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1、 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编第四章第四章 机电设备故障及零部件的失效机电设备故障及零部件的失效机理机理 第一节第一节 概述概述一一.故障的含义：故障的含义：设备（系统）或零部件丧失了规定功能的状态。设备（系统）或零部件丧失了规定功能的状态。包含两层含义：包含两层含义：.系统偏离正常功能；系统偏离正常功能；.功能丧失。功能丧失。注意：注意：1.故障状况随规定对象变化而不同；故障状况随规定对象变化而不同；2.故障状况是针对规定功能而言；故障状况是针对规定功能而言；3.故障状况应达到一定程度。故障状况应达到一定程度。1 出版社 理工分社机电设备管理与维修
2、机电设备管理与维修王振成主编王振成主编二.故障的分类1.按故障性质分：间歇性故障与永久性故障按故障性质分：间歇性故障与永久性故障2.按故障程度分：局部性故障与整体性故障按故障程度分：局部性故障与整体性故障3.按故障形成速度分：突发性故障与缓变性故障按故障形成速度分：突发性故障与缓变性故障4.按故障形成原因分：操作或管理失误形成的故障与自然按故障形成原因分：操作或管理失误形成的故障与自然故障故障5.按故障造成的后果分：致命故障与一般故障按故障造成的后果分：致命故障与一般故障此外：按表现形式分为功能故障和潜在故障；按形成时间此外：按表现形式分为功能故障和潜在故障；按形成时间分为早期故障、随时间变化
3、故障和随即故障；按程度与形成快分为早期故障、随时间变化故障和随即故障；按程度与形成快慢分为破坏性故障与渐衰时效性故障等。慢分为破坏性故障与渐衰时效性故障等。2 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编三.故障的规律（一）一）.故障特征量故障特征量1.故障概率故障概率由概率论知：由概率论知：故障概率故障概率2.故障率故障率是故障概率与无故障概是故障概率与无故障概率之比。率之比。3 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编1）.瞬时故障率设备在某一瞬时的故障率：设备在某一瞬时的故障率：设有设有N个部件从个部件从t=0时开始工作，到时开
4、始工作，到t时刻故障数为时刻故障数为n(t),无故障数为无故障数为N存存=N-n(t);若在若在(t)内有内有n(t)部件发生故部件发生故障，则瞬时故障率为：障，则瞬时故障率为：4 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编3）.平均故障间隔期是可修复设备在相邻两次故障间隔的平均时间，称是可修复设备在相邻两次故障间隔的平均时间，称MTBF。如某新设备运行如某新设备运行1000小时发生故障，修复后运行小时发生故障，修复后运行2000小时出小时出现故障，再次修复后运行现故障，再次修复后运行240
5、0小时后发生故障，则平均故障间隔时小时后发生故障，则平均故障间隔时间为间为（1000+2000+24000）/3=1800h设第设第i次故障运行时间或两次修理的间隔个时间为次故障运行时间或两次修理的间隔个时间为ti；n为发生故障的总次数，则为发生故障的总次数，则平均故障间隔时间为：平均故障间隔时间为：6 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编（二）故障率曲线（浴盆曲线）7 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编第二节 机械零件的磨损 是零件磨损的主要形式一一.零件磨损的一般形式零件磨损的一般形式 下图是一般机械零件磨损特性曲线
6、图下图是一般机械零件磨损特性曲线图8 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编（二）.疲劳磨损；1.疲劳磨损的机理：（见下图）。滚动磨和滑动磨损共同作用。2.影响疲劳磨损的主要因素：（1）.材质；（2）.接触表面质量；（3）.其它原因（如润滑、应力集中、配合间隙、介质腐蚀等。10 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编（三）.粘着磨损1.粘着磨损的机理：粘着磨损的机理：由于润滑不良、相对速度大、温升过高、表面变软造成粘着。由于润滑不良、相对速度大、温升过高
7、、表面变软造成粘着。2.影响磨料磨损的主要因素：影响磨料磨损的主要因素：（1）.摩擦副表面成分与材质；摩擦副表面成分与材质；（2)。摩擦副表面状态。摩擦副表面状态如：是否有油膜、是否干净等。如：是否有油膜、是否干净等。（四）（四）.微动磨损微动磨损1.微动磨损的机理：微小振动、发热微动磨损的机理：微小振动、发热、磨料膨胀、氧化磨料膨胀、氧化2.影响微动磨损的主要因素：影响微动磨损的主要因素：（1）.载荷；（载荷；（2）.材质性能。材质性能。作业：作业：P20，T1、2、3、411 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设
8、备管理与维修王振成主编王振成主编三.气蚀零件间气泡在强大压力下溃灭速度可达250m/s,产生微射流形成的水击现象。伴有机械、化学和电化学等作用。气蚀严重时形成小孔直到开裂而破坏，故又叫穴蚀。减少气蚀的措施：减少气蚀的措施：1.减少与液体表面接触的振动；减少与液体表面接触的振动；2.选用耐气蚀的材料，如球墨铸铁，不锈钢，尼龙等。选用耐气蚀的材料，如球墨铸铁，不锈钢，尼龙等。3.表面处理，如涂塑，陶瓷，镀铬等。表面处理，如涂塑，陶瓷，镀铬等。4.改进表面结构，减少液体涡流现象。改进表面结构，减少液体涡流现象。5.液体中添加乳化油。减少前气泡爆破时的水击力。液体中添加乳化油。减少前气泡爆破时的水击力
9、。13 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 第五节.机械零件的断裂 属无塑性变形的突然断裂属无塑性变形的突然断裂有：氢脆；硝脆；碱脆；氨脆，冷脆等；有：氢脆；硝脆；碱脆；氨脆，冷脆等；脆断的特征：脆断的特征：1.应力不大，但突然断裂，具有突然性且无征兆；应力不大，但突然断裂，具有突然性且无征兆；2.断口平整光亮，几乎无屈服颈缩现象；断口平整光亮，几乎无屈服颈缩现象；原因有三种：原因有三种：1.氢压致断；氢压致断；2.晶格脆化致断晶格脆化致断3.氢腐蚀致断。氢腐蚀致断。15 出版社 理
10、工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编二.疲劳断裂（一）（一）.疲劳断裂的机理疲劳断裂的机理 三个阶段三个阶段1.萌生阶段萌生阶段疲劳变形晶格滑移形成疲劳变形晶格滑移形成疲劳核心。如图在滑移疲劳核心。如图在滑移带图形的峰底处。带图形的峰底处。2.扩展阶段扩展阶段切向扩展阶段，切向扩展阶段，正向扩展阶段正向扩展阶段3.断裂阶段断裂阶段16 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编三.减少疲劳断裂的措施1.优化零件形状结构设计，优化零件形状结构设计，合理选择零件材料合理
11、选择零件材料2.合理选择零件加工方法合理选择零件加工方法3.正确的安装和使用正确的安装和使用思考题：思考题：P67：T1、3、5、6、718 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编复习思考题1 什么是机械设备故障？它是如何分类的？什么是机械设备故障？它是如何分类的？2故障发生有什么规律？其特征量有哪几个？含义是什么？故障发生有什么规律？其特征量有哪几个？含义是什么？3零件磨损过程有什么特点？零件磨损过程有什么特点？4磨损形式主要有哪几种？其产生机理和发展过程各有什么磨损形式主要有哪几种？其产生机理和发展过程各有什么特点？特点？5金属零件腐蚀的形式分几类？其腐蚀机理是什么？金属零件腐蚀的形式分几类？其腐蚀机理是什么？6金属零件变形的机理是什么？应如何减小变形的危害？金属零件变形的机理是什么？应如何减小变形的危害？7疲劳断裂的个阶段是如何演变的？防止断裂失效发生应疲劳断裂的个阶段是如何演变的？防止断裂失效发生应从哪几个方面采取对策？从哪几个方面采取对策？19 出版社 理工分社机电设备管理与维修机电设备管理与维修王振成主编王振成主编 20