机械设备安装与修理

机械维修与安装甘肃煤炭工业学校雒建顺目录第一章机械维修基本知识第一节机械故障概论第二节机械的维修第三节可靠性维修基本原理第二章零件失效及机械技术诊断第一节零件的磨损第二节润滑第三节零件的变形第四节断裂第三章机械零件的修理方法第一节零件的焊修第二节零件的电镀修复第一章机械维修基本知识第一节机械故障概论一、故障定义及其分类1.设备故障的定义①引起系统立即丧失其功能的破坏性故障。②与设备性能降低有关的性能上的故障。③即使设备当时正在生产规定的产品，而当操作者无意或蓄意使设备脱离正常的运转。2、分类机械故障时间状况原因突发性故障渐进性故障实际故障潜在故障事故性故障自然故障二、故障产生的基本规律机械的故障率曲线三、机械制造和修理因素对故障的影响1、零件材料的选择2、零件的加工质量交变载荷、调质、喷丸3、机械的装配质量配合间隙、各零件相互位置精度四、机械使用因素对故障的影响1、工作负荷β1=β0·Кfβ1---考虑负荷变化因素的故障率β0---额定负荷条件下的故障率Кf---负荷改变条件下的故障率2、工作环境β2=β1·Кf=β0Кh·Кfβ2---考虑工作环境和负荷因素时的实际故障率3、设备保养和操作技术β=β2·Кb=β0Кh·Кf·Кb第二节机械的维修一、机械的维修性1、维修三要素（1）机械设备的维修性；（2）维修人员的素质和技术；（3）维修的保障系统，包括人力、技术、测试装置、工具、备件、材料供应等。2、定义：在规定的条件下，在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。分析：规定的条件----是指选定了合理的维修方式、准备了维修用的测试仪器及装备和相应的备件、标准、技术资料，由一定技术水平和良好劳动情绪的维修人员进行操作。规定的时间-----是指机械设备从寻找、识别故障开始，直至检查、拆卸、清洗、修理或更换、安装、调试、验收，最后达到完全恢复正常功能为止的全部时间。3、维修与维修性的区别维修是指维护或修理进行的一切活动，包括保养、修理、改装、翻修、检查等。维修性是指机械设备在维修方面具有的特性或能力；反映发生故障后进行维修的难易程度；是维修需要付出的工作量大小、人员多少、费用高低以及维修设施先进或落后的综合体现；是由设计、制造等因素决定的一种固有属性，直接关系到机械设备的可靠性、经济性、安全性和有效性；是机械设备三项基本性能参数之一，它和使用性能一样重要。二、评定指标1、维修度M（t）⑴定义：它是定量地评定维修性的尺度。可修复的机械系统、设备和零部件等，在规定的条件下进行维修，在规定的时间内恢复到正常状态完成的修复概率。⑵M（t）与t的关系设t为规定的维修时间，τ为实际维修所用的时间，是随机变量，则维修度M（t）就是在τ≤t时间内完成维修的概率，即M（t）=P（τ≤t）。维修度M（t）对时间的导数称维修概率密度函数，记为m（t），即m（t）=dM(t)/dt。它表示在某一时刻t，可能修复的瞬时概率。当t=0时，处于故障状态，尚未进行维修，M（0）=0；当t→∞时，表明已修好，M（t）=1。具体的维修时间是遵循一定的分布规律，它与m（t）有关。在一定的时间内，M（t）大，说明维修的速度快；反之，维修速度慢。2、延续时间指标⑴平均事后维修时间：故障发生后，整个维修过程所需要的时间即为事后维修时间。平均事后维修时间则是多次事后维修时间的平均值.。⑵平均预防维修时间：它是完成预防维修项目所用的平均延续时间，即预防维修总时间与预防维修次数的比值。⑶平均维修时间：包括事后维修和预防维修所需要的平均延续时间，即维修总时间与维修次数的比值。⑷后勤保障延误时间：它是因等待备件、材料、运输等所延误的时间。⑸行政管理延误时间：由于行政管理性质的原因使维修工作不能按时进行而延误的时间。⑹维修停机时间：它是发生故障所需要的停机修复时间，包括平均维修时间、后勤保障延误时间和行政管理延误时间。3、工时指标包括机械设备或零部件每工作一小时、一个月、一个周期所用的维修工时，以及每项维修措施所用的维修工时。4、维修频率指标它关系到能否使机械设备对维修的要求减少到最低限度。可靠性特征量中的故障率λ（t）和平均故障间隔时间（MTBF）是确定事后维修频率的依据。⑴平均维修间隔时间：它是各类维修活动（事后、预防）之间的平均工作时间，是确定机械设备在某一特定的瞬间维持其正常功能的概率，即有效度的主要参数。⑵平均更换间隔时间：它表示某零部件或总成更换的间隔平均时间，是确定备件需要量的一个重要参数。5、维修费用指标机械设备的寿命周期费用是一项综合性的货币形态价值预测指标，可分解为购置费（原值）、使用费、维修费和停机损失费等四大项。维修费在寿命周期费用中所占的比例很大。维修性设计的最终目标是以最低的费用完成维修工作。它包括：⑴每项任务、每项维修措施的费用。⑵行一小时、一个月、一年的维修费用。⑶维修效益=生产量/维修费用⑷综合效益=机械设备寿命周期内的输出/机械设备寿命周期费用6有效度由于机械设备维修需要占用一定时间，使它在保有期内不能得到充分利用，为衡量其充分利用的程度，引入有效度即可利用率的概念。有效度还可用式A（t）=μ/（λ+μ）表示，其中μ是修复率，λ是故障率，它们同时影响利用率。若要提高有效度，必须降低λ或提高μ。一台高度可靠的机械，若故障十分稀少，而维修性不好，其利用率降低。三、影响维修性的主要因素影响维修性的因素，主要有设计方面、维修保养方针和体制、维修保养人员的水平和劳动情绪等，见表。四、提高维修性的主要途径从上述影响维修性的主要因素中，不难找到提高维修性的主要途径。其中特别要注意以下几点：1、简化结构，便于拆装结构简单的机械设备不仅故障少，一旦发生故障，检查、判断、修复也容易。大量采用标准件、各种类型的机械设备零部件之间能够通用，均可减少停机维修时间。2、提高可达性故障发生后，维修人员在检查、拆卸和修理中，应能用眼睛直接看到、用手接触操作部位；应有足够的操作空间，并符合工程心理学和人机工程规定的标准；取出零件时应有适当的通道。3、保证维修操作安全维修人员在操作时，应没有被锐边、突起划伤。被重物砸伤的可能，也没有被电击的危险，以提高效率。4、按规定使用和维修要按使用说明书规定的内容进行使用、润滑、调试、保养；按编制的维修技术指南和维修标准进行维修；按机械设备本身的特点采取最合理的维修工艺、材料和方法，取得最好的维修效果。5、部件和联接件易拆易装采用整体式安装单元（模块化），设置定位装置和识别标志，配备适合的专用拆装工具等，都有利于实现易拆易装。6、零部件的无维修设计可靠性、维修性的理想极限是无维修设计，即不需要维修的零部件。目前主要有：不需润滑的固定关节、自润滑轴承、塑料轴承等；不需调整的，利用弹簧张力或液压等自调刹车闸等；将零部件设计为具有一定寿命，到时就予以报废处理.五、维修类别1、小修以更换或修复在维修间隔期内磨损严重或即将失效的零部件为目的，不涉及对基础件的维修，是排除故障的维修。2、大修全面或基本恢复机械设备的功能，一般由厂矿企业内的专业维修人员或在工业设施比较集中地区设置的维修中心进行。大修时，将对机械设备进行全部或大部解体，重点修复基础件，更换和维修丧失或即将丧失功能的零部件，调整后的精度基本上达到原出厂水平，并对外观重新整修。3、中修是一种介于大修和小修之间的层次，为平衡性维修。大中小修这三种层次客观上反映了机械设备磨损的时何进程，因而最适合以时间为基准的计划预防维修制的实施，为大多数单位采用。但它还需要其它修理层次作补充，才能解决预测不到的维修需要。4、项修在机械设备运行，进行状态监测的基础上，专门针对即将发生故障的零部件或技术项目进行事前计划性的维修。项修是穿插在大中小修之间，没有周期性的一种计划维修层次。5、改造用新技术、新材料、新结构和新工艺，在原机械设备的基础上进行局部改造，以提高其功能、精度、生产率和可靠性为目的。这种维修属于改善性，其工作量的大小取决于原机械设备的结构对实行改造的适应程度，也决定于人们需要将原机械设备的功能提高到什么水平。改造又称现代化改装。6、计划外维修因突发性故障和事故而必须对机械设备进行的一种维修层次。计划外维修的次数和工作量越少，表明管理水平越高。第三节可靠性维修基本原理一、可靠性维修的目标1、始终掌握机械状况2、提高机械的使用寿命3、计划性更突出4、协作性更突出5、显著增加经济效益6、增强安全和环境意识二、定期维修1、定期检查和按时保养2、计划修理3、维修周期表三、预测维修技术四、主动修技术1、优越性2、组成⑴故障根源分析⑵高质量的大修和安装⑶严格的指数管理⑷及时进行技术改造机油冒蓝烟分两种情形：一种可能是气门油封老化。这种情形不需要大修，更换气门油封即可；另一种可能是活塞与缸壁间隙过大，这种情形必须大修。上述两种情形通过内窥镜可确定。动机冒黑烟严重。这种情况可通过气缸压力表测量气缸压力。如果气缸压力低于正常值，就必须要大修了。五、可靠性维修的实施第二章零件的失效及机械技术诊断第一节零件的磨损一、摩擦的本质和种类静摩擦外摩擦摩擦动摩擦内摩擦滚动摩擦滑动摩擦存在于两物体表面之间流体内部产生的粘剪力摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效原因（一）、滑动摩擦1、特点（库仑定律）方向相反、F=fFN、大小与v和s无关。2、4种滑动摩擦状态一、干摩擦不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触，这样产生的摩擦称为干摩擦(如真空中)。古典摩擦理论的摩擦力计算公式：库仑公式nfFfFｆ＝0.30～0.35新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论二、边界摩擦（边界润滑）边界膜：比较牢固地吸附在金属表面的分子膜。两表面加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。不满足流体动压形成条件，或虽有动压力，但压力较低，油膜较薄时，在载荷的作用下，边界膜互相接触，横向剪切力比较弱，这种摩擦状态称为边界摩擦。塑性变形边界膜弹性变形液体ｆ＝0.01～0.1/lk/lk;物理吸附膜常温、轻载、低速化学吸附膜中等载荷、速度和温度化学反应膜重载、高速和高温λ越大，油膜承载比例大，f越小边界摩擦λ≤１(a)(b)三、流体摩擦（润滑）膜厚比λ3～４全液体摩擦当两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开时，摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦，流体分子层间的粘剪阻力就是摩擦力，这种摩擦称为流体摩擦。塑性变形边界膜弹性变形液体ｆ＝0.001～0.008当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。非完全液体摩擦膜厚比四、混合摩擦（润滑）塑性变形边界膜弹性变形液体1≤λ≤3干摩擦—最不利（无润滑状态）边界摩擦—最低要求（边界润滑状态）流体摩擦（流体润滑状态）混合摩擦（混合润滑状态）塑性变形边界膜弹性变形液体塑性变形边界膜弹性变形液体塑性变形边界膜弹性变形液体塑性变形边界膜弹性变形液体金属摩擦副的滑动摩擦：(二)、滚动摩擦MK=kFN产生滚动摩擦阻力的原因：1、滑移区滑动摩擦阻力2、滚动中弹性变形滞后和塑性变形3、相互挤压克服黏结二、磨损的种类形成：边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表面尖峰接触。现象：压力作用—局部温升高—粘着（焊接）摩擦力—撕脱、剪切—材料转移。1）黏着磨损：影响因素：材料硬度，表面粗糙度，载荷、速度、温度，不同材料配副.2）磨粒磨损/磨削形成：表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。现象：表面材料脱落，油不净，硬质颗粒形成磨料。影响因素：环境，表面硬度、粗糙度。3）疲劳磨损（也称疲劳点蚀）形成：接触应力反复作用。轴承、齿轮。现象：交变应力—裂纹扩展—表面剥落—麻点、凹坑（疲劳点蚀）影响因素：表面硬度、粗糙度，润滑油粘度。4）腐蚀磨损-电化学作用形成：一定速度的硬质微粒反复作用，表面受法向力及切向力。燃气涡轮机叶片水轮机叶片。现象：表面疲劳，材料损失。影响因素：材料硬度5)流体磨损形成：空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或电化学作用。现象：表面腐蚀并磨