机电设备维修基础知识
来源:    发布时间: 2023-11-29 08:45   288 次浏览   大小:  16px  14px  12px
生产设备在使用中会磨损,需要修理和更换零件,对一些突发性的故障和事故,需要组织抢修。机电设备维修技术是以机电设备为对象,研究和探讨其拆卸与装配、失效零件修复、故障消除方法以及响应技术。

本模块主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识。主要内容有:设备维修体系;发展概况和发展趋势;机械零件的失效及其对策;设备维修前的准备。

随着我国社会主义市场经济的建立和深入,整个工业生产对机电设备的要求和依赖程度越来越高,机电设备对工业产品的生产率、质量、成本、安全、环保等,在一定意义上有决定性的作用,工业生产用的各种机电设备状况如何,不仅反映企业维修技术水平的高低,而且是企业管理水平的标志。

生产设备在使用中会磨损,需要修理和更换零件,对一些突发性的故障和事故,需要组织抢修。机电设备维修技术是以机电设备为对象,研究和探讨其拆卸与装配、失效零件修复、故障消除方法以及响应技术。

本模块主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识。主要内容有:设备维修体系;发展概况和发展趋势;机械零件的失效及其对策;设备维修前的准备。

设备维修技术的发展趋势

现代科学技术和设备经济相互渗透、相互促进、相互结合,机电设备越来越机电一体化、高速化、微电子化,这使机电设备的操作也来越容易,而机电设备故障的诊断和维修变得困难,而且,机电设备一旦发生故障,尤其是连续化生产设备,往往会导致整套设备停机,从而造成一定的经济损失,如果危机到安全和环境,还会造成严重的设备影响。随着社会经济的迅速发展,生产规模的日益扩大,先进的生产方式的出现和采用,机电设备维修技术不断得到人们的关注和重视。设备维修技术的发展必然朝着以计算机技术、信号处理技术、测试技术、表面工程技术等现代化技术为依托,以现代设备状态监测与故障诊断技术为先导,以机电一体化为背景,以满足现代化工业生产日益提高的要求为目标,以不断完善的维修技术为手段的方向迅猛地发展。

机械零件的失效形式及其对策

机器失去正常工作能力的现象称为故障。在设备使用过程中,机械零件由于设计、材料、工艺及装配等各种原因,丧失规定的功能,无法继续工作的现象称为失效。当机械设备的关键零部件失效时,就意味着设备处于故障状态。机械发生故障后,其经济技术指标部分或全部下降而达不到预定要求,如功率下降、精度降低、加工表面粗糙度达不到预定等级或发生强烈震动、出现不正常的响声等。

机电设备的故障分为自然故障和事故性故障两类。自然故障是指机器个部分零件的正常磨损或物理、化学变化造成零件的变形、断裂、蚀损等,使机器零件失效所引起的故障。事故性故障是指维护和调整不当,违反操作规程或使用了质量不合格的零件和材料等造成的故障,这种故障是认为造成的,可以避免。

机器的故障和零件的失效密不可分。机械设备类型很多,其运行工况和环境条件差异很大。机械零件失效形式也很多,主要有磨损、变形、断裂、蚀损等四种普通的、有代表性的失效模式。

一、机械零件的磨损及其对策

相接触的物体在互相移动时发生阻力现象称为摩擦。相对运动的零件表面发生尺寸、形状、和表面质量的变化称为磨损。摩擦是不可避免的自然现象;磨损是摩擦的必然结果,两者均发生于材料表面。当机械零件配合面产生的磨损超过一定限度时,会引起配合性质的改变,使间隙加大、润滑条件变坏。产生冲击,磨损就会变得越来越严重,在这种情况下极易发生事故,一般机械设备中约有80%的零件因磨损而失效报废。摩擦分为以下种类:

粘着摩损

粘着摩损又称为粘附摩损,是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触发生相对运动时,由于粘着作用,接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的摩损。

摩擦副表面即使是抛光得很好的光洁表面,但实际上也还是高低不平的。因此,两个金属零件表面的接触,实际上是微凸体之间的接触,实际接触面积很小,所以即使在载荷不大时,单位面积的接触应力也很大,如果当这一接触应力大到足以使微凸地发生塑性变形,并且接触处很干净,那么这两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。当摩擦表面发生相对滑动时,粘着点在切应力作用下变形,甚至断裂,造成接触表面的损伤破坏。这时,如果粘着点的粘着力足够大,并超过摩擦接触点两种材料之一的强度,则材料便会从该表面上被扯下,是材料冲一个表面转移到另一个表面。通常这种材料的转移是由较软的表面转移到较硬的表面上。在载荷和相对运动作用下,两接触点间重复产生“粘着—剪切—再粘着”的循环过程,使摩擦表面温度显著升高,油膜破坏,严重时表层金属局部软化或熔化,接触点产生进一步粘着。

在金属零件的摩擦中,粘着磨损是剧烈的,常常会导致摩擦副灾难性破坏,应加以避免。但是在非金属零件或金属零件和聚合物件构成的摩擦副中,摩擦时聚合物转移到金属表面形成单分子层,凭借聚合物的润滑特性,可提高耐磨性,此时粘着磨损则起到有益的作用。

减少或消除粘着磨损的对策

摩擦表面产生粘着是粘着磨损的前提,因此,减少或消除粘着磨损的对策就有两方面:

1)控制摩擦表面的状态,摩擦的状态主要是指表面自然洁净程度和微观粗糙度。

摩擦表面越干净,越光滑,越可能发生表面粘着,因此,应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。例如,润滑油中加入油性添加剂,能有效地防止金属表面产生磨损粘着。

2)控制摩擦表面材料的成分和金相组织材料成分和金相组织相近的两种金属材料之间最容易发生粘着磨损。此外,金属间化合物具有良好的抗粘着磨损性能,因此也可选用易于在摩擦表面形成金属化合物的材料。如果这两个要求不能满足,则通常在摩擦表面覆盖能有抵抗粘着磨损的材料,如铅、锡、银等软金属或合金。

磨料磨损

磨料磨损也称为磨粒磨损,它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒,或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方面的硬度大得多时,所产生的一种类似金属切削过程的磨损。在各类磨损中,磨料磨损约占50%,是十分常见且危害性最严重的一种磨损,其磨损速率和磨损强度都很大,致使机械设备的使用寿命大大降低,能源和材料大量消耗。

减少或消除磨料磨损的对策

磨料磨损是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的,因此,减少或消除磨料磨损的对策也有两个方面。

1)磨料方面,磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、粒度有密切关系。磨料的应对相对于摩擦表面材料硬度越大,磨损越严重。实践与试验表面,在一定粒度范围内,摩擦表面的磨损量随磨粒尺寸的增大而按比例较快地增加,但当磨损粒度达到一定尺寸后,磨损量基本保持不变。这是因为磨料本身的缺陷和裂纹随着磨料尺寸增大而增多,导致磨料的强度降低,易于断裂破损。