机械设备维修技术 第一章_机械设备维修与管理的基础知识.ppt

1、1,1,1,第一章 设备管理与维修的基础知识,第一节 机械设备的老化 第二节 机械设备的故障 第三节 维修的经济技术分析,2,2,2,第一节 机械设备的老化,有形老化 无形老化 综合老化,一.有形老化：设备实体发生摩擦、磨损等现象。 主要表现在： 1、零件的原始尺寸，甚至形状发生改变 2、零部件之间的公差配合性质发生变化，精度降低 3、零件破坏 零件的磨损、加工精度的降低。,可以利用下面的经济指标估价机械设备的有形老化： 一设备的有形老化程度(用占其再生产价值的百分 比表达） R 一修复全部老化零件所用的修理费用； K 一在确定设备老化程度时该种设备再生产的价值。 设备有形老化程度指标不能超过

2、,K,H,J,K,H,J,5,5,二. 无形老化（经济老化） 由于非使用和非自然力作用引起的设备的价值损失。 1、技术进步生产同种产品的效率提高，成本降低，导致原设备的贬值 2、由于新设备的出现导致原来设备价值的相对降低。,在技术进步影响下的无形老化程度，用设备价值降低系数来表示，即 1(K0-K1)/K0=1-K1/K0 式中 1 设备无形老化程度； K0 设备的原始价值； K1考虑到第I、 II种无形老化内设备的再生价值。,5,K,H,J,6,6,两种老化共同造成的设备的贬值。 残余价值是指机器设备、房屋建筑物或其他有形资产等在不能继续使用前提下，拆除变现的价值估计数额 。用K表示,设备有

3、形老化的残余价值(用原始价值的比率表示)为1-p；设备无形老化的残余价值(用原始价值的比率表示)为1-1 ；两种老化同时发生后的设备残余价值为(1-p)(1-1 ） 计算设备综合老化程度的公式: =1-(1-p)(1-1） 式中 设备综合老化程度(用原始价值的比率表示),三. 综合老化,6,K,H,J,7,7,任何时刻设备在两种老化作用下的残余价值K，可用下式表示： K=（1- ）K0 K= (1- ）K0=1-1+(1-p)(1-1 ) K0 = （1-R/K1 )1- (K0 K1)/ K0 K0 = K1 R,K值等于设备再生产的价值减去修理费用,7,K,H,J,8,8,例一：某设备的原

4、始价值K0 30000元，当前需要修理，其修理费用R=10000元，若该种设备再生产时价值K122000元，求综合老化程度及两种老化后的残余价值。,p=10000/22000=0.455 1=(30000-22000)/30000=0.267 =1-(1-p)(1-1 ）=1-(1-0.455)(1-0.267)=0.601 K=22000-10000=12000,8,K,H,J,9,9,1零件寿命的不平衡性和分散性 2机械设备寿命的地区性和递减性 3机械设备性能和效率的递减性,对于各种机械设备的老化规律，应积极研究，制定出老化的极限，作为维修的依据。,9,K,H,J,10,10,有形老化严重

5、的设备在修理之前常常不能正常工作：无形老化严重的设备却不影响它的继续使用,有形老化期与无形老化期接近：更换新设备。 有形老化期早于无形老化期：大修理或更换相似设备： 无形老化期早于有形老化期：更新或继续使用，需经 济上全面考虑,局部处理：有形老化修理；无形老化现代化的改装 完全处理：更换,四、设备老化的处理,10,K,H,J,11,11,第二节 机械设备的故障,（一）故障的概念 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，但在某种情况下尚能维持一段时间工作，若不能得到妥善处理将导致事故。,一. 故障的概念及其分类,11,K,H,J,1

6、2,12,机械故障结构、机器或机械零件在尺寸、形状、材料性质方面的改变，使结构、机器或机械零件不能达到原设计要求的功能或者改变原有的各种参数。 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；传动系统失去平衡和噪声增大；工作机构的工作能力下降；燃料和润滑油的消耗增加等，当其超出了规定的指标时，即发生了故障。 故障的广义定义：故障是不合格的状态。,12,K,H,J,13,13,目的：揭示、分析故障实质，选择适当诊断手段。 1. 按故障对机械工作能力的影响分类： 完全性故障-机器丧失主要功能，工作完全中断； 局部性故障-机器丧失部分功能，工作还能继续进行。 2

7、.按故障发生性质分类： 间断性故障-只是短期内丧失某些功能，相加修理调试就能恢复； 永久性故障-某些零部件己损坏，需要更换或修理才能恢复。,13,K,H,J,（二） 故障分类,14,14,3.按故障发生的快慢分类： 突发性故障-不能靠早期试验或测试来预测的故障； 渐进性故障-能够通过早期试验或测试来预测的故障。 4. 按故障程度分类： 破坏性故障-既是突发性又是完全性的故障； 渐衰失效性故障-既是部分性又是渐进性故障。,14,K,H,J,15,15,5. 按故障原因分类： 磨损性故障-在设计设备时就预料到的正常磨损所造成的故障； 错用性故障-由于使用的应力超过设计规定值所造成的故障。 固有的薄

8、弱性故障-使用时的应力虽未超过规定值，但此值已不适用而导致的故障。 6. 按故障发生、发展现律分类： 随机故障-故障发生的时间是随机的； 有规则故障-故障的发生比较有规则。,可以从设备故障分布情况进行分析，寻找对策。,15,K,H,J,第二节 机械设备的故障,17,K,H,J,故障模式是指设备故障的表现现象。 1. 故障表现形式： 弹性变形、塑性变形、断裂、材料变化（金相变化、化学变化、核变化） 2.诱发故障的因素： 力-稳定力、不稳定力、周期力、随机力。 时间-很短、短、长。 温度-低温、室温、升温、稳定温度、不稳定温度、周期变化温度、随机变化温度。 作用环境-化学环境、核变环境。,（三）故

9、障模式,18,K,H,J,19,K,H,J,由作用力或温度诱发的弹性变形 屈服、韧性断裂、脆性断裂、凹痕疲劳 疲劳-高频、低频、热、表面、冲击、腐蚀、微动等疲劳。 腐蚀-直接化学腐蚀、电化学腐蚀、裂隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、侵蚀、穴蚀、氢损伤、生物腐蚀、应力腐蚀。 磨损-粘着、磨料、腐蚀、表面疲劳、形变、冲击、微动磨损等。 冲击-冲击断裂、变形、磨损、微动、疲劳等。 微动-微动疲劳、微动磨损、微动腐蚀等。 蠕变、热松弛、应力破坏、热冲击、咬死、剥落、放射性破坏、翘曲、蠕变翘曲、蠕变-疲劳等。,K,H,J,21,21,(一)可靠性的概念 产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 规定条

10、件包括工作环境温度，负载情况，维护方式等多方面的条件,（二）可靠性的度量,二. 设备的可靠性,21,K,J,22,22,可靠性指标,22,K,H,J,23,23,用数学方法（概率统计）来定量评价可靠性。,1. 可靠度 R(t) 指产品在规定的条件下，在规定时间内，无故障地完成其规定功能的概率。 R(t) 表示：在一批同型机器中，工作到规定时间时，无故障的机器数量。 t，R(t) 0R(t)1 例：t =1000h，R(t) =0.95 表示工作到1000小时，有95%的机器不出现故障。,J,H,K,24,24,不同产品对可靠度R(t) 的要求不同。 R(t) 的允许值根据故障危险程度（故障后果

11、）来选取。,重要产品，在规定的时间内，不允许有故障。 要求： R(t) 0.9999，即 R(t) 1，即使在最恶劣的使用条件下，也不出现故障。 如果故障所造成的安全及经济损失不大，则R(t) 值允许低些。 允许：0 R(t) 1，在规定的时间内，可能有或没有故障。 当 R(t) 0 时，在规定的时间内，一般都有故障。 故障特点：容易排除，不会引起严重后果，经修理排除故障后，仍能正常继续工作。,J,H,K,25,25,2.不可靠度F(t) 又称故障概率 。 t，F(t) 0F(t)1 可靠度 R(t) 与不可靠度F(t) 互补： R(t) +F(t) =1 R(t) =1F(t),J,H,K,

12、26,26,例：现有10000个相同的零件，工作达200h有9500个零件末失效；工作达500h有9000个零件未失效，求零件在200h和500h的可靠度和失效概率。,26,K,H,J,27,27,零件可靠度可进行分级，并运用于不同的场合。,27,K,J,28,28,3. 故障概率密度 f(t) 指故障的分布规律，是故障概率的导数：,已知 f(t) 的分布规律，可求出时间区段内的故障概率 F(t)：,故障概率 F(t) 与故障概率密度 f(t) 的关系。,J,H,K,4、平均故障率 产品在某一段时间内单位时间发生故障的概率 式中： n(t)在t时间内发生故障的数量 N存在t时间内产品的平均残存

13、数，它 等于这段时间开始时的残存数加上结尾时 的残存数被2除。,K,H,J,有800个元件在400h的使用时间内有32个出故障，求平均故障率。 N存=800+(800-32)/2=784,瞬时故障率：,例：,H,K,J,5、平均故障间隔期(MTBF)和平均寿命时间(MTTF) 对不可修复产品，从开始使用到失效前的平均工作时间，叫作平均寿命时间MTTF(Meam Time to Failure)。 对可修复产品，在相邻两次故障间的平均时间，称为平均故障间隔期MTBF(MeanTime Between Failure)。,K,H,J,机械设备使用全过程分为： 磨合期（早期故障期） 正常使用期（随机

14、故障期） 耗损期（磨耗故障期）,(三) 故障规律,K,H,J,K,H,J,34,34,1.早期故障期特点： 故障率高，但随时间增长，故障率很快下降，并趋于稳定。产生原因：由设计、制造、安装等因素造成。 2.随机故障期特点： 故障率低而稳定，近似常数，与时间t关系不大。 偶然因素引起故障，由于设计制造中潜在缺陷、 操作差错、不良维护、环境等因素所致。通过调试不能消除，更换零件不能预防。 时间长，约等于机器的使用期限。 3.磨耗故障期特点： 故障率随时间增长而大大增加，是由机器本身物理、化学等变化导致磨损、疲劳、腐蚀等故障发生。,34,K,H,J,35,35,4. 其它故障规律特点,35,K,J,

15、36,36,1、三化 标准化、系列化、通用化 标准化是指将产品(特别是零部件)的质量,规格,性能,结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行。我国的标准已经形成一个庞大的体系,主要有国家标准,行业标准等。为了与国际接轨,我国的某些标准正在迅速向国际标准靠拢。常见的标准代号有GB,JB, ISO等等,他们分别代表中华人民共和国国家标准,机械工业标准,国际标准化组织标准。 系列化是指对同一产品,在同一基本结构或基本条件下规定出若干不同的尺寸系列。 通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同一结构和尺寸的零部件。,36,K,H,J,设备设计原则,37,37,2、四好 好造、好用

16、、好卖、好修 维修性好的产品，能在最短的时间、以最低限度的资源（人力与技术水平、备件、维修设备和工具等）和最省的费 用，经过维修使产品恢复到良好状态。可维修性既是产品可 靠 性的必要补充，又是产品维修保障决策的重要依据。维修 工作的核心是保证产品的可靠性。产品结构的简单性 、可互 换性（系列化、通用化、标准化）、安全性、识别标记（防 差错）等，对可维修性的重要设计准则，又是判断产品可维 修性好坏的重要标准。,37,K,H,J,38,38,1.维修性的概念 维修性是系统在规定的条件下进行维修时，在规定的时间内完成维修的可能性，也是产品进行维修的难易程度。 维修性往往在设计制造之初就已经被赋予了，

17、是一种设计特性。反映维修所需：工作量大小、人员多少、费用高低、设备仪器先进程度。,(四) 维修性及其度量,38,K,J,39,39,2. 维修性与可靠性的关系,可靠性反映： 产品是否经久耐用。 提高可靠性就是延长产品的正常工作时间。 维修性反映： 发生故障后是否容易诊断和修复。 提高维修性就是缩短停机修理（非工作）时间。 良好的维修性不仅涉及机器本身，还涉及维修条件。 不同产品对可靠性有不同的要求。 对于高可靠性产品，在规定时间t 内，R(t) 0.9999，即R(t)1，造价昂贵。 对一般产品，考虑经济性，允许降低可靠性，提高维修性，R(t) 0.9。,J,H,K,40,40,可靠性设计在产

18、品设计中，从经济观点在可靠性和维修性之间求平衡，获得最佳可靠度。,制造费用与维修费用之和的最小值所对应的 R(t) 即为最佳 R(t)。 在设计中，既考虑降低制造成本，又考虑易于发现故障和维修。,J,K,41,41,3. 维修性的要求,维修应简便、迅速、经济。 具有良好的维修可操作性 高标准化和互换化程度 具有防差错措施和识别标记 保证维修安全 贵重零件也可修复 故障容易检测、诊断 符合人机工程要求，降低维修人员的工作难度,J,H,K,42,42,42,K,H,J,43,43,一、设备寿命周期费用的经济性 寿命周期费用LCC(Life Cycle Cost)是设备从规划设计到报废的整个寿命周期内所消耗费用的总和。 随着科学技术的不断发展，高精度、高效能、高自动化的设备逐渐增多，设备的投资费用也越来越昂贵，与设备有关的费用在产品成本中所占的比重也不断增加。 因此，加强设备管理，降低设备的寿命周期费用在提高企业经济效益中占有十分重要的地位。传统设备管理的主要