和铁谱分析法能获得较多的磨损信息，有很好的检测效果。但均需使用价格昂贵的仪器，并需熟练人员进行操作推广应用受到一定限制。,6频闪观察法 频闪观测仪，利用人跟具有视觉停留的特点，对准所要观测的运动零部件，使闪光的次数与机件的转速或往复次数一致，对能看到的部位产生了停止不动的印象 7泄漏检测 - (1)皂液检测法 将皂洲涂抹在检测部位上，通过观察皂泡的生成速度、太小和位置进行检测方法。但受环境温度和泄漏部位能否便于检测的制约。,(2)声学法 检测方法的缺点是滤除环境噪声的干扰。使灵敏度降低