设备管理与维修复习纲要

设备在设计时本着两个原则 1、三化

标准化、系列化、通用化 2、四好

好造、好用、好卖、好修

（四）维修性及其度量

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，它是一种设计特性。

（五）故障模式 § 1 定义和分类

1. 定义：故障模式是指产品故障的表现现象。

2. 分类： 有多种分类方法。其中一种是由故障表现形式、诱发故障的因素以及部位等进行分类。即每一种故障都是由一个或多个故障表现形式与诱发故障的因素以及一个部位组合而成。

3. 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） 4.诱发故障的因素：

力 时间 温度 作用环境 5.故障部位： 整体、表面。

第三节 机械设备维修方式及发展趋势 设备维护维修的四种方式

坏了才修 （坐以待毙） →事后维修制度 预防维修 （循规蹈矩 ）→预防维修制度 预测维修 （防微杜渐 ）→预知维修制度 主动维护（未雨绸缪）→ 预知维修制度 设备维修制度的改革路径为

事后维修制度→预防维修制度→预知维修制度 第四节 维修的经济技术分析 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。

原始费(设置费)二、设备的寿命

使用费(运转维持费)

指设备从投入生产开始，经过有形磨损和无形磨损，直至在技术上或经济上不宜继续使用，需要进行更新所经历的时间。设备寿命包括以下3方面。

①自然寿命。 ②技术寿命。 ③经济寿命。

第二章 机械零件失效的模式及其机理

第一节 基本概念

一、失效的概念和危害

失效：机件在载荷作用下丧失最初规定的功能。 三种状态：

完全不能工作；不能按确定的规范完成规定功能；不能可靠和安全地继续使用

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二、失效的形式

按失效件的外部形态特征分类：

磨损失效；断裂失效；变形失效；腐蚀和气蚀

第二节 机械零件的磨损

机械零件的磨损一般可分为磨合（走合）阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段 通常将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损和冲蚀六种形式。 一、粘着磨损

当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对的运动时，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磨损称为粘着磨损。

1. 粘着磨损机理 2. 粘着磨损的影响因素 （1）金属互溶性的影响

（2）金属点阵结构与硬度的影响 （3）载荷与速度的影响 3. 减少粘着磨损的措施 （1）合理润滑

（2）选择互溶性小的材料配对 （3）金属与非金属配对 （4）适当的表面处理

二、磨料磨损

它是当摩擦副的接触表面之间存在这硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损，其特征是在接触表面上有明显的切削痕迹。

1. 磨料磨损的机理 2. 磨料磨损的分类

按磨损产生的条件分为：凿削式，高应力碾碎式，低应力擦伤式 3. 影响磨料磨损的因素

（1）磨料性质

（2）摩擦表面材料（材料的显微组织，材料的硬度） 三、疲劳磨损

疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。

1. 疲劳磨损机理

2.提高抗疲劳磨损的途径

(1)减少材料中的脆性夹杂物 (2)适当的硬度 (3)提高表面加工质量 (4)表面处理 (5)润滑 四、微动磨损

两个接触表面由于受相对低振幅震荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。 1. 微动磨损的机理

2. 影响微动磨损的主要因素

实践与试验表明，材料性能和外界条件（载荷、振幅、温度、润滑等）对微动磨损影响相当大。

四、冲蚀磨损

冲蚀磨损是指材料受到固定粒子、液滴或液体中气泡冲击时，表面出现的损伤现象。

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三种情况：硬粒子冲蚀；液滴冲蚀；气蚀

第三节 金属零件的断裂 断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者联合作用下，其本身连续性遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分的现象。

按断口宏观变形量分类：延性断裂、脆性断裂。

按断裂原因分类：过载断裂、疲劳断裂、脆性断裂

按断裂环境分类：应力腐蚀断裂，氢脆断裂，高温蠕变断裂，腐蚀疲劳断裂及冷脆断裂等

1、过载断裂

外加载荷超过金属构件危险截面所能承受的极限应力时所发生的断裂。 主要特征：穿晶断裂。

断口通常分为三个区域：纤维区F、放射区R和剪切唇区S。

2、疲劳断裂

零件在交变载荷或循环载荷作用下经过较长时间的工作而发生断裂的现象就叫作疲劳断裂。

机械疲劳依载荷性质，可以分为拉压疲劳、振动疲劳、弯曲疲劳、扭转疲劳与复合应力疲劳。

按断裂的应力交变次数又可分为高周疲劳（104~107)和低周疲劳（104以下)。 1）疲劳断裂的机理 一般认为，疲劳断裂过程共经历三个阶段：疲劳裂纹的萌生，即形成阶段；疲劳裂纹的扩展阶段和最终断裂或瞬断阶段。

2）疲劳断裂的主要特征

典型的疲劳断口按照断裂过程有三个形貌不同的区域：疲劳核心区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。

3、脆性断裂

脆性断裂：构件未经明显的变形而发生的断裂。 4、断裂失效分析的步骤

1）．现场记载与拍照 2）．分析主导失效件 3）．找出主导失效件上的主导裂纹 （1）排除法 （2）T形法 （3）分叉法 4）．寻找失效源区 5）．断口处理 6）．确定失效原因 （1）设计方面 （2）工艺方面

（3）安装使用方面

第四节 金属零件的腐蚀损伤

金属零件的腐蚀损伤，是指金属材料与周围介质产生化学或电化学反应而导致的破坏。 一、金属腐蚀过程与分类

依金属腐蚀过程的特点分为:化学腐蚀、电化学腐蚀。 依腐蚀表面的特征分为:全面腐蚀、局部腐蚀。

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二、腐蚀失效主要表现形态

1、均匀腐蚀 2、点腐蚀 3、缝隙腐蚀4、晶间腐蚀5、析氢腐蚀6、腐蚀疲劳7、腐蚀磨损

三、设备维修工程中的防腐技术

（一）表面覆盖防腐（二）缓蚀剂防腐（三）、电化学保护（阳极保护法、阴极保护法）

第五节 机械零件的变形

机械零件或构件在外力的作用下，产生形状或尺寸变化的现象称为变形。 一、弹性变形 二、塑性变形

金属零件的塑性变形从宏观形貌特征上看主要有翘曲变形、体积变形和时效变形等。 三、减少变形的措施 设计、加工、修理、使用

第三章 机械设备的润滑与保养

第一节 润滑基础知识

一、摩擦 (润滑)状态

1、干摩擦状态：

表面间无任何润滑剂或保护膜，纯金属直接接触。摩擦系数较大 f≈0.3 2、边界摩擦

膜厚比λ = hmin/(Rq12+Rq22)1/2；λ≤1

Hmin:最小油膜厚度，Rq1、Rq2 :表面轮廓均方根偏差。摩擦系数有所减小 f≈0.1 3、混合摩擦

摩擦表面间处于边界摩擦与流体摩擦混合状态。混合摩擦 λ=1～3

油膜增厚，凸峰接触减少,约30％的载荷由油膜承担。摩擦系数 f≈0.1～0.01 4、流体摩擦

两表面轮廓峰完全被油膜隔开。流体摩擦 λ＞ 3～4 载荷全部由油膜承担。摩擦系数 f≈0.008～0.001

第二节 润滑材料

1、润滑目的：降低摩擦，减轻磨损，防锈蚀；润滑油膜具有缓冲、吸振的能力；动能传递；循环的润滑油可散热降温。

2、润滑材料 润滑油(液体）：有机油、矿物油、化学合成油 润滑脂（塑性体及半流体）：钙基脂、钠基脂、锂基脂 固体：石墨、二硫化钨、二硫化钼等

气体：气体轴承中使用的空气、氮气和二氧化碳 3、润滑油

不挥发的油状润滑剂。按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。石油润滑油的用量占总用量97％以上，因此润滑油常指石油润滑油。

1）性能指标：

a、流体中任意点处的切应力与该点流体的速度梯度成正比。 ?????v?y 动力粘度η 运动粘度 ν： ν＝ η/ρ

润滑油牌号：40°C时的运动粘度，用厘斯（cSt）表示。

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