第一章 机械设备技术维护的基本概念

1、2022-3-131内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古科技大学机械工程学院Inner Mongolia University of science and technology College of Mechanical and Engineering 第一章第一章 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念授课者授课者: :刘云峰刘云峰内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古科技大学机械工程学院2022-3-1321.1 机器的磨损规律1.2 零件常见损坏类型及相应措施目目 录录1 1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念2022-3-133为了保持设备的正常技术状态，最大可

2、能的延长其使用寿为了保持设备的正常技术状态，最大可能的延长其使用寿命所采取的各项技术措施；命所采取的各项技术措施；日常保养（预防故障）及时维修（排除故障）日常保养（预防故障）及时维修（排除故障）保证设备的正常运转、减少停工损失和维修费用保证设备的正常运转、减少停工损失和维修费用 、降低、降低产品成本、提高生产效率。产品成本、提高生产效率。含义含义 内容内容 意义意义1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念含义：含义： 内容：内容： 意义：意义： 2022-3-134摩擦磨损摩擦磨损1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概

3、念各类机器在工作时，其各零件相对运动的接触部分都存在着摩擦，摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。摩擦不仅消耗能量，而且使零件发生磨损，甚至导致零件失效。据统计，世界上1312的能源消耗在摩擦上，而各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一半以上。磨损是摩擦的结果 。2022-3-135摩擦及其分类摩擦及其分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时，两物体接触面间产生的阻碍物体运动的切向阻力称为摩擦力。这种在两物体接触区产生阻碍运动井消耗能量的现象，称为摩擦。 摩擦会造成能量损

4、耗和零件磨损，在一般情况下是有害的，因此应尽量减少摩擦。 2022-3-136摩擦及其分类摩擦及其分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦(如图所示)。2022-3-137摩擦及其分类摩擦及其分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念干摩擦：如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属，这两个物体直接接触时的摩擦称为干摩擦，如图所示。干摩擦状态产生较大的摩擦功耗及严重的磨损，因此应严

5、禁出现这种摩擦。 2022-3-138摩擦及其分类摩擦及其分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念边界摩擦两摩擦表面被吸附在表面的边界膜(油膜厚度小于1m)隔开，使其处于干摩擦与液体摩擦之间的状态，这种摩擦称为边界摩擦。2022-3-139摩擦及其分类摩擦及其分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念液体摩擦两摩擦表面不直接接触，被油膜(油膜厚度一般在1.52m以上)隔开的摩擦称为液体摩擦。2022-3-1310摩擦及其分类摩擦及其分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器

6、的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念混合摩擦在实践中有很多摩擦副处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为混合摩擦。2022-3-1311磨损及其过程磨损及其过程1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。磨损量可以用体积、质量或厚度来衡量 机械零件严重磨损后，将降低机器的工作效率和可靠性，使机器提早报废。磨损也并非全都是有害的，工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。过程分

7、为三个阶段：初期磨损时期正常磨损时期事故磨损时期2022-3-1312磨损的分类磨损的分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。磨粒磨损磨粒磨损：由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。2022-3-1313磨损的分类磨损的分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念粘着磨损：当摩擦

8、副受到较大正压力作用时，由于表面不平，其顶峰接触点受到高压力作用而产生弹、塑性变形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、温升后使金屑的顶峰塑性面牢固地粘着并熔焊在一起，形成冷焊结点。在两摩擦表面相对滑动时，材料便从一个表面转移到另一个表面，成为表面凸起，促使摩擦表面进一步磨损。这种由于粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。粘着磨损2022-3-1314磨损的分类磨损的分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念发生区域：气缸套与活塞环、曲轴与轴瓦、轮齿啮合表面等。预防措施：合理选用配对材料（选择异种金属），采用表面处理（如表面热处理、喷镀、化学处理

9、等），限制摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等。粘着磨损2022-3-1315磨损的分类磨损的分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念疲劳磨损（点蚀）：两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接表层金属脱落，形成许多月牙形的浅坑这种现象称为疲劳磨损，也称点蚀。疲劳磨损2022-3-1316磨损的分类磨损的分类1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念

10、机械设备技术维护的基本概念腐蚀磨损：在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀磨损等。腐蚀也可以在没有摩擦的条件下形成，这种情况常发生于钢铁类零件，如化工管道、泵类零件、柴油机缸套等。腐蚀磨损2022-3-1317磨损及其过程1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念过程分为三个阶段：初期磨损时期正常磨损时期事故磨损时期2022-3-1318磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设

11、备技术维护的基本概念分为三段O1A、AB、BC三段斜率不同；说明曲线磨损曲线2022-3-1319磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念O1A段为初期磨损时期（磨合期）AB段曲线为正常磨损时期（稳定磨损期）BC段曲线为事故磨损时期磨损曲线2022-3-1320磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念O1A段为初期磨损时期：磨损曲线急剧上升，组合机件具有较大磨损；加工表面的不平度受到破坏、擦伤或磨平为新的不平度；配合间隙

12、由Smin增加S初，曲线在趋近A点处磨损速度逐渐降低。磨损曲线2022-3-1321磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念O1A段为初期磨损时期：新加工的零件表面呈尖峰状态，使运转初期摩擦副的实际接触面积较小，单位接触面积上的压力较大，磨损较快。磨损曲线2022-3-1322磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念AB段为正常磨损时期：磨损曲线呈直线均匀上升，与水平线成角；当机件经过t小时时，间隙增大到Smax，这个阶

13、段的长短代表零件的使用寿命的长短。磨损曲线2022-3-1323磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念BC段为事故磨损时期：磨损曲线急剧上升，磨损开始急剧增长，间隙超过最大允许极限间隙Smax。间隙过大增加了配合零件的冲击作用，润滑油膜被破坏，磨损激烈，产生振动、噪声，机件处于危险状态。磨损曲线2022-3-1324磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念注意：在初期磨损结束后，应清洗零件，更换润滑油，可以减少磨粒磨损

14、，正常进入正常磨损。磨损曲线2022-3-1325磨损的典型曲线磨损的典型曲线maxmax11tanttanSSSSBDtAD初初1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念正常工作时间t1:磨损曲线max111tantansSttttt 初上式中后者较前者相比数值很小，故：maxtanSt tan为磨损强度2022-3-1326磨损的典型曲线磨损的典型曲线1.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念磨损曲线上式中Smax为一个极限值，不能增大，要延长机器的寿命，必须降低磨损强度。m

15、axtanSttan为磨损强度2022-3-13271.1 1.1 机器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念磨损曲线的结论：磨损曲线的结论：自然磨损：机件在正常的工作条件下,由于接触表面不断受到摩擦力作用而产生的逐渐而缓慢增长的磨损,磨损曲线呈平缓状。此磨损是正常的、不可避免的。事故磨损：由于对机器检修不及时或检修质量不高，或因机件结构缺陷和材料质量低以及严重违反操作规程以致造成机件间磨损而形成事故的现象。自然磨损不可避免，必须对机件采取有效措施，降低磨损强度，达到延长机器使用寿命的目的2022-3-1328零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型机械磨

16、损化学蚀损疲劳破坏蠕变损坏机械零件损坏类型的分析方法机械零件损坏类型的分析方法1.2 1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念2022-3-1329零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型机械磨损化学蚀损疲劳破坏蠕变损坏1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施2022-3-1330机械磨损机械磨损机械设备在运转中，因机件间不断地摩擦或因介质的冲刷，其摩擦面逐渐产生磨损，造成机件几何形状的改变，降低强度，破坏了机械的正常工作条件，使机器丧失了原来的精度和

17、功能。1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施影响机械磨损的因素和措施：润滑 表面加工质量 材料 安装检修的质量2022-3-1331润滑润滑摩擦面上的摩擦力P1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施干摩擦状态下：钢与钢的摩擦系数f=0.18-0.45液体摩擦状态:钢与钢的摩擦系数f=0.001-0.003Pf Q式中：f为摩擦系数P为摩擦面上的正压力正压力无法改变，只能减小f来减少磨损2022-3-1332表面加工质量表面加工质量1 1 零件常见的损坏类型零

18、件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施一般情况下，表面加工粗糙，开始磨损快，过了磨合期，磨损会显著下降并非加工表面越光滑越好，要根据实际情况选择摩擦面的加工质量过于光滑的摩擦面因润滑油不能形成均匀的油膜，两接触面会发生粘结，使磨损变坏。机件经过加工后，其摩擦表面不可能得到理想状态，会留下切削工具的刀痕或砂轮磨削的痕迹而构成的不平整度(粗糙度)2022-3-1333材材 料料1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施材料的耐磨性取决于硬度和韧性。硬度表示金属对其表面变形的抵抗能力，硬度过高

19、脆性增加，表面颗粒易剥落。材料韧性可防止磨粒的产生，提高其耐磨性。增加材料的化学稳定性也可以减少腐蚀磨损；增加材料本身的孔隙度可以蓄积润滑油，减少机械磨损，提高耐磨性；通过热处理可以使材料的机械性能提高。2022-3-1334安装检修的质量安装检修的质量1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施两结合面不对中、配合表面不平以及轴承间隙调整的不合适，都会引起载荷在机器上不正确的分布或产生附加载荷，加速磨损。零件的正确安装对机器的寿命影响很大2022-3-1335化学蚀损化学蚀损腐蚀的概念腐蚀的分类防腐蚀的方法1 1 零件常见的损坏

20、类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施2022-3-1336腐蚀的概念腐蚀的概念1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施破坏总是从金属表面开始，然后逐渐向内深入，同时常常发生金属表面的外形变化，金属表面往往产生不规则的凹坑、斑点、溃疡等破坏区域，被腐蚀金属转变为化合物（通常是氧化物和氢氧化物），形成腐蚀产物并部分地附在金属表面上。金属由于外部介质的化学作用或电化学作用而引起的破坏。腐蚀的特点腐蚀的特点冶金设备的腐蚀情况非常严重，且情况复杂！2022-3-13371.1 1.1 机

21、器的磨损规律机器的磨损规律1 机械设备技术维护的基本概念机械设备技术维护的基本概念腐蚀的分类：腐蚀的分类：化学腐蚀：金属和介质发生化学反应而引起的腐蚀。如：金属在干燥高温气体中的腐蚀以及金属在非电解质溶液（润滑油）中的腐蚀。电化学腐蚀：金属和介质发生电化学反应而引起的腐蚀。如：金属在电解质溶液（海水、大气、土壤、酸、碱、盐溶液等）中发生的腐蚀。电解质具有导电性，腐蚀过程产生电流。电化学腐蚀比化学腐蚀强烈，金属的腐蚀主要是由于电化学腐蚀引起的。2022-3-1338防腐蚀的方法防腐蚀的方法根据介质选择材料隔绝保护金属法非金属盖层防护添加缓蚀剂电化学保护处理腐蚀介质的防护法1 1 零件常见的损坏类

22、型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施2022-3-1339防腐蚀的方法防腐蚀的方法1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施根据介质选择材料隔绝保护金属法采取措施，使金属表面形成耐腐蚀的覆盖层，从而把金属基体与周围介质离开，如镀锌、度铬等添加缓蚀剂在腐蚀介质中添加少量缓蚀剂，使金属的腐蚀速度下降处理腐蚀介质的防护法自腐蚀介质中，将引起腐蚀的介质去掉，从而达到防护的目的2022-3-1340防腐蚀的方法防腐蚀的方法1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型

23、及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施非金属盖层防护涂料砖、板衬里硬（软）聚氯乙烯玻璃钢耐酸酚醛塑料2022-3-1341防腐蚀的方法防腐蚀的方法1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施电化学保护电化学腐蚀是由于金属在电解质溶液中，分为阳极区和阴极区，存在一定电位差，组成腐蚀电池引起腐蚀。阴极保护：被保护金属表面通以阴极直流电流，消除或减小金属表面的腐蚀电池作用。阳极保护：被保护金属表面通以阳极直流电流，使金属表面生成钝化膜，从而增大腐蚀的阻力。电化学保护是对被保护的金属设备通以直流电流进行极化，以消除存在的电位差，使之当处于

24、某一电位时，被保护金属达到腐蚀很小或无腐蚀状态2022-3-1342疲劳破坏疲劳破坏承受交变应力作用的机件，不仅在小于材料的强度极限的应力作用下，甚至常常小于弹性极限的应力作用下也会逐渐破坏。1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施为防止和避免零件产生疲劳破坏，在零件的设计和加工中应尽量避免和消除应力集中的影响；正确选择热处理的方法以提高零件的疲劳极限；也可以通过机械的方法强化零件的表面质量，在零件的表面形成残余的压缩应力而提高零件的疲劳极限。在日常维护中对于处于交变应力作用下的重要零件，应实行定期更换，避免在生产中突然破坏，影响生产！2022-3-1343蠕变损坏蠕变损坏零件在一定应力的连续作用下，随温度的升高和作用时间的增加，将产生变形，随变形的增加，零件会被破坏，温度越高，变形越快，由于高温下长时间变形的不断增加，会使零部件破坏。1 1 零件常见的损坏类型零件常见的损坏类型1.2 零件常见的损坏类型及相应措施零件常见的损坏类型及相应措施为防止和避免零件产生蠕变破坏，对于经常处于高温和应力作用下的零件，应采用合适的耐热合金钢外，还应采用减少工作机应力的防护法，通过计算保证其使用期限内不产生不允许的