2022年机电设备维修基础知识 .pdf
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1、机电设备维修的基础知识.txt你出生的时候,你哭着,周围的人笑着;你逝去的时候,你笑着,而周围的人在哭!喜欢某些人需要一小时, 爱上某些人只需要一天, 而忘记一个人得用一生模块一机电设备维修的基础知识机电设备是企业生产的物质技术基础,作为现代化的生产工具在各行各业都有广泛的应用。随着生产力水平的提高,设备技术状态对企业生产的正常运行,对产品生产率、质量、成本、安全、环保和能源消耗等在一定意义上起着决定性的作用。机电设备在使用过程中,不可避免地会由于磨损、疲劳、断裂、变形、腐蚀和老化等原因造成设备性能的劣化以致出现故障,从而会使其不能正常运行,最终导致设备损坏和停产而使企业蒙受经济损失,甚至造成
2、灾难性的后果。因此,减缓机电设备劣化速度,排除故障、恢复设备原有的性能和技术要求,需要设备维修从业人员掌握一整套系统的、科学的维护和修理设备的技术和方法。机械设备维修技术是以机械设备为研究对象,探讨设备出现性能劣化的原因,研究并寻找减缓和防止设备性能劣化的技术及方法,保持或恢复设备的规定功能并延长其使用寿命。本模块主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识。主要内容有:设备维修体系;发展简况和发展趋势;机械零件的失效及其对策;设备修理的一般工作过程和设备维修前的准备。第一节设备维修体系一、设备的劣化及补偿机械设备在使用或者闲置过程中逐渐丧失其原有性能,或者与同类新型设备相比较性能较差,显得旧式化
3、的现象称为设备的劣化。设备的劣化可分为使用劣化,自然劣化和灾害劣化。使用劣化是指设备在使用过程中,由于磨损和腐蚀所造成的耗损、冲击、疲劳和蠕变等所造成的损坏和变形,原材料的附着和尘埃的污染之类现象,使设备失去其原有的性能。自然劣化是指设备在进厂之后不管使用与否,随着时间的流逝,或者受大气的影响而使材料老朽化,或者遭受意外的灾害而加快这种老朽化的速度的现象。灾害劣化是指由于自然灾害,如暴风、水浸、地震、雷击、爆炸等使设备遭受破坏或设备性能下降的现象。设备劣化还可分为绝对劣化和相对劣化。绝对劣化就是设备的老朽化,即随着时间的流逝,设备逐渐损耗,逐渐老朽直至需要报废。相对劣化是指原有的设备和新型设备
4、相比较,性能低、质量差,因而显得旧式化的现象。设备劣化导致设备技术性能下降,或者与新型设备相比,原有设备的技术性能较差,这一类劣化又称之为技术性劣化。如果从设备的经济价值来看待,随着时间的流逝,其价值也在减少,这又称之为经济性劣化。设备的劣化使设备的性能下降,故障增多,维修费用增加,其所生产的产品产量减少,质量下降,成本增高并且不能保证按期交货,职工的安全感和情绪下降等,造成各种损失。对设备劣化的补偿方法有两种:一是用新设备来替换已经劣化或损耗的旧设备,即进行设备更新;二是在使用过程中通过检修进行局部性的补偿。由于设备零部件的使用寿命是长短不齐的,因此用检修方法进行局部性的补偿,具有重要的经济
5、意义。图 1-1 为设备劣化的周期图。从图中可以看出,设备由建设期进入投产期,其性能逐渐达到设计水平,进人稳定生产期。如再经过革新改造,设备性能得到进一步提高,进入正常生产期。在使用中设备逐渐劣化,每经过一次修理,恢复一定的性能,但设备性能仍呈下降的趋势。这时,如果进行改造,设备性能就可能向新一代的设备靠近。当设备性能急剧劣化,再修理得不偿失时,就应当进行更新。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页图 l-1 设备劣化周期图二、设备维修体系的三大侧面随着设备技术的飞速发展,先进的设备需要先进的维修技术,更需要先进的管理
6、模式。当代设备维修涉及工种广泛,设备管理成为一门边缘的、综合的、系统的学科。按照设备综合工程学的观点,设备维修具有三大侧面,既技术侧面、经济侧面和经营侧面。技术侧面包括日常保养技术( 润滑、清洁、紧固和调整) 、设备诊断技术、修理技术以及设备的更新与改遁等;经济侧面包括维修的经济性评价、维修费用和劣化损失、固定资产的转移和折旧等;经营侧面包括维修的方针和目标、维修组织和人员、维修管理体系等。设备维修的三个侧面之间有着密切的关系,技术侧面是以设备硬件为对象,从“物”的角度控制维修活动;经济侧面是对设备进行的经济价值的考核,是从“钱”的角度控制维修活动;经营侧面是从经营管理等软件的措施方面控制维修
7、活动,即从“人”的角度控制维修活动。三大侧面构成了一个完整的设备维修体系,缺一不可。第二节设备维修技术的发展简况和发展趋势机器的维护与修理和机器本身应该是结伴产生的,但其发展并不平衡,设备管理与有计划的预防性维修是最近几十年才发展起来的。越是工业发达的国家,设备管理与维修工作发展得越迅速,投入的人力、物力、财力也越多。随着工业生产的发展,设备维修的生产组一、我国设备维修技术的发展简况我国设备维修工作是在新中国成立后迅速建立、发展起来的。党和国家对设备维修与改造工作很重视。 20 世纪 50 年代开始尝试推行“计划预修制”。随着国民经济第一个五年计划的执行,各企业陆续建立了设备管理组织机构,19
8、54 年全面推行设备管理周期结构和修理间隔期、修理复杂系数等一套定额标准。1961 年国务院颁布国营工业企业工作条例( 试行) ( 即工业七十条) ,逐步建立了以岗位责任制为中心的包括设备维修保养制度在内的各项管理制度。1963 年机械工业出版社开始组织编写资料性、实用性很强的机修手册,使设备维修技术向标准化、规范化方向迈进了一大步。在设备维修实践中,计划预修制”不断有所改革,如按照设备的实际运转台数和实际的磨损情况编制预修计划:不拘束于大修、项修、小修的典型工作内容,针对设备存在的问题,采取针对性修理。一些企业还结合修理对设备进行改装,提高设备的精度、效率、可靠性、维修性等。这些已经冲破了原
9、有计划预修制”的束缚。与此同时,相继成立了中国机械工程学会及各级学术组织,开展了多方面的学术和技术交流活动,推动了我国设备维修与改造工作。群众性的技术革新活动,也给设备维修与改造增添了异彩。这一时期,我国工精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页业企业的设备修理结构有两种形式:一是专业厂维修;二是企业自修。 20世纪 70 年代末,实行改革开放,加强了国际交往,国际交流不断,取得了可喜的成绩。采取走出去、请进来等方法,学习、借鉴英国的“设备综合工程学”和日本的“全员生产维修 (TPM)”,揭开了多向综合引进国外先进技术的
10、序幕,并恢复全国设备维修学会活动,创办设备维修杂志,原国家经委增设设备管理办公室,1982 年成立中国设备管理协会, 1984 年在西北工业大学筹建中国设备管理培训中心。1987 年国务院颁布全民所有制工业交通企业设备管理条例。国内企业普遍实行“三保大修制”,一些企业结合自己的情况学习和试行“全员生产维修”,初步形成一个适合我国国情的设备管理与维修体制设备综合管理体制,使我国设备维修工作进一步完善并走向正轨。 20世纪 90 年代,随着微电子技术、机电一体化等技术的不断成熟,特别是我国工业化水平的迅速提高,以技术改造和修理相结合的设备维修工作迅速发展。这一时期,在设备维修制度上,普遍推行状态维
11、修、定期维修和事后维修等3 种维修方式,以定期维修为主、向定期维修和状态维修并重的方向发展( 事后维修仍然存在) 。在修理类别上,大修、项修、小修 3 种类别已具有一定的代表性和普及性。进入21 世纪后,随着改革开放的不断深入,我国的社会主义市场经济不断完善,国外制造企业不断迁入我国,计算机技术、信号处理技术、测试技术、表面工程技术等不断应用于设备维修技术,改善性维修、无维修设计等得到迅猛发展。随着设备的技术进步,企业的设备操作人员不断减少,而维修人员则不断增加( 图 1-2) 。另一方面,操作的技术含量不断降低,而维修的技术含量却在逐年上升(图1-3 )。现今的维修人员遇到的多是机电一体化,
12、集光电技术、气动技术、激光技术和计算机技术为一体的复杂设备。当代的设备维修已经不是传统意义上的维修工所能胜任的工作。当前,我们面临的任务是大力抓好人才的开发和培养,通过高等院校培养和对在职人员进行补充更新知识的继续教育,尽快造就成一批具有现代维修管理知识和技术的维修专业人员。图 12 设备操作人员与维修图 13 设备维修人员和操作人员的比例关系人员与技术含量的关系二、设备维修技术的发展趋势现代科学技术和社会经济相互渗透、相互促进、相互结合,机电设备越来越机电一体化、高速化、微电子化,这使机电设备的操作越来越容易,而机电设备故障的诊断和维修则变得困难。而且,机电设备一旦发生故障,尤其是连续化生产
13、设备,往往会导致整套设备停机,从而造成一定的经济损失,如果危及到安全和环境,还会造成严重的社会影响。随着社会经济的迅速发展,生产规模的日益扩大,先进的生产方式的出现和采用,机电设备维修技术不断得到人们的重视和关注。设备维修技术的发展必然朝着以计算机技术、信号处理技术、测试技术、表面工程技术等现代技术为依托,以现代设备状态监测与故障诊断技术为先导,以机电一体化为背景,以满足现代化工业生产日益提高的要求为目标,以不断完善的维修技术为手段的方向迅猛地发展。三、机电设备维修课程的性质和任务机电设备维修课程既是机电一体化专业的主要专业课程之一,又是机电工程类专业的重要专业课程之一。通过本课程的学习,应使
14、学生达到以下基本要求: 1)掌握机电设备维修的基础理论与基本知识。 2)熟悉机电设备的解体,设备零件的拆卸、清洗、技术鉴定方法;掌握轴与轴承、齿轮、蜗轮蜗杆以及过盈配合件的装配方法。 3)熟悉机械零件各种修复技术;具有分析、选择和应用机械零件复技术的基本能力。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页 4)熟悉常用研、检具和维修电工工具的选用;掌握机电设备几何精度的检验方法、装配质量的检验和机床实验方法、机床大修质量检验通用技术要求。 5)掌握螺纹联接件、轴与轴承、丝杠螺母副、壳体零件、曲轴连杆机构、分度蜗轮副、齿轮、过盈
15、配合件等典型零部件的修理、装配和调试方法;基本掌握常见电气设备故障处理和维修技术。 6)熟悉普通机床、数控机床、机电一体化设备等典型机电设备的修理技术,常见故障分析及其排除方法。第三节机械零件的失效形式及其对策机器失去正常工作能力的现象称为故障。在设备使用过程中,机械零件由于设计、材料、工艺及装配等各种原因,丧失规定的功能,无法继续工作的现象称为失效。当机械设备的关键零部件失效时,就意味着设备处于故障状态。机器发生故障后,其经济技术指标部分或全部下降而达不到预定要求,如功率下降、精度降低、加工表面粗糙度达不到预定等级或发生强烈振动、出现不正常的声响等。机电设备的故障分为自然故障和事故性故障两类
16、。自然故障是指机器各部分零件的正常磨损或物理、化学变化造成零件的变形、断裂、蚀损等,使机器零件失效所引起的故障。事故性故障是指因维护和调整不当,违反操作规程或使用了质量不合格的零件和材料等造成的故障,这种故障是人为造成的,可以避免。机器的故障和机械零件的失效密不可分。机械设备类型很多,其运行工况和环境条件差异很大。机械零件失效模式也很多,主要有磨损、变形、断裂、蚀损等四种普通的、有代表性的失效模式。一、机械零件的磨损及其对策相接触的物体相互移动时发生阻力的现象称为摩擦。相对运动的零件的摩擦表面发生尺寸、形状和表面质量变化的现象称为磨损。摩擦是不可避免的自然现象;磨损是摩擦的必然结果,两者均发生
17、于材料表面。摩擦与磨损相伴产生,造成机械零件的失效。当机械零件配合面产生的磨损超过一定限度时,会引起配合性质的改变,使间隙加大、润滑条件变坏。产生冲击,磨损就会变得越来越严重,在这种情况下极易发生事故。一般机械设备中约有80的零件因磨损而失效报废。据估计,世界上的能源消耗约有30 50是由于摩擦和磨损造成的。摩擦和磨损涉及的科学技术领域甚广,特别是磨损,它是一种微观和动态的过程,在这一过程中,机械零件不仅会发生外形和尺寸的变化,而且会出现其他各种物理、化学和机械现象。零件的工作条件是影响磨损的基本因素。这些条件主要包括:运动速度、相对压力、润滑与防护情况、温度、材料、表面质量和配合间隙等。以摩
18、擦副为主要零件的机械设备,在正常运转时,机械零件的磨损过程一般可分为磨合( 跑合) 阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段,如图1-4 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页图 1-4 机械磨损过程(1) 磨合阶段新的摩擦副表面具有一定的表面粗糙度,实际接触面积小。开始磨合时,在一定载荷作用下,表面逐渐磨平,磨损速度较大,如图中的OA 线段。随着磨合的进行,实际接触面积逐渐增大,磨损速度减缓。在机械设备正式投入运行前,认真进行磨合是十分重要的。 (2)稳定磨损阶段经过磨合阶段,摩擦副表面发生加工硬化,微观几何形状改变,
19、建立了弹性接触条件。这一阶段磨损趋于稳定、缓慢,AB线段的斜率就是磨损速度;B点对应的横坐标时间就是零件的耐磨寿命。 (3)剧烈磨损阶段经过B 点以后,由于摩擦条件发生较大的变化,如温度快速升高、金属组织发生变化、冲击增大、磨损速度急剧增加、机械效率下降、精度降低等,从而导致零件失效,机械设备无法正常运转。通常将机械零件的磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种类型。 (一) 粘着磨损粘着磨损又称为粘附磨损,是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时,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。根据零件摩擦表面的破坏程度,粘着磨损可分为轻
20、微磨损、涂抹、擦伤、撕脱和咬死等五类。1粘着磨损机理擦副的表面即使是抛光得很好的光洁表面,但实际上也还是高低不平的。因此,两个金属零件表面的接触,实际上是微凸体之间的接触,实际接触面积很小,仅为理论接触面的 1 1。所以即使在载荷不大时,单位面积的接触应力也很大,如果当这一接触应力大到足以使微凸体发生塑性变形,并且接触处很干净,那么这两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。当摩擦表面发生相对滑动时,粘着点在切应力作用下变形甚至断裂,造成接触表面的损伤破坏。这时,如果粘着点的粘着力足够大,并超过摩擦接触点两种材料之一的强度,则材料便会从该表面上被扯下,使材料从一个表面转移到另一个表面。通常这种材料
21、的转移是由较软的表面转移到较硬的表面上。在载荷和相对运动作用下,两接触点间重复产生“粘着一剪断一再粘着”的循环过程,使摩擦表面温度显著升高,油膜破坏,严重时表层金属局部软化或熔化,接触点产生进一步粘着。在金属零件的摩擦中,粘着磨损是剧烈的,常常会导致摩擦副灾难性破坏,应加以避免。但是,在非金属零件或金属零件和聚合物件构成的摩擦副中,摩擦时聚合物会转移到金属表面上形成单分子层,凭借聚合物的润滑特性,可以提高耐磨性,此时粘着磨损则起到有益的作用。 2减少或消除粘着磨损的对策摩擦表面产生粘着是粘着磨损的前提,因此,减少或消除粘着磨损的对策就有两方面。(1) 控制摩擦表面的状态摩擦表面的状态主要是指表
22、面自然洁净程度和微观粗糙度。摩擦表面越洁净,越光滑,越可能发生表面的粘着。因此,应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。例如,润滑油中加入油性添加剂,能有效地防止金属表面产生粘着磨损;而大气中的氧通常会在金属表面形成一层保护性氧化膜,能防止金属直接接触和发生粘着,有利于减少摩擦和磨损。 (2)控制摩擦表面材料的成分和金相组织材料成分和金相组织相近的两种金属材料之间最容易发生粘着磨损。这是因为两个摩擦表面的材料形成固溶体的倾向强烈,因此,构成摩擦副的材料应当是形成固溶体倾向最小的两种材料,即应当选用不同材料成分和晶体结构的材料。此外,金属间化合物具有良好的抗粘着磨损性能,因此也可选用易
23、于在摩擦表面形成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页金属问化合物的材料。如果这两个要求都不能满足,则通常在摩擦表面覆盖能有效抵抗粘着磨损的材料,如铅、锡、银等软金属或合金。 (二) 磨料磨损磨料磨损也称为磨粒磨损,它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒,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。它是机械磨损的一种,特征是在接触面上有明显的切削痕迹。在各类磨损中,磨料磨损约占50是十分常见且危害性最严重的一种磨损,其磨损速率和磨损强度都很大,致使机械设备的使用寿命大大降低,
24、能源和材料大量消耗。根据摩擦表面所受的应力和冲击的不同,、磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。 1磨料磨损机理磨料磨损的机理属于磨料颗粒的机械作用,磨料的来源有外界砂尘、切屑侵人、流体带人、表面磨损产物、材料组织的表面硬点及夹杂物等。目前,关于磨料磨损机理有四种假说:(1) 微量切削认为磨料磨损主要是由于磨料颗粒沿摩擦表面进行微量切削而引起的,微量切屑大多数呈螺旋状、弯曲状或环状,与金属切削加工的切屑形状类似。(2) 压痕破坏认为塑性较大的材料,因磨料在载荷的作用下压人材料表面而产生压痕,并从表层上挤出剥落物。 (3)疲劳破坏认为磨料磨损是磨料使金属表面层受交变应力而变
25、形,使材料表面疲劳破坏,并呈小颗粒状态从表层脱落下来。 (4)断裂认为磨料压入和擦划金属表面时,压痕处的金属要产生变形,磨料压人深度达到临界值时,伴随压人而产生的拉伸应力足以产生裂纹。在擦划过程中,产生的裂纹有两种主要类型:一种是垂直于表面的中间裂纹;另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。当横向裂纹相交或扩展到表面时,便发生材料呈微粒状脱落形成磨屑的现象。 2减少或消除磨料磨损的对策磨料磨损是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的,因而,减少或消除磨料磨损的对策也有两方面。 (1)磨料方面磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小( 粒度 ) 有密切的关系。磨料的硬度相对于摩擦表面材料硬度越大,磨
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