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1、 机械设备修理机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件第一章 机械零件失效的模式机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件第一节、机械零件的磨损磨损工作外表在摩擦时沿其外表发生的微观或宏观变化过程的结果。1磨损的类型 按接触外表的性质分类 磨粒磨损 固体磨损 液体磨损 气体磨损 按磨损机理分类 磨粒磨损 粘着磨损 疲劳磨损 腐蚀磨损 微动磨损 2磨损的一般规律 第一章 机械设备修理的基本知识(1)初期磨损阶段 (又称跑合阶段)(2)稳定磨损阶段(又称工作磨损阶段)(3)急剧磨损阶段(又称强烈磨损阶段)3减少磨损的途径 1)正确选择材料是提高耐磨性的关键 2)为了改善零件外表的耐磨性可采用多种
2、外表处理方法 3)尽量保证液体润滑，采用适宜的润滑材料和正确的润滑方法，采用润滑添加剂，注意密封等。4)合理进行摩擦副的结构设计是提高耐磨性，减少磨损的重要条件。5)设备的使用和维护正确与否对设备的寿命影响极大，正确的使用和维护与不正确的使用和维护其寿命往往可相差几倍。第二节、零件的变形一个结构或零件，特别是基础零件在外加载荷的作用下发生变形，将导致零部件之间相互位置精度遭到破坏，影响各组成零件的相互关系。据估算，变形对零部件寿命的影响在30左右。对于金属切削机床类设备，由于精度要求较高，变形的影响就更加突出。在修理实践中发现，修理质量低、大修周期短的一个重要原因就是零部件的变形。机械设备修理
3、工艺学 高职高专 十一五 课件 1.零件变形的原因(1)毛坯制造铸造、锻造、焊接等热加工零件由于温度差异、冷却和组织转变的先后不一都会形成剩余的内应力，尤其是铸造毛坯，形状复杂，厚薄不均，在浇铸后的冷却过程中，形成拉伸、压缩等不同的应力状态，可能发生变形或断裂。经热处理的零件也存在内应力。(2)机械加工在切削加工过程中，由于装夹、切削力、切削热的作用，零件表层会发生塑性变形和冷作硬化，因而产生内应力，引起变形。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件(3)操作使用工程机械、矿山机械、冶金设备、锻压设备及其他热加工机械设备等，在较恶劣的工况下T作，其个别零部件在极限载荷或超载荷的情况下运行，高
4、温导致零部件屈服强度降低，从而使零部件产生变形。(4)修理质量在设备修理过程中，如果不考虑被修零件已经变形，常常会造成零件更大的变形或增加变形的危害。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件 2.零件的变形失效 零件产生变形后，如果出现不能承受规定的载荷、不能起到规定的作用或与其他零件的运转发生干扰等情况时，零件则产生了变形失效。变形失效可以是弹性变形失效，也可以是塑性变形失效。变形失效主要有两个特征，即体积发生变化和几何形状发生变化。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件(1)弹性变形失效 分析当一个零件没有明显的永久变形或涉及复杂的应力场时必 须考虑弹性变形失效，因为变形失效包含一次
5、加载屈服，而且大局部零件在载荷的作用下将发生弹性弯曲。(2)累积应变 失效分析 当某一零件在承受稳态载荷时，还承受与主动方向不同的一个循环变化的叠加载荷，循环变化的载荷所产生的应变使零件的两端每半周一次交替发生超过屈服点(ors)的应变。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件(3)过载变形 失效分析 每一个构件或零件都有一个承载极限，当承载载荷超过此极限时则称为过载，机械零件在过载情况下会发生变形或断裂。在强度理论定量设计中以及零件强度极限分析中，大多数情况是将应力完全限制在弹性范围内，并把材料屈服强度作为结构或零件变形失效的合理依据。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件 3.减轻零
6、件变形危害的措施3)加强生产技术管理，制定并严格执行操作规程，不超负荷运行，防止局部超载和过热，加强设备的检查和维护。1)在机械设计中不仅要考虑零件的强度，还要考虑零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸修理等有关问题。2)在机械加工中要采取一系列工艺措施防止和减小变形，对毛坯要进行时效处理以消除其剩余内应力。4)在设备修理中，不仅要恢复零件的尺寸、配合精度、外表质量等，还要检查和修复主要零件的形状和位置误差，制定出与变形有关的标准和修理标准。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件第三节、零件的断裂断裂指在外力的作用下零件发生的正向别离与切向别离，example机械零件在循环应力作用下会发生疲劳
7、断裂在高温持久应力作用下会发生蠕变断裂在腐蚀环境下会发生应力腐蚀或腐蚀疲劳机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件断口的宏观形态特征按载荷性质塑性断裂脆性断裂一次加载断裂疲劳断裂发生塑性变形后造成的断裂，断裂之前没有明显的塑性变形的断裂。是零件在一次静拉伸、静压缩、静扭转、静弯曲或一次冲击下的断裂。为反复加载断裂，即经历反复屡次的应力作用后才发生的断裂。据估计，机械零件的断裂失效中疲劳断裂失效占80左右。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件1零件疲劳断裂的基本原理零件承受循环载荷时，在局部将出现很大的塑性变形。在持续反复载荷作用下经过一定周期，外表形成微观裂纹，微观裂纹形成后，在循环负
8、荷作用下，裂纹将继续向内部开展。很多裂纹的深度增加，连接成为一个主导裂纹，当其到达临界长度后，发生突然断裂 机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件 2.减轻断裂危害的措施：(1)在机械设汁中要尽量减少应力集中 如焊缝通常是疲劳断裂失效的起源区域，对T形焊接接头，采取适当的几何形状，焊后打磨圆角或钻孔，均能减轻应力集中的程度。零件截面改变处采用组合圆角比采用单一半径圆角能戚倍增加疲劳寿命。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件(2)在机械制造工艺方面 延长零件疲劳寿命的最有效途径是引入剩余压应力，如喷丸强化处理、冷滚压加工等。利用金属纤维在不同方向上力学性能的差异提高疲劳寿命，如锻造螺柱
9、的疲劳寿命是机械加工螺柱的疲劳寿命的三倍，滚压螺纹的疲劳寿命也可延长很多。对零件进行表面热处理和化学处理，提高零件表层的强度和硬度，也能延长其疲劳寿命。机械设备修理工艺学 高职高专 十一五 课件(3)机械设备在使用中的本卷须知 要注意及时发现零件裂纹，定期进行无损探伤：尽量减轻零件的腐蚀损伤，因为腐蚀会增加裂纹扩展的速率；尽可能减少设备运行中各局部的温差，如发动机起动时各局部温差很大，如果立即高速大负荷运转，会加大温差，由热应力引起应力集中加速有关零件疲劳损坏；设备使用中还要严格防止设备超载并尽量减少冲击。(4)机械设备在修理中的本卷须知要注意以下几点：1)注意对断裂零件进行断口分析，以确定零
10、件断裂的形式、原因、起源和超载程度等。断口分析以宏观分析为主，还可利用光学显微镜和电子显微镜进行微观分析。2)采用延长零件寿命的修复方法，如外表去皮修理，将旋桨、发动机涡轮叶片等零件定期去除一薄层金属可以大大延长其使用寿命。3)对容易产生断裂的重要零件实行状态监测，如定期进行无损检测，利用闪频仪在零件运转中监测等。四、零件的蚀损零件的蚀损形式腐蚀气蚀在周围介质作用下，零件外表发生的以化学或电化学反响为主的磨损。它与其他形式的磨损相伴发生、相互影响和相互促进，可产生严峻的后果，特别是在高温和潮湿的环境中尤为严峻。是一种比较复杂的破坏现象，它不仅仅是机械作用，还有化学反响、电化学作用，液体中含有磨
11、料时会加剧这一破坏过程。气蚀现象经常发生在柴油机气缸套外壁、水泵零件、水轮机叶片、船舶螺旋桨等部位。1.腐蚀腐蚀的机理氧化磨损电化学作用金属与气体(特别是高温气体)和非导电液体介质接触，则发生化学腐蚀。金属与电解液(酸、碱、盐类水溶液)相接触，则发生电化学腐蚀。腐蚀磨损化学反响特殊介质腐蚀磨损金属与空气中的氧作用形成氧化磨损是最常见的一种腐蚀磨损形式，其特征是摩擦外表沿滑动方向呈匀细磨痕。摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质作用发生化学反响而形成腐蚀磨损，其机理与氧化磨损相似，在摩擦外表上糟滑动方向也有腐蚀磨损的痕迹，但磨损速度较快。减轻腐蚀危害其主要措施有：1)根据工作环境条件选择适宜的耐腐材料，尽
12、量以塑料代替金属；进行合理的结构设计，零件外形要简化，外表粗糙度值的大小要适宜，防止形成原电池的条件。2)覆盖金属保护层如镍、铬、锌等，覆盖方法有电镀、喷涂、化学镀等；非金属保护层如涂装塑料、橡胶、搪瓷等；化学保护层如磷化、钝化、氧化等；外表合金化如渗铬、渗铝等。3)进行电化学保护，用比零件材料化学性能更活泼的金属铆接在零件上，人为形成原电池，零件成为阴极受到保护，从而不会发生电化学腐蚀。4)进行介质处理，将有机缓蚀剂或无机缓蚀剂参加相应介质，减弱零件的腐蚀。2.气蚀气蚀的机理当零件与液体接触并有相对运动，接触处局部压力低于液体蒸发压力时形成气泡，溶解的气体也会析出形成气泡，这些气泡运动到高压
13、区，气泡被迫溃灭的瞬间，产生极大的冲击力和高温，这种现象称为水击现象。气泡形成与溃灭的反复作用，使零件外表材料产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状，逐渐扩展成泡沫海绵状，这种现象称为气蚀。气蚀严峻时，可扩展为深度20mm的孔穴，直到穿透零件或使零件产生裂纹而损坏，因此又称为穴蚀。减轻穴蚀危害的措施有：1)减小零件与液体接触外表的振动，以减少水击现象的发生。如增强刚性、改善支承、采取吸振措施等。2）选用耐穴蚀的材料，如铸铁成分中最容易穴蚀的是片状石墨，而球状或团状石墨耐穴蚀性好，此外，不锈钢、尼龙也耐穴蚀。)3)零件外表涂防穴蚀材料，如塑料、陶瓷外表镀铬等，减小外表粗糙度值也有利于减轻穴蚀。4)改进零件
14、结构，减少液体流动时产生涡流的现象。5)介质中添加乳化油，可减小气泡爆破时的冲击力，以减轻穴蚀。农夫的遗嘱一个农夫有四个儿子，临终前，农夫立下遗嘱，要求将土地平均分给四个儿子。要求面积一样，形状也一样，而且必须是完整的。农夫的遗产农夫的遗产答案答案第一章 机械设备修理的基本知识第二节 设备修理前的准备工作一、设备修理的方式第一章 机械设备修理的基本知识按方案进行的修理，即所谓“方案预修制”机械设备产生了故障，不排除故障则不能进行正常工作，即排除故障的修理 机械设备经过一段时间的使用，其零件外表必然会磨损，从而丧失该机械设备应有的精度。有时这些机械设备看起来还能“正常”运转，但其某些零件已接近稳
15、定磨损期的末期，如果继续运行，会产生急剧磨损，损害整个机械设备的寿命。因此，为了保持设备应有的精度和工作能力，防止设备过早固磨损产生意外事故，延长设备的使用寿命，使设备完好率保持在较高的水平，机械设备(特别是金属切削机床)要进行方案预修。第一章 机械设备修理的基本知识(1)大修 机械设备的大修是工作量最大的一种方案修理。大修包括对机械设备的全部或大局部部件解体；修复基准件；更换或修复全部不合格的零件；修理、调整机械设备的电气系统；修复机械设备的附件以及翻新外观等。大修的目的是全面消除修前存在的缺陷，恢复机械设备的规定精度和性能。第一章 机械设备修理的基本知识(2)项修 工程修理(简称项修)是根
16、据机械设备的实际技术状态，对状态劣化已达不到生产工艺要求的工程，按实际需要进行针对性的修理。项修时，一般要进行局部拆卸、检查，更换或修复失效的零件，必要时对基准件进行局部修理和校正坐标从而恢复所修部分的性能和精度。项修的工作量视实际情况而定。(3)小修 机械设备的小修是工作量最小的一种方案修理。对于实行状态(监测)维修的机械设备，小修的工作内容主要是针对日常抽检和定期检查发现的问题，拆卸有关的零、部件，进行检查、调整、更换或修复，以恢复机械设备的正常功能。对于实行定期维修的机械设备，小修的工作内容主要是根据掌握的磨损规律，更换或修复在修理间隔期内失效或即将失效的零件，并进行调整蹦保证设备的正常
17、工作能力。第一章 机械设备修理的基本知识第一章 机械设备修理的基本知识(4)定期精度调整 定期精度调整是指对精、大、稀机床的几何精度定期进行调整使其到达(或接近)规定标准；精度调整的周期一般为一至二年。调整时间最好安排在气温变化较小的季节。如在我国北方，“每年的五六月份或九十月份为宜。实行定期精度调整，有利于保持机床精度的稳定性，保证产品质量。2.排除故障修理 第一章 机械设备修理的基本知识机械设备运行一定时间后，由于粜种机理障碍(主要由物理、化学等内在原因或操作失误、维护不良等外在原因引起)而使机械设备出现不正常情况或丧失局部功能的状态，称为“故障”。这种不正常情况及局部功能的丧失通常是可以
18、修复的，我们把这种排除故障、恢复机械设备功能的工作，称为排除故障修理。按照修理的实践来划分故障，有精度性故障、磨损性故障、调整性故障和责任性故障。排除故障修理的工作程序如图1-7所示。二、机械零件的修理方案(1)调整法第一章 机械设备修理的基本知识(2)换位法(3)维修尺寸法(4)附加零件法(5)局部更换法(6)恢复尺寸法1)机械结合法2)电沉积结合法3)熔接法4)粘接法 5)挤压法(7)更换新零件法三、设备修理前的准备工作第一章 机械设备修理的基本知识设备修理前的准备工作包括技术准备和生产准备 1.设备修理前的技术准备工作设备主修工程技术人员根据年度机械设备的修理方案，或修理准备工作方案负责
19、修理前的技术准备工作。第一章 机械设备修理的基本知识第一步：查阅故障修理、定期检查、定期测试及事故等记录；向机械动力员、操作工人及维修工人等了解以下情况：(1)修理前技术状况的调查1)设备的工作精度和几何精度的变动情况。2)设备的负荷能力的变动情况。3)发生过故障的部位、原因及故障频率。4)曾经检查、诊断出的隐患及其处理情况。5)设备是否需要改善维修。第二步：停机检查的主要内容为：第二步：停机检查的主要内容为：第一章 机械设备修理的基本知识1)检查全部或主要几何精度。2)测量性能参数降低情况。3)检查各转动机械运动的平稳性，有无异常振动和噪声。4)检查气压、液压及润滑系统的情况，并检查有无泄漏
20、。5)检查离合器、制动器、平安保护装置及操作件是否灵活可靠。6)电气系统的失效和老化状况。7)将设备局部解体，测量基础件和关键件的磨损量，确定需要更换和修复的零件，必要时测绘和核对修换件的图样。第一章 机械设备修理的基本知识(2)修理技术文件的编制设备大修理常用的技术文件有：1)修理技术任务书。2)修换件明细表及图样。3)电气元件及特殊材料表(正常库存以外的品种规格)。4)修理工艺及专用工具、检具、研具的图样及清单。5)质量标准。2.设备修理前的生产准备工作(1)材料及备件准备第一章 机械设备修理的基本知识设备主管部门在编制年度修理方案的同时，应编制年度分类材料方案表，提交至材料供给部门。材料
21、的分类为：碳素钢型材、合金钢型材、有色金属型材、电线与电缆、绝缘材料、橡胶、石棉、塑料制品、涂装、润滑油、清洗剂等。备件一般分为外购件和配件，设备管理人员按更换件明细表核对库存量后，确定需订货的品种和数量，并划分出外购和自制。外购件通常是指滚动轴承、带、链条、电器元件、液压元件、密封件以及标准紧固件等。配件一般情况下自制，如条件允许也可从配件商店、专业备件制造厂或设备制造厂购置。(2)专用工具、检具、研具的准备第一章 机械设备修理的基本知识工具、检具、研具的精度要求高，应由工具管理人员向工具制造部门提出订货。工具、检具、研具制造完毕后，应按其精度等级，经具有相应检定资格的计量部门检验合格，并附
22、有检定记录，方可办理入库。(3)修理作业方案的编制 修理作业方案由修理单位的方案员负责编制，并组织主修机械及电气技术人员、修理工(组)长讨论审定。对一般结构不复杂的中、小型设备的大修可采用“横道图”式作业方案和加上必要的文字说明；对于结构复杂的高精度、大型、关键设备的大修应采用网络方案。修理作业方案的主要内容是：第一章 机械设备修理的基本知识作业程序；分阶段、分部作业所需的工人数、工时及作业天数；对分部作业之间相互衔接的要求；需要托付外单位劳务协作的事项及时间要求；对用户配合协作的要求等。设备大修的一般作业程序如图1-9所示。第一章 机械设备修理的基本知识第三节 尺寸链第一章 机械设备修理的基
23、本知识一、尺寸链的基本概念 尺寸链 一些相互联系的尺寸组合，按一定顺序排列成封闭的尺寸链环 尺寸链原理在结构设计、加工工艺及装配工艺的分析计算中应用极为广泛，因为设计和制造、修理都需要保证零件的尺寸精度和形状、位置精度，在装配时要保证装配精度，从而到达机械设备的技术性能要求。设计尺寸链 在设计机械设备或零、部件时，设计图上形成的封闭的尺寸组合 第一章 机械设备修理的基本知识加工工艺尺寸链 在加工工艺过程中，各工序的加工尺寸构成封闭的尺寸组合，或在某工序中工件、夹具、刀具、机床的有关尺寸形成了封闭的尺寸组合 零件尺寸链 部件尺寸链 总体尺寸链 按尺寸链所在对象的不同还可分为 第一章 机械设备修理
24、的基本知识装配尺寸链 机械设备或部件在装配的过程中，零件或部件间有关尺寸构成了互相有联系的封闭尺寸组合 如图1-10所示的减速箱装配图，其中箱体和箱盖形成的内腔尺寸A1和A2，轴套凸缘高度尺寸A3和A5，以及轴肩长度A4，构成一组尺寸链。这个结构装配后形成一组传动件，要求轴肩和轴套凸缘间保存一定的间隙N。第一章 机械设备修理的基本知识在加工和装配的过程中，为了计算方便，常常将相互联系的尺寸或者注有形位公差的几何要素，按一定顺序排列构成的封闭尺寸组合，从图样上抽出来单独绘成一个封闭尺寸的尺寸链环图形，就形成了尺寸链图。如图1-11所示为六环尺寸链。A1 A4 A3 A2 A A5 1尺寸链的组成
25、 第一章 机械设备修理的基本知识封闭环A 是零件在加工过程中或机械设备在装配过程中间接得到的尺寸。在加工中封闭环代表间接获得的尺寸，或者被代换的原设计要求尺寸。封闭环的特性是，其他环的误差综合累积在封闭环上，因此封闭环的误差是所有各组成环误差的总和。组成环 是在尺寸链中影响封闭环误差增大或减小的其他环。组成环本身的误差是由其本身的制造条件独立产生并存在的，不受其他环的影响，因此是由加工设备和加工方法而确定的。第一章 机械设备修理的基本知识增环(A1、A2)指在尺寸链中，当其他尺寸不变时，该组成环增大，封闭环也随着增大。对于组成环的增环，在它的尺寸字母代号上加注右向箭头表示，如 。减环(A3、A
26、4、A5)是指在尺寸链中，当其他尺寸不变时，该组成环增大，封闭环反而减小。对于组成环的减环，在它的尺寸字母代号上加注左向箭头表示，如 。尺寸链各组成环之间的关系，可用尺寸链方程表示。封闭环的基本尺寸为所有增环与所有减环的基本尺寸之差，即第一章 机械设备修理的基本知识在n环尺寸链之中，有（n-1）个组成环，其中设增环数为m个，则减环数n-(m+1)，则 2尺寸链分类(1)按尺寸链应用范围分类 第一章 机械设备修理的基本知识设计尺寸链 工艺尺寸链 装配尺寸链 检验尺寸链 n(2)根据尺寸链中组成环的性质分类 线性尺寸链 角度尺寸链 平面尺寸链 空间尺寸链 3.尺寸链的基本关系第一章 机械设备修理的
27、基本知识 1)增环对封闭环误差的积累关系为同向影响，增环误差增大(或减小)可使封闭环尺寸；相应增大(或减小)，而且使封闭环尺寸向偏大方向偏移。2)减环对封闭环误差的积累关系为反向影响，减环误差增大(或减小)可使封闭环尺寸相应减小(或增大)，而且使封闭环尺寸向偏小方向偏移。3)综合增环尺寸使封闭环向偏大方向偏移、减环尺寸又使封闭环向偏小方向偏移的情况，结果导致封闭环尺寸向两个方向偏移，最后使封闭环尺寸的误差增大。第一章 机械设备修理的基本知识(1)封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于各增环的最大极限尺寸之和减去各减环的最小极限尺寸之和。封闭环的最小极限尺寸等于各增环的最小极限尺寸之和减去各减
28、环的最大极限尺寸之和。即第一章 机械设备修理的基本知识(2)封闭环的上、下偏差封闭环的上偏差应是封闭环最大极限尺寸与基本尺寸之差。也等于各增环上偏差之和减去各减环下偏差之和。封闭环的下偏差应是封闭环的最小极限尺寸与基本尺寸之差，也等于各增环下偏差之和减去各减环上偏差之和。即第一章 机械设备修理的基本知识(3)封闭环的公差(4)各组成环平均尺寸的计算封闭环的公差等于封闭环的最大极限尺寸减去最小极限尺寸，经化简后即为各组成环公差之和。即有时为了计算方便，往往将某些尺寸的非对称公差带变换成对称公差带的形式，这样基本尺寸就要换算成平均尺寸。如某组成环的平均尺寸按下式计算。则 同理，封闭环的平均尺寸等于各增环的平均尺寸之和减去各减环的平均尺寸之和。即第一章 机械设备修理的基本知识(5)各组成环平均偏差的计算各组成环的平均偏差等于各环的上偏差与下偏差之和的一半。如某组成环的平均偏差按下式计算。则同理，封闭环的平均偏差等于各增环的平均偏差之和减去各减环的平均偏差这种。即谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH