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隨著我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的建立和深入，整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)對機(jī)電設(shè)備的要求和依賴程度越來越高，機(jī)電設(shè)備對工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)率、質(zhì)量、成本、安全、環(huán)保等，在一定意義上有決定性的作用，工業(yè)生產(chǎn)用的各種機(jī)電設(shè)備狀況如何，不僅反映企業(yè)維修技術(shù)水平的高低，而且是企業(yè)管理水平的標(biāo)志。

生產(chǎn)設(shè)備在使用中會(huì)磨損，需要修理和更換零件，對一些突發(fā)性的故障和事故，需要組織搶修。機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)是以機(jī)電設(shè)備為對象，研究和探討其拆卸與裝配、失效零件修復(fù)、故障消除方法以及響應(yīng)技術(shù)。

本模塊主要研究和討論機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)的基礎(chǔ)知識。主要內(nèi)容有：設(shè)備維修體系；發(fā)展概況和發(fā)展趨勢；機(jī)械零件的失效及其對策；設(shè)備維修前的準(zhǔn)備。

設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和設(shè)備經(jīng)濟(jì)相互滲透、相互促進(jìn)、相互結(jié)合，機(jī)電設(shè)備越來越機(jī)電一體化、高速化、微電子化，這使機(jī)電設(shè)備的操作也來越容易，而機(jī)電設(shè)備故障的診斷和維修變得困難，而且，機(jī)電設(shè)備一旦發(fā)生故障，尤其是連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備，往往會(huì)導(dǎo)致整套設(shè)備停機(jī)，從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，如果危機(jī)到安全和環(huán)境，還會(huì)造成嚴(yán)重的設(shè)備影響。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，先進(jìn)的生產(chǎn)方式的出現(xiàn)和采用，機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)不斷得到人們的關(guān)注和重視。設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展必然朝著以計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測試技術(shù)、表面工程技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)為依托，以現(xiàn)代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)為先導(dǎo)，以機(jī)電一體化為背景，以滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)日益提高的要求為目標(biāo)，以不斷完善的維修技術(shù)為手段的方向迅猛地發(fā)展。

機(jī)械零件的失效形式及其對策

機(jī)器失去正常工作能力的現(xiàn)象稱為故障。在設(shè)備使用過程中，機(jī)械零件由于設(shè)計(jì)、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失規(guī)定的功能，無法繼續(xù)工作的現(xiàn)象稱為失效。當(dāng)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零部件失效時(shí)，就意味著設(shè)備處于故障狀態(tài)。機(jī)械發(fā)生故障后，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)部分或全部下降而達(dá)不到預(yù)定要求，如功率下降、精度降低、加工表面粗糙度達(dá)不到預(yù)定等級或發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)、出現(xiàn)不正常的響聲等。

機(jī)電設(shè)備的故障分為自然故障和事故性故障兩類。自然故障是指機(jī)器個(gè)部分零件的正常磨損或物理、化學(xué)變化造成零件的變形、斷裂、蝕損等，使機(jī)器零件失效所引起的故障。事故性故障是指維護(hù)和調(diào)整不當(dāng)，違反操作規(guī)程或使用了質(zhì)量不合格的零件和材料等造成的故障，這種故障是認(rèn)為造成的，可以避免。

機(jī)器的故障和零件的失效密不可分。機(jī)械設(shè)備類型很多，其運(yùn)行工況和環(huán)境條件差異很大。機(jī)械零件失效形式也很多，主要有磨損、變形、斷裂、蝕損等四種普通的、有代表性的失效模式。

一、機(jī)械零件的磨損及其對策

相接觸的物體在互相移動(dòng)時(shí)發(fā)生阻力現(xiàn)象稱為摩擦。相對運(yùn)動(dòng)的零件表面發(fā)生尺寸、形狀、和表面質(zhì)量的變化稱為磨損。摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象；磨損是摩擦的必然結(jié)果，兩者均發(fā)生于材料表面。當(dāng)機(jī)械零件配合面產(chǎn)生的磨損超過一定限度時(shí)，會(huì)引起配合性質(zhì)的改變，使間隙加大、潤滑條件變壞。產(chǎn)生沖擊，磨損就會(huì)變得越來越嚴(yán)重，在這種情況下極易發(fā)生事故，一般機(jī)械設(shè)備中約有80%的零件因磨損而失效報(bào)廢。摩擦分為以下種類：

粘著摩損

粘著摩損又稱為粘附摩損，是指當(dāng)構(gòu)成摩擦副的兩個(gè)摩擦表面相互接觸發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面所引起的摩損。

摩擦副表面即使是拋光得很好的光潔表面，但實(shí)際上也還是高低不平的。因此，兩個(gè)金屬零件表面的接觸，實(shí)際上是微凸體之間的接觸，實(shí)際接觸面積很小，所以即使在載荷不大時(shí)，單位面積的接觸應(yīng)力也很大，如果當(dāng)這一接觸應(yīng)力大到足以使微凸地發(fā)生塑性變形，并且接觸處很干凈，那么這兩個(gè)零件的金屬面將直接接觸而產(chǎn)生粘著。當(dāng)摩擦表面發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)在切應(yīng)力作用下變形，甚至斷裂，造成接觸表面的損傷破壞。這時(shí)，如果粘著點(diǎn)的粘著力足夠大，并超過摩擦接觸點(diǎn)兩種材料之一的強(qiáng)度，則材料便會(huì)從該表面上被扯下，是材料沖一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面。通常這種材料的轉(zhuǎn)移是由較軟的表面轉(zhuǎn)移到較硬的表面上。在載荷和相對運(yùn)動(dòng)作用下，兩接觸點(diǎn)間重復(fù)產(chǎn)生“粘著—剪切—再粘著”的循環(huán)過程，使摩擦表面溫度顯著升高，油膜破壞，嚴(yán)重時(shí)表層金屬局部軟化或熔化，接觸點(diǎn)產(chǎn)生進(jìn)一步粘著。

在金屬零件的摩擦中，粘著磨損是劇烈的，常常會(huì)導(dǎo)致摩擦副災(zāi)難性破壞，應(yīng)加以避免。但是在非金屬零件或金屬零件和聚合物件構(gòu)成的摩擦副中，摩擦?xí)r聚合物轉(zhuǎn)移到金屬表面形成單分子層，憑借聚合物的潤滑特性，可提高耐磨性，此時(shí)粘著磨損則起到有益的作用。

減少或消除粘著磨損的對策

摩擦表面產(chǎn)生粘著是粘著磨損的前提，因此，減少或消除粘著磨損的對策就有兩方面：

1）控制摩擦表面的狀態(tài)，摩擦的狀態(tài)主要是指表面自然潔凈程度和微觀粗糙度。

摩擦表面越干凈，越光滑，越可能發(fā)生表面粘著，因此，應(yīng)當(dāng)盡可能使摩擦表面有吸附物質(zhì)、氧化物層和潤滑劑。例如，潤滑油中加入油性添加劑，能有效地防止金屬表面產(chǎn)生磨損粘著。

2）控制摩擦表面材料的成分和金相組織材料成分和金相組織相近的兩種金屬材料之間最容易發(fā)生粘著磨損。此外，金屬間化合物具有良好的抗粘著磨損性能，因此也可選用易于在摩擦表面形成金屬化合物的材料。如果這兩個(gè)要求不能滿足，則通常在摩擦表面覆蓋能有抵抗粘著磨損的材料，如鉛、錫、銀等軟金屬或合金。

磨料磨損

磨料磨損也稱為磨粒磨損，它是當(dāng)摩擦副的接觸表面之間存在著硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料一方的硬度比另一方面的硬度大得多時(shí)，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損。在各類磨損中，磨料磨損約占50%，是十分常見且危害性最嚴(yán)重的一種磨損，其磨損速率和磨損強(qiáng)度都很大，致使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大大降低，能源和材料大量消耗。

減少或消除磨料磨損的對策

磨料磨損是由磨料顆粒與摩擦表面的機(jī)械作用而引起的，因此，減少或消除磨料磨損的對策也有兩個(gè)方面。

1）磨料方面，磨料磨損與磨料的相對硬度、形狀、粒度有密切關(guān)系。磨料的應(yīng)對相對于摩擦表面材料硬度越大，磨損越嚴(yán)重。實(shí)踐與試驗(yàn)表面，在一定粒度范圍內(nèi)，摩擦表面的磨損量隨磨粒尺寸的增大而按比例較快地增加，但當(dāng)磨損粒度達(dá)到一定尺寸后，磨損量基本保持不變。這是因?yàn)槟チ媳旧淼娜毕莺土鸭y隨著磨料尺寸增大而增多，導(dǎo)致磨料的強(qiáng)度降低，易于斷裂破損。