起重机械检验员取证培训-宋世军-专业基础知识-1-2014-1

1、起重机械检验员取证培训起重机械专业基础起重机械专业基础山东建筑大学 宋世军2014-10-23 8:30am-12:00am6h目录 力学知识 金属材料和热处理知识 液压与气压传动 焊接 无损检测-1h 机械零件与传动-1h 防爆基础-0.5h无损检测概述 无损检测的目的：无损检测技术(Non-Destructive Testing technology，简称 NDT)，该技术能在不损坏试件的前提下，对试件不损伤使用性能与形状的条件下进行检查和测试，为控制产品质量、改进制造工艺，保证材料、提高产品的使用可靠性，以及在降低制造成本、提高使用效率等诸多方面提供了有效地手段，达到提高经济效益、节省材

2、料和能源消耗的目的。 无损检测的定义：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。 常用的几种无损检测方法有：射线检测(Radiography Testing，简称 RT)；超声波检测(Ultrasonic Testing，简称 UT)；磁粉检测(Magnetic Testing，简称 MT)；渗透检测(Penetrate Testing，简称 PT)等。是应用较广泛的探测缺陷的方法，这四种方法仍是当前特种设备制造质量检验和在用检验最常用的无损检测方法：其中 RT 和 UT 主要用于探测内部缺陷，MT 和 P

3、T 主要用于探测试件表面缺陷。常用无损检测技术无损检测新技术简介常用无损检测技术 射线检测 超声波检测 磁粉检测 渗透检测射线检测 射线照相法是指用 X 射线或 Y 射线穿透试件，以胶片作为记录信息器材的无损的检测方法，该方法是最基本，应用最广泛的一种射线检测方法。 射线照相法的原理 射线检测设备X 射线检测机；高能射线检测设备(包括高能直线加速器、电子回旋加速器)； 射线检测机三大类。X 射线检测机管电压在 450kV 以下。高能加速器的电压一般在2MeV24MeV，而 射线检测机的射线能量取决于放射性同位素。X 射线检测机可分为携带式，移动式两类。移动式 X 射线机用在透照室内的射线检测，

4、它具有较高的管电压和管电流。管电压可达 450kV，管电流可达 20mA，最大穿透厚度约 lOO 毫米，它的高压发生装置、冷却装置与 X 射线机头都分别独立安装，X 射线机头通过高压电缆与高压发生装置连接。机头可通过带有轮子的支架在小范围内移动，也可固定在支架上。携带式 X 射线机主要用于现场射线照相，管电压一般小于 320kV，最大穿透厚度约 50 毫米。其高压发生装置和射线管在一起组成机头，通过低压电缆与控制箱连接，X 射线机主要由机头、高压发生装置、供电及控制系统、冷却和防护设施四部分组成。高能射线检测设备为满足大厚度工件射线检测的要求，制造出了直线加速器、电子回旋加速器等各种高能 X

5、射线装置，使得对钢件的检测厚度扩大到 500 毫米。其中直线加速器可产生大剂量射线，检测效率高，透照厚度大，目前应用最多。 射线检测机 射线检测机因射线源体积小，可在狭窄场地、高空、水下工作，并可全景曝光等特点，已成为射线检测重要组成部分。由射线源、盛装源容器、操作机构、支撑和移动机构四部分组成。常用 源有钴60Co、銠192lr、硒75Se 等，源由不锈钢外壳严密封装，并与操作机构的导索牢固连接，通过电动或手动机构拖动导索的进退，实现对源由存储容器到工作位置的传递。源的尺寸与源的强度和比活度有关。射线照相工艺要点1、透照方式：按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系，透照方式分为纵缝透照法、外

6、透法的优点是操作比较方便，内透法的优点是透照厚度差小，而双壁单影法用于小直径的容器或大口径管道焊缝，双壁双影法则适用于 89 毫米以下管子的对接环焊缝射线的安全防护射线防护，就是在尽可能的条件下采取各种措施。在保证完成射线检测任务的同时，使操作人员接受的剂量当量不超过限值,并且应尽可能的降低操作人员和其他人员的吸收剂量。常用防护措施如下：超声波检测 超声波检测是利用材料自身或缺陷的声学特性对超声波传播的影响，来检测材料缺陷或某些物理特性的一种无损检测方法。 超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷它的应用十分广泛。超声波是频率高于 20 千赫的机械波。在超声检测中常用的频率为 0.520 兆赫，其

7、中用得最多的是 l5 兆赫。 超声波检测方法很多，但最常用的是脉冲反射波检测法。超声波信号的显示方式，用得最多而且较为简洁的是 A 型显示超声波检测 超声波的发生及其性质 声速 分贝 界面的反射和透射 小物体上的超声波反射 超声波检测的原理 试块 超声波检测的特点超声波的发生和接收超声波是一种机械波。机械波由机械振动产生，其必要的两个条件：一是振动源，二是传播介质。通常产生超声波检测用的高频超声波，采用压电换能器。压电晶体材料主要成分为石英、钛酸钡等，它们具有压电效应和逆压电效应，可以将电振动转换成机械振动，也能将机械振动转换成电振动。能在一定频率下共振的晶片，晶片在高频电压作用下其厚度方向会

8、产生伸缩(振动)，这样就把电振动转换成了机械振动。这种机械振动传到介质中产生超声波并传播到被检物中去。反之，将高频机械振动传到晶片上时，晶片就被振动，在晶片两电极之间就会产生频率与超声波相等、强度与超声波成正比的高频电压。这个高频电压经放大，这就是超声波的接收。通常在超声波检测中只使用一个晶片，这个晶片既作发射又作接收，可由超声波检测仪器的同步电路来控制它的发射或接收状态。 超声波的种类声速声速是由传播介质的弹性系数、密度以及声波的种类决定的，它与频率和晶片没有关系。声波在介质中是以一定的速度传播的，如空气中的声速为 340 米秒，水中的声速为 1500 米秒钢中纵波的声速为 5900 米秒，

9、横波的声速为 3230 米秒，表面波的声速为 3007 米秒。分贝界面的反射和透射当超声波传到缺陷或者被检物底面等两种不同声阻抗的物质组成的界面时，会发生反射垂直入射时的反射和透射当超声波垂直传入到界面上时，一部分超声波被反射，而剩余的部分就穿透过去，两者的比率取决于两种介质的声阻抗。例如当钢中的超声波传到底面遇到空气界面时，由于空气与钢的声速和密度相差很大，超声波在界面上近 100地被反射，几乎完全不会传到空气中，但钢同水接触时，则有 88的声能被反射，而近 12的声能穿透进入水中。因此在检测时必须在探头与工件之间施加机油、水等耦合剂。斜射时的反射和折射当超声波斜射到界面上时，在界面上会产生

10、反射和折射。如果介质为液体、气体时，反射波和折射波都是纵波。若在弹性介质中传播的超声波遇到异质界面时会发生反射与折射，并有波型转换发生。在超声波检测中利用超声波在界面上的折射特性主要用于达到波型转换的目的，例如把一般压电晶体产生的纵波转换成横波、瑞利波、兰姆波等，以适应不同工件及不同情况下的检测，其转换条件与界面两侧介质的声速比(折射率)和入射、折射角度(正弦函数)相关。小物体上的超声波反射当超声波碰到缺陷时，会反射和散射。可是，如果缺陷的尺寸小于波长的一半时，由于衍射，波就会绕过缺陷传播，这样波的传播就与缺陷的存在与否没有关系了。因此在超声波检测中缺陷尺寸的检出极限约为超声波波长的一半。超声

11、波检测的原理在超声检测中有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反射法，有根据缺陷的阴影来判断缺陷情况的穿透法，还有由被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判断板厚的共振法。目前用得最多的方法是脉冲反射法。脉冲反射法在垂直检测时用纵波，在斜入射检测时用横波。把超声波射入被检物的一面，然后在同一面接收从缺陷处反射回来的回波，根据回波情况来判断缺陷的情况。垂直检测法垂直检测法的原理如图 4.10 所示.当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时。晶片振动产生超声波脉冲如果被检物是钢工件的话，超声波以 5900 米形的固定速度在钢工件内传播，超声碰到缺陷时，一部分从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声

12、波继续前进，一直到被检物底面才反射回来。因此，缺陷处反射的超声波先回到晶片，底面反射后回到晶片。回到晶片上的超声波被转换成高频电通过接收、放大进入示波器，示波器将缺陷回波和底面回波显示在荧光屏。斜射检测法在斜射法检测中，由于超声渡在被检物中是斜向传播的，超声波是斜向射到底面，所以不会有底面回波。因此，不能再以底面回波来对缺陷进行定位。而要知道缺陷位置，需要用适当的标准试块来把示波管横坐标调整到适当状态。通常采用 CSKIA 和横孔试块来进行调整。横波检测中的位置不仅决定于声程 w，还取决于折射角度 ，所以横渡检测中扫描线的调节比纵波要复杂，这是横波检测中一个重要的不可缺少的步骤。试块 试块的种

13、类磁粉检测描述磁场的几个物理量磁场强度 H磁感应强度 B磁导率 铁磁材料的磁化曲线磁粉检测原理试件中缺陷造成的不连续性使磁力线畸变，由于缺陷中空气介质的磁导率远远低于试件的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分逸出工件的表面后再进入工件，形成了一个磁场，称漏磁场。此时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，称其为磁痕，从而使缺陷显现、放大。但当缺陷方向平行于磁力线的传播方向时，磁力线的传播不会受到影响这时缺陷也不可能检出。影响漏磁场的几个因素1. 外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也越大；2. 在一定外加磁场强度下，材料的磁导率越高，工件越易被磁化

14、，材料的磁感应强度越大，漏磁场强度也越大；3. 当缺陷的延伸方向与磁力线的方向成 90度 时由于缺陷阻挡磁力线穿过的面积最大，形成的漏磁场强度也最大。随着缺陷的方向与磁力线的方向从 90度逐渐减小(或增大)漏磁场强度明显下降；因此，在磁粉检测时，通常需要在两个（两次磁力线的方向互相垂直)或多个方向上进行磁化；4. 随着缺陷的埋藏深度增加溢出工件表面的磁力线迅速减少。缺陷的埋藏深度越大，漏磁场就越小。因此，磁粉检测只能检测出铁磁材料制成的工件表面或近表面的裂纹及其它缺陷。磁粉检测设备器材磁粉检测机可分为固定式、移动式、携带式三类。最常见的固定式检测设备是卧式检测机，设有放置工件的床身，可进行包括

15、通电法，中心导体法，线圈法等多种磁化方法，配置了退磁装置和磁悬液搅拌喷洒装置，紫外线灯，最大磁化电流可达数十千安培，主要用于中小型工件检测。大量在现场使用的是便携式检测仪，它体积小、重量轻，适合用于大型工件局部和焊缝的检测，最常使用的是电磁轭检测仪。电磁轭检测仪是一个绕有线圈的 U 型铁芯，当线圈中通过电流，铁芯中产生大量磁力线，磁轭放在工件上，两极之间的工件局部被磁化，轭铁两极可做成活动式的，极间距和角度可调。灵敏度试片灵敏度试片用于检查磁粉检测设备、磁粉、磁悬液的综合性能。灵敏度试片通常是由一侧刻有一定深度的直线和圆形人工槽的薄铁片制成，A 型试片由 100 微米厚的软磁材料制成，见图 4

16、.20。型号有 l5/100、25/100、30/100 三种。数字含义为：分子分别表示槽深 15 微米、分母表示片厚 100 微米。磁粉和磁悬液磁粉检测工艺要点磁化方法磁粉检测方法分类磁粉检测方法有多种分类方式，先磁化，后施加磁粉和检验的方法称为剩磁法。后者只适用于剩磁很大的硬磁材料。按使用的电流种类可分为交流法、直流法两大类。交流电因有集肤效应，对表面缺陷检测灵敏度较高。按施加磁粉的方法分类可分为湿法和干法其中湿法采用磁悬液，干法则直接喷洒干粉。前者适宜检测表面光滑的工件上的细小缺陷，后者多用于粗糙表面。磁粉检测的一般程序检测操作包括以下几个步骤：预处理、磁化和施加磁粉、观察、记录以及后处

17、理(包括退磁)等。渗透检测 渗透检测的基本原理 渗透检测的分类 渗透检测工艺要点受检部件表面被涂施含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中，经去除零件表面多余的渗透液后，再在部件表面施涂显象剂，同样，在毛细管作用下，显象剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显象剂中；在一定的光源下(紫外线光或白光)，缺陷处的渗透液痕迹被显示，(黄绿色荧光或鲜艳红色)，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。渗透检测的基本原理渗透检测的分类根据渗透液所含染料成份，可分为荧光法、着色法两大类。根据渗透液去除方法，可分为水洗型、后乳化型和溶剂去除型三大类。显象法的种类

18、在渗透检测中，显象的方法有湿式显象、快干式显象、于式显象和无显象剂式显象四种。渗透检测工艺要点渗透检测的特点无损检测新技术简介 TOFD 检测技术 数字化 X 射线检测技术TOFD 检测方法的基本原理TOFD 是“Time of flight diffraction”的缩写，中文含义是“衍射时间差”，现在把这种检测方法基本上统一称为“衍射时差法超声波检测”，以方便与传统的“脉冲反射法超声波检测”相对应。根据惠更斯原理，超声波在传声介质中投射到一个异质界面，例如裂纹上时，由于超声波振动作用在裂纹尖端上，将使裂纹尖端成为新的子波源而产生衍射波，这种衍射波是球面波，向四周传播，用适当的方式接收到该衍

19、射波时，就可按照超声波的传播时间与几何声学的原理计算得到该裂纹尖端的埋藏深度。所以，TOFD是一种依靠从被检试件内部缺陷的“端角”和“端点”处得到的衍射信号来检测缺陷的方法。图 4.23 所示为基于惠更斯原理的缺陷端（角）点衍射现象的示意图，故又称为端点衍射波法。TOFD 检测方法的应用在焊缝检测上，TOFD 对于焊缝中部缺陷检出率很高，容易检出方向性不好的缺陷，可以识别判断缺陷是否向表面延伸，采用 TOFD 和脉冲回波相结合，可以实现100%焊缝覆盖，沿焊缝作一维扫查，具有较高的检测速度，缺陷定量、定位精度高。TOFD 系统组成TOFD 检测系统由计算机型数字式超声波波检测仪、发射探头、接收

20、探头、光学或磁性编码器以及连接电缆组成。系统可以实现 A 显示（特别是采用射频显示波形，有利于观察缺陷波和侧向波的相位）、D 显示（探头沿焊缝或缺陷延伸长度方向作垂直于声束方向移动，由采集数据在屏幕上显示焊缝或缺陷纵断面图形）、B 显示（探头沿声束平行方向作横切焊缝或缺陷横断面移动，由采集数据在屏幕上显示焊缝或缺陷横断面图形）三种显示方式当前，TOFD 法在欧洲、美国和日本已广泛应用于承压设备焊缝的检测，在最新欧洲标准NEN1882:2005、美国 ASME2235:2001 和日本 NDIS2423:2001 等中都已经对 TOFD 检测方法有了相关的规定，包括要求检测焊缝的人员在应用 TO

21、FD 法时，除需有 NDT II 级以上资格证书外，还需通过根据被检产品等级和实施细则进行 TOFD 法检测的附加培训和考试，对于从事焊缝超声波无损检测的机构也要求具备 TOFD 法检测的资质。国内 TOFD 检测标准 JB4730.10 也已经编制完毕待批实施。数字化 X 射线检测技术 X 射线图像数字化之后，由于可以使用计算机对图像降噪，缩放，改善图像细节，对比度调整，数字减影等处理，再加上神经网络和人工智能等技术对图像进行提取分析。与传统胶片技术相比在成本降低、效率提高及信息化处理等方面具有无可比拟的优势，是未来射线检测技术的发展方向。 数字化 X 射线照相检测技术分类 计算机射线照相检

22、测（Computed Radiography，简称 CR） 数字化 X 射线照相检测（Digital Radiography，简称 DR） DR 和 CR 的比较与分析 数字化射线检测技术的其他方法数字化 X 射线照相检测技术分类计算机射线照相检测（Computed Radiography，简称 CR）数字化 X 射线照相检测（Digital Radiography，简称 DR）根据 X 射线能量的转换方式不同，DR 探测器分为间接转换方式和直接转换方式两种。其中，间接转换方式是器件首先把 X 射线产生的光子转化为可见光，接着再把可见光转化为电信号，器件在经过X 射线曝光后，X 射线光子直接转

23、换为电信号称为直接转换方式。线阵探测器是典型的间接转换型探测器，它由能将 X 射线产生的光子成正比的转换为可见光的 X 线转换层，具有光电二极管作用的低噪声非晶硅层，再加大量微小的薄膜晶体管阵列，大规模集成电路等组成多层结构，达到同步完成射线接受，光电转换和数字化的全过程，读出电路把每一像素的数字化信号传送到图像处理系统集成为 X 射线图像，最后可得到数字图像。线阵探测器目前已经可以达到每个像素的几何尺寸仅有几十微米，具有极高的空间分辨率和很宽的动态范围，可用于普通 X 射线数字照相。线阵成像器可承受 20kv-450kv能量的 X 射线直接照射，具有在强磁场中稳定工作的能力，无老化现象，动态

24、范围可达到 12Bit，可以一次性实现透照厚度变化大的工件和成像检测。直接转换型探测器主要为平板式结构，没有荧光转换层，主要是由非晶硒层加薄膜半导体阵列构成多层平板状结构。DR 和 CR 的比较与分析CR（Computed Radiography）技术是基于某些荧光发射物质具有保留潜在图像信息的能力，通过一个可以反复读取的成像板来替代胶片和增感屏。曝光后，成像板上生成潜影，将成像板放入 CR 扫描仪，用激光束对成像板进行扫描，读取信息，最后经过 A/D 转换后生成数字图像。机械零件与传动 机械零件 机械零件总论 机械零件的强度 摩擦、磨损及润滑 螺纹联接 轴、联轴器、离合器 轴毂联接 轴承 弹

25、簧、减速器 机械传动 带传动 链传动 齿轮传动 蜗杆传动 机械安全 概述 实现机械安全的途径 机械安全的风险评价机械零件总论 机械零件的基本要求 强度、刚度及寿命要求 结构工艺性要求 可靠性要求 经济性要求 质量小的要求 机械零件的主要失效形式及设计准则 机械零件的标准化机械零件的主要失效形式及设计准则 主要失效形式 整体断裂 过大的弹性变形或塑性变形 零件的表面破坏 破坏正常工作条件引起的失效 设计准则 为了避免机械零件的失效，设计机械零件时就应使其具有足够的工作能力。针对各种不同的零件失效形式，已分别提出了相应的计算准则。其中常用的计算准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则。

26、机械零件的标准化 对于机械零件，标准化的作用是很重要的。所谓零件的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构、材料、检验方法等，制定出各式各样的大家共同遵守的标准。 有利于设计人员将主要精力用于关键零部件的设计； 有利于合理使用原材料、节约能源、降低成本、提高质量和可靠性、提高劳动生产率； 增大互换性，便于维修； 便于产品改进，增加产品品种； 采用与国际标准一致的国家标准，有利于产品走向国际市场。机械零件的强度 载荷与应力的分类 载荷的分类 应力的分类 机械零件的整体强度 静应力下的强度 许用安全系数的选择 机械零件的疲劳强度 应力集中 几何尺寸 表面状态：当其他条件相同时，零件表面越粗糙，其疲劳强度

27、越低。作用在机械零件上的载荷，按其大小和方向是否随时间变化而分为静载荷和变载荷。不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷，如物体的重力；随时间作周期性或非周期性变化的载荷称为变载荷。在机械零件的设计计算中，又将载荷分为名义载荷和计算载荷。名义载荷是根据原动机或负载的额定功率，用力学公式计算所得作用在零件上的载荷，它没有反映载荷随时间而变化的特征、载荷在零件上作用的不均匀性及其他影响零件载荷的因素等。严格地说，它不能作为零件设计计算时的真实载荷。计算载荷则是综合考虑了各种实际影响因素之后用于零件设计计算的载荷。载荷的分类应力的分类按应力的大小和方向是否随时间而变化，将应力分为静应力和变应力。不随时

28、间变化或变化缓慢的应力称为静应力，静应力只能在静载荷作用下产生，零件的失效形式主要是断裂破坏或塑性变形；随时间变化的应力称为变应力，变应力可由变载荷产生，也可由静载荷产生（图 5.1），零件的失效形式主要是疲劳失效。变应力可归纳为非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种基本形式。静应力下的强度许用安全系数的选择合理选择许用安全系数的原则是：在保证安全可靠的前提下，尽可能选用较小的许用安全系数。在变应力条件下，零件的损坏形式是疲劳断裂。疲劳断裂具有以下特征 1)疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低；2)不管是脆性材料或塑性材料，其疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂

29、，3)疲劳断裂是损伤的积累，它的初期现象是在零件表面或表层形成微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未裂开的截面积不足以承受外载荷时，零件就突然断裂。机械零件疲劳强度零件受载时，其剖面几何形状突然变化处（如圆角、孔、槽、螺纹等处）的局部应力要远远大于其名义应力，这种现象称为应力集中。其他条件相同时，尺寸越大的零件疲劳强度越低。这是由于尺寸越大，材料晶粒越粗，出现缺陷的概率就越大，以及机加工后表面冷作硬化层相对减薄等原因引起的。摩擦引起发热、温度升高及能量损耗，同时导致接触表面物质的损失和转移，即造成接触表面的磨损。磨损将使零件的表面形状和尺寸遭到缓慢而连续的破坏，使机械

30、的效率及可靠性逐渐降低，直至丧失原有的工作性能，甚至导致零件突然破坏，故摩擦导致的磨损是机械设备失效的主要原因。为了控制摩擦、减少磨损、减少能量损失、提高机械效率、降低材料消耗、保证机器工作的可靠性，最有效的手段是将润滑剂施加于作相对运动的接触表面之间，这就是润滑摩擦、磨损及润滑摩擦摩擦分内摩擦和外摩擦两大类。发生在物质内部阻碍分子间相对运动的摩擦称为内摩擦；相互接触的两个物体作相对运动或有相对运动趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对运动的摩擦称为外摩擦。仅有相对运动趋势时的摩擦称为静摩擦；相对运动时的摩擦称为动摩擦。按摩擦性质的不同，动摩擦又分滑动摩擦和滚动摩擦，两者的机理与规律完全不同。根据

31、摩擦面间摩擦状态的不同，即润滑油量及油层厚度大小的不同，滑动摩擦又分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦一个零件的磨损过程大概分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。磨合阶段包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程。在稳定磨损阶段内，零件在平稳而缓慢的速度下磨损，它标志着摩擦条件保持相对恒定。这个阶段的长短就代表使用寿命的长短。磨损大体可概括为两类：一类是根据磨损结果对磨损表观的描述，如点蚀磨损、胶合磨损、擦伤磨损等；另一类是根据摩擦机理，分磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。 粘附磨损在切向力的作用下，摩擦副表面的吸附膜和脏污膜遭到破坏，使表面的轮廓峰在

32、相互作用的各点处发生冷焊，由于相对运动，材料便从一个表面转移到另一个表面，形成粘附磨损。载荷越大，表面温度越高，粘附的现象也越严重。严重的粘附磨损会造成运动副咬死。粘附磨损是金属摩擦副之间最普遍的一种磨损形式。磨粒磨损从外部进入摩擦面间的游离硬质颗粒（如尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖，在较软材料表面犁刨出很多沟纹而引起材料脱落的现象，称为磨粒磨损。磨粒磨损与摩擦副材料的硬度和磨粒的硬度有关。有时选用较便宜的材料，定期更换易磨损的零件，更符合经济原则。疲劳磨损在变接触应力的作用下，如果该应力超过材料相应的接触疲劳极限，就会在摩擦副表面或表面以下一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展及相

33、互连接，金属微粒便会从零件工作表面上脱落，导致表面出现麻点状损伤现象，即形成疲劳磨损或称疲劳点蚀。腐蚀磨损摩擦过程中，金属与周围介质（如空气中的酸、润滑油等）发生化学或电化学反应而引起的表面损伤，称为腐蚀磨损。润滑剂润滑剂是改善摩擦状态以减小摩擦减轻磨损的介质，同时具有防锈蚀功能。液体润滑剂采用循环润滑时，还能起到散热降温的作用。此外，润滑油膜具有缓冲、吸振的能力。润滑脂还具有密封的功能。润滑剂可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂 4 种基本类型。螺纹联接 螺纹有内螺纹和外螺纹之分，内、外螺纹共同组成螺旋副。螺纹连接和螺旋传动都是利用螺纹副零件进行工作的，但两者的工作性质并不

34、相同，技术要求上也存在差别。起连接作用的螺纹称为连接螺纹，连接螺纹零件属于紧固件，要求保证连接强度（有时还要求紧密性）；起传动作用的螺纹称为传动螺纹，传动螺纹零件是传动件，要求保证螺旋副的传动精度、效率和使用寿命。 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型。按螺纹牙型不同，常用的螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。 常用的螺纹类型主要有普通螺纹、管螺纹、米制锥螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。前3 种主要用于连接，后 3 种主要用于传动。按螺纹的旋向不同，顺时针旋转时旋入的螺纹称右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹称左旋螺纹。螺纹的旋向可以用右手来判定。螺纹联接的主要类

35、型及应用螺纹连接的主要类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。它们的构造、主要尺寸关系、特点及应用见表 5.1。螺纹联接的预紧与防松螺纹连接的预紧为了保证连接所需的预紧力，又不使连接件过载，对重要的螺纹连接，如气缸盖、压力容器盖、管路凸缘等的连接，装配时要控制预紧力。实际应用中，预紧力是通过控制预紧力矩来控制的。而预紧力矩的大小常用测力矩扳手和定力矩扳手控制。螺纹连接的防松常见防松方法分摩擦防松、机械防松和永久止动防松 3 种。摩擦防松较为简单方便，机械防松可靠性高，重要的连接应采用机械防松。轴、联轴器、离合器 轴联轴器联轴器分刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器 3 大类。挠性联

36、轴器可分为无弹性元件挠性联轴器、非金属元件挠性联轴器、金属弹性元件挠性联轴器和组合挠性联轴器。安全联轴器在所传递的转矩超过规定值时，其中的连接元件便会折断、分离或打滑，使传动中断，从而保护其他重要零件不致损坏。安全联轴器可分为挠性式安全联轴器和刚性式安全联轴器两大类。离合器离合器是在传递运动和动力过程中通过各种操作方式使连接的两轴随时接合或分离的一种常用机械装置。分操纵离合器和自控离合器两大类。自控离合器又分为超越离合器、离心离合器和安全离合器 3 类。对离合器的基本要求是：接合平稳，分离彻底，动作准确可靠；结构简单，质量轻，外形尺寸小，从动部分转动惯量小；操纵省力、方便，容易调节和维护，散热

37、性好；接合元件耐磨损，使用寿命长。根据不同的操纵方法，操纵离合器又分为机械离合器、电磁离合器、液压离合器、气压离合器 4 种。根据组成嵌合副的接合元件的结构形状，嵌合式离合器可分为牙嵌离合器、齿形离合器、销式离合器和键式离合器等，摩擦式离合器按其结构不同可分为片式离合器、圆锥离合器、摩擦块式离合器和鼓式离合器等。与嵌合式离合器相比，摩擦式离合器的优点是：接合或分离不受主、从动轴转速的限制，接合过程平稳，冲击、振动较小，过载时可发生打滑以保护其他重要零件不致损坏。其缺点是：在接合、分离过程中会发生滑动摩擦，故发热量较大，磨损较大，在接合产生滑动时不能保证被连接两轴精确同步转动，有时其外形尺寸较大

38、。电磁离合器利用电磁原理实现接合与分离功能。图 5.21 所示为干式多片电磁离合器，平时该离合器的内、外片相互分离，不传递转矩。电流经过接线头进入线圈时产生电磁力，吸引衔铁向右移动将内、外片压紧，离合器处于接合状态。大部分超越离合器只能按某一转向传递转矩，反向时即自行分离。图 5.22 所示内星轮滚柱离合器是一种常用的定向超越离合器，主要由星轮、外环、滚柱、弹簧顶杆等组成。当传递的转矩超过某一限定值时，离合器便自动分离，故称为安全离合器。图 5.23 所示钢球安全离合器是一种较常用的安全离合器。轴毂联接 轴与轴上零件（如齿轮、带轮等）的连接称为轴毂连接，其功能主要是实现轴上零件的周向固定并传递

39、转矩，有些还能实现轴向固定或轴向滑移。 键联接 销联接轴承 滑动轴承 滑动轴承按其所能承受的载荷方向的不同，可分为径向滑动轴承（承受径向载荷）、止推滑动轴承（承受轴向载荷）和径向止推滑动轴承（同时承受径向载荷和轴向载荷）。 滑动轴承按其滑动表面间摩擦状态的不同，可分为干摩擦轴承、不完全油膜轴承（处于边界摩擦和混合摩擦状态）和流体膜轴承（处于流体摩擦状态）。根据流体膜轴承中流体膜形成原理的不同，又可分为流体（液体、气体）动压轴承和流体静压轴承。 滚动轴承 按照轴承能承受的主载荷方向的不同，滚动轴承可分为向心轴承和推力轴承两大类。能承受的主载荷为径向载荷的轴承称为向心轴承；主载荷为轴向载荷的称为推

40、力轴承。弹簧、减速器 弹簧 圆柱螺旋弹簧 圆柱扭转螺旋弹簧 板弹簧 减速器机械传动带传动根据工作原理的不同，带传动分为摩擦传动和啮合传动两类。带传动的主要类型和特点摩擦式带传动啮合式带传动摩擦式带传动的带工作一段时间后，会由于松弛而使初拉力降低，需重新张紧以保证带传动的正常工作。链传动链传动的应用特点链传动中，链条的前进速度和上下抖动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成

41、的，故称为链传动的多边形效应。链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链节距越大，链轮的转速越高，则冲击越强烈。齿轮传动传动比齿轮传动的常用类型1-7条全部理解蜗杆传动 蜗杆、蜗轮、蜗杆副等有关术语的定义 圆柱蜗杆的分类 蜗杆传动 蜗杆传动的特点圆柱蜗杆的分类蜗杆传动通常情况下，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆右旋时用右手，左旋时用左手。半握拳，四指指向蜗杆回转方向，蜗轮的回转方向与大拇指指向相反。蜗杆传动的特点传动比大蜗杆传动中，蜗杆的头数 z114，在蜗轮齿数 z2较少的情况下，单级传动就能得到很大的传动比。用于动力传动

42、的蜗杆副，通常传动比 i1030；一般传动时 i860；用于分度机构时可达 i6001000，这样大的传动比，如用齿轮传动则需要采用多级传动才能获得。因此，在传动比较大时，蜗杆传动具有结构紧凑的特点。传动平稳，噪声小蜗杆传动比齿轮传动平稳，没有冲击，噪声小。容易实现自锁承载能力大传动效率低 对制造和安装误差很敏感，安装时对中心距的尺寸精度要求较高。一般蜗杆传动的效率0.70.8，具有自锁性的蜗杆传动，其效率0.5。传动效率低限制了传递功率，一般蜗杆传动的功率不超过 50kW。为了提高蜗杆传动的效率，减少传动中的摩擦，除应具有良好的润滑和冷却条件外，蜗轮还常采用青铜等减摩材料制造，因而成本较高。

43、机械安全 概述 安全系统的认识方法 机械的组成规律与机械的状态 实现机械安全的途径 机械设备的安全卫生基本要求 设计与制造的本质安全措施 履行安全人机工程学原则 安全信息的使用 机械安全标准 机械安全的风险评价人类对机械安全的认识经历了安全的自发认识阶段、安全的局部认识阶段、系统安全的认识阶段、安全系统的认识阶段四个阶段安全科学是有自己独特的理论结构体系的独立科学，是从人的安全需要出发确立的知识体系。安全科学学科的发展主要集中在学科基本理论、思维逻辑和价值取向等几个方面。安全系统是由人、物和物人关系三个基本要素组成的系统集合体。系统中诸要素按内在落逻辑规律，与存在于该系统中的其他要素互相关联，

44、互相制约，互相补充。由于客观世界的复杂性，使系统的组成要素的某些性质表现出随机特性。当安全系统某一要素发生变化时，其他要素也相应地改变，要素关系不断变化输出，并反馈回控制过程的各个环节，使系统及时调整，以适应变化的环境这样一种动态过程。安全问题不能用单纯的某一个要素去解决，也不能仅仅用双要素交叉去解决，而必须是三要素的综合作用才能体现系统的整体功能。这里，人、物是安全系统过程中的直接要素，人离不开物，得益于物，受害于物；物人关系是安全的第三要素，关系是安全的本质与核心，安全的实质是关系问题，关系是社会物质活动正常运转的必要条件，同时又是实施安全的手段，因而具有很大的弹性。安全系统的三个要素在表

45、现形式上有不同的特点，独立存在、互不可取代、构成缺一不可的安全系统整体。安全系统的主要目的就是通过要素之间的相互配合、弥补、协调，实现系统的动态平衡，使安全整体得到优化，实现可接受的最高安全水平。安全是系统与过程的统一。安全认识就是对安全系统和安全过程的认识。机械在各种状态的安全问题正常工作状态非正常工作状态故障状态非工作状态检修保养状态由机械产生的危险由机械产生的危险主要有机械危险、电气危险、温度危险、噪声危险、振动危险、辐射危险、材料和物质产生的危险、未履行安全人机学原则而产生的危险等八种。安全隐患可存在于机器的设计、制造、运输、安装、使用、报废、拆卸及处理等各个环节。机械设备的安全卫生基

46、本要求机械安全基本要求（1）足够的抗破坏能力、良好的可靠性和对环境的适应性（2）不得产生超过标准规定的有害物质（3）可靠有效的安全防护（4）履行安全人机学的要求（5）维修的安全性实现机械安全的措施机械设备安全应考虑其“寿命”的各阶段，包括设计、制造、安装、调整、使用（设定、示教、编程或过程转换、运转、清理）、查找故障和维修、拆卸及处理；还应考虑机器的各种状态，包括正常作业状态、非正常状态和其他一切可能的状态。决定机械产品安全性的关键是设计（机械产品设计和制造工艺设计）阶段采用安全措施，还要通过使用阶段采用安全措施来最大限度地减小风险。（1）由设计者采取的安全措施 主要包括：本质安全技术、安全防

47、护、使用信息、附加预防措施。（2）由用户采取的安全措施 主要包括：个人劳动防护用品、作业场地与工作环境的安全性、安全管理措施。通过选用适当的设计结构尽可能避免或减少危险 （1）采用本质安全技术（2）限制机械应力（3）材料和物质的安全性（4）履行安全人机工程学原则（5）设计控制系统的安全原则（6）防止气动和液压系统的危险（7）预防电的危险减少或限制操作者涉入危险区的需要（1）设备的可靠性（2）采用机械化和自动化技术（3）调整、维修的安全设计与制造的本质安全措施安全防护常常采用防护装置、安全装置及其他安全措施。（1）防护装置。这是通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。（2）安

48、全装置。这是用于消除或减小机械伤害风险的单一装置或与防护装置联用的保护装置。履行安全人机工程学原则据国外资料统计，生产中有 58一 70的事故是与忽视人的因素有关。安全信息的使用 机械安全标准全国机械安全标准化技术委员会初步制定出我国机械安全标准体系表，采用国际标准的划分方法，分为 A，B，C 三类。A 类为机械安全基础标准。B 类为安全通用标准，其中 B1 类为通用安全指标和有关安全原则类标准；B2 类为有关通用安全防护装置标准。C 类为各专业机械安全标准。机械安全的风险评价我国国家标准 GB 5083-1999生产设备安全卫生设计总则中规定，当安全技术措施与经济效益发生矛盾时，“应优先考虑

49、安全卫生技术上的要求”。新设计的以及准备再次投产的机械设备，必须进行安全评价（即风险评价），确认潜在的或已发现的危险性，以便采取有效的安全措施。机械安全 设计通则 风险评估与风险减小-国家标准-GB/T15706-2012国际标准化组织(ISO)ISO 14121-1:2007 机械安全-风险评估第一部:原则,最新标准 EN ISO 12100:2010 机械安全-设计通则-风险评估和降低风险,正式发布于2011年4月8日。GB/T 16856.2-2008 机械安全 风险评价 第2部分:实施指南和方法举例 标准类别:国家标准防爆基础知识爆炸知识简介 爆炸的机理和条件 爆炸的基本概念 防爆的基

50、本概念爆炸性危险区域的划分 爆炸性危险区域划分需考虑的因素 爆炸性危险区域划分原则爆炸性物质的分类、分级和分组 爆炸性气体的分类、分级和分组 爆炸性粉尘的分类、分级和分组防爆电气设备的分类 防爆电气设备适用的环境温度 防爆电气设备最高表面温度的限制 防爆电气设备选型原则介绍 防爆标志 防爆电气设备外壳打开时间 防爆原理的介绍 与防爆有关的标准和安全技术规范介绍爆炸知识简介 按照爆炸前后物质是否发生变化，爆炸通常分为“物理性爆炸和化学性爆炸”两种。物理性爆炸如锅炉的爆炸；化学性爆炸如化学物质分解爆炸和可燃性气体、蒸气及粉尘与空气形成爆炸性混合物的爆炸。在工业生产及日常生活中遇到的爆炸大多数属于化

51、学性爆炸。 按照爆炸性物质来分类有：凝聚相爆炸(如炸药、雷管、烟火药等爆炸)、混合相爆炸(如空气中的煤粉、面粉、铝粉、亚麻粉尘等爆炸)和气相爆炸(如氢气、乙炔气、汽油气、各种易挥发溶剂挥发后生成可爆炸的气体爆炸)三种。爆炸的机理和条件 爆炸性气体环境爆炸机理和条件爆炸性气体环境的爆炸从机理上讲分为两类，一是爆燃，即爆炸性混合气体的火焰波以低于声速传播的燃烧过程。二是爆轰，即：爆炸性混合气体的火焰波以高于声速传播的燃烧过程。一般认为，爆炸性气体环境的爆炸绝大多数为爆燃，发生爆轰的可能性极小。爆炸性粉尘环境爆炸机理和条件爆炸性粉尘环境爆炸的机理是：悬浮于空气里的可燃性粉尘达到燃烧爆炸的粉尘浓度范围

52、时，在遇到有足够的热量和温度的点火源后，随即氧化燃烧释放出大量的热量，此热量又以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘并引起周围压力的突增和无法控制的膨胀效应产生第一次爆炸。如果此时空间密闭的话，第一次爆炸的冲击波又将沉积粉尘再次扬起，形成粉尘云，粉尘云受热汽化后又会使燃烧以一定的速度和压力循环地传播下去，随着每个循环的逐次进行，其反应速度也逐渐加快并剧烈地燃烧，最后形成二次爆炸和连续爆炸。爆炸的基本概念爆炸极限科学家以 H2和空气的混合物为实验对象，在一个容量为 8L 的青铜球中，通过对不同浓度的 H2和空气混合物的爆炸试验，得出了 H2在不同浓度时通过 25mm 长的火焰通

53、路的试验条件下，不产生传爆时青铜球体上下两部分之间允许的最大间隙。该试验的数据和结果见表 8.1。 防爆的基本概念任何使用于爆炸性环境中的设备（无论是机械的还是电气的）从理论上讲，最好都应该使用本质安全型的设备。然而由于爆炸性环境的多元化和复杂化，使得在各种爆炸性环境中都使用本质安全型的设备几乎成为不可能。防爆型式在爆炸性环境中使用的防爆型式有很多种。其中，最常用的有隔爆型、本安型、增安型、油浸型、浇封型、无火花型等 6 种型式。爆炸性危险区域的划分 爆炸性气体环境中的危险区域可分为 3 个区，即 0 区、1 区和 2 区。 0 区是指连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的场所。 1 区是指在正

54、常运行时，可能出现爆炸性气体混合物的场所。 2 区是指在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，即使出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。 爆炸性粉尘环境中的危险区域也可分为 3 个区，即 20 区、21 区和 22 区。 20 区是指在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。 21 区是指在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物的场所。 22 区是指在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所

55、。爆炸性物质的分类、分级和分组 根据 GB 500581992 中的规定，爆炸性物质可分为三类： 类为矿井甲烷气体； 类为爆炸性气体混合物（含蒸汽、薄雾）； 类为爆炸性粉尘（含纤维、飞絮）爆炸性粉尘的分类、分级和分组防爆电气设备的分类 为确保爆炸性环境中人身和财产的安全，在爆炸性环境中使用的机械设备和/或电气设备必须要具有可靠的、能满足爆炸性环境要求的防爆性能。这种具有防爆性能的设备人们通常把它称之为防爆设备。防爆电气设备适用的环境温度焊接知识 常见焊接方法（焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊）； 常用焊接材料； 焊接工艺（接头型式、焊缝型式、焊接参数、焊接工艺规程、焊接工艺评定）； 焊接缺

56、陷（缺欠）； 焊接变形、残余应力， 焊接质量要求对起重机钢结构焊缝质量的要求 1.起重机钢结构焊缝接头形式与尺寸应符合图样及起重机钢结构焊缝接头形式与尺寸应符合图样及GB985-88气焊、手工电弧焊及气体保护焊坡口基气焊、手工电弧焊及气体保护焊坡口基本形式和尺寸、本形式和尺寸、GB986-88埋弧焊坡口的基本形式埋弧焊坡口的基本形式和尺寸和尺寸和和GB1085489钢结构焊缝外形尺寸钢结构焊缝外形尺寸等标准的规定。等标准的规定。 2.起重机钢结构焊缝缺陷分级，应按国际起重机钢结构焊缝缺陷分级，应按国际GB/T1249690钢融化焊接头的要求的缺陷分级钢融化焊接头的要求的缺陷分级要求执行，并附国

57、外焊缝缺陷标准。以参考对照要求执行，并附国外焊缝缺陷标准。以参考对照 3.对起重机钢结构的主要构件焊缝的质量要求对起重机钢结构的主要构件焊缝的质量要求（1）起重机各种箱形梁、工形梁、）起重机各种箱形梁、工形梁、T型梁和柱，即主型梁和柱，即主梁、端梁、上横梁、下横梁、支腿、拱架、吊钩梁、梁、端梁、上横梁、下横梁、支腿、拱架、吊钩梁、桁架结构上下弦杆，带悬臂可变幅的起重机臂架梁、桁架结构上下弦杆，带悬臂可变幅的起重机臂架梁、拉杆、侧梁和小车架各梁等，其上下盖板和腹板的拉杆、侧梁和小车架各梁等，其上下盖板和腹板的对接焊缝。应符合焊缝的质量要求。另外，卷筒的对接焊缝。应符合焊缝的质量要求。另外，卷筒的

58、对接焊缝均应按上诉的质量要求。对接焊缝均应按上诉的质量要求。（2）对上诉各梁、柱和拉杆等结构的盖板与腹板的）对上诉各梁、柱和拉杆等结构的盖板与腹板的翼缘角焊缝、主梁与端梁链接角焊缝、四梁结构主翼缘角焊缝、主梁与端梁链接角焊缝、四梁结构主梁与端梁链接座板的角焊缝门式起重机拱架下盖板梁与端梁链接座板的角焊缝门式起重机拱架下盖板与腹板弯角的角焊缝、主梁与支腿链接的座板的角与腹板弯角的角焊缝、主梁与支腿链接的座板的角焊缝均应符合焊缝质量要求。焊缝均应符合焊缝质量要求。起重机钢结构各梁焊接结构的选择起重机钢结构各梁焊接结构的选择起重机钢结构焊接结构形式，既要保证设计接头强度，且能满足施工切实可行，还要考

59、虑成本较低。1.起重机受力梁的盖板、腹板对接焊缝，为保证设计强度要求，对接焊缝经射线照相达到GB332387中规定的II级焊缝，超声波探伤应不低于GB1134589B级检验I级质量要求。采用工艺措施如厚板开坡口，合理的钝边和工艺规范可到达上诉质量要求。2.起重机设计规范起重机设计规范GB381183规定，对起重机工作级别为规定，对起重机工作级别为A6A8的偏轨箱型梁，主腹板与翼缘板的焊缝要焊透制作的偏轨箱型梁，主腹板与翼缘板的焊缝要焊透制作较难些，如采用开单面坡口背面坡清根焊接也可焊透，达较难些，如采用开单面坡口背面坡清根焊接也可焊透，达到质量要求，但翼缘板易产生角变形。故选用这种质量形到质量

60、要求，但翼缘板易产生角变形。故选用这种质量形式难保证，制造成本高，国外起重机偏轨箱型梁有的采用式难保证，制造成本高，国外起重机偏轨箱型梁有的采用“T”型钢轨箱形主梁的结构形式，型钢轨箱形主梁的结构形式， 即主腹板与即主腹板与“T”型钢对接焊，型钢对接焊， 上盖板上盖板 与与“T”型钢对接焊，型钢对接焊， 则翼缘板则翼缘板 与主腹板不存在角焊缝，与主腹板不存在角焊缝， 如图如图128所示。所示。3.起重机钢结构，对梁内有横向筋板和腹板连接处。为减少焊缝“十”字相交应力集中，应将筋板倒角，考虑腹板与盖板焊缝的连续，让焊嘴能通过倒角施焊，其筋板倒角尺寸如表14和图129焊接质量要求GB50205-2