机电设备故障诊断与维修技术培训课件puk.pptx

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1、机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障诊断机电设备故障诊断与与维修技术维修技术高等教育出版社电气控制系电气控制系 王志坚王志坚2023/3/211 1机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理第一节第一节 概述概述一、故障的定义一、故障的定义二、故障的分类二、故障的分类三、故障的规律三、故障的规律2023/3/212 2机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、故障的含义一、故障的含义什么是故障？什么是故障

2、？什么是故障？什么是故障？l故障故障故障故障机电设备机电设备机电设备机电设备全部或部分全部或部分全部或部分全部或部分丧失原有的功丧失原有的功丧失原有的功丧失原有的功能。能。能。能。l 故障诊断故障诊断故障诊断故障诊断在机电设备运行中，根据设备在机电设备运行中，根据设备在机电设备运行中，根据设备在机电设备运行中，根据设备的故障现象，在掌握机电设备各部分工作的故障现象，在掌握机电设备各部分工作的故障现象，在掌握机电设备各部分工作的故障现象，在掌握机电设备各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，原理的前提下，对现行的状态进行分析，原理的前提下，对现行的状态进行分析，原理的前提下，对现行的状态进

3、行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和并辅以必要检测手段，查明故障的部位和并辅以必要检测手段，查明故障的部位和并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。原因。提出有效的维修对策。原因。提出有效的维修对策。原因。提出有效的维修对策。2023/3/213 3机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、故障的含义一、故障的含义故障研究的目的：故障研究的目的：故障研究的目的：故障研究的目的：1)查明故障模式查明故障模式查明故障模式查明故障模式2)追寻故障机理追寻故障机理追寻故障机理追寻故障机理3)

4、探求减少故障的方法探求减少故障的方法探求减少故障的方法探求减少故障的方法4)提高机电设备的可靠程度和有效利用率。提高机电设备的可靠程度和有效利用率。提高机电设备的可靠程度和有效利用率。提高机电设备的可靠程度和有效利用率。2023/3/214 4机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、故障的含义一、故障的含义故障的两层含义：故障的两层含义：故障的两层含义：故障的两层含义：l1 1）机械系统偏离正常功能）机械系统偏离正常功能）机械系统偏离正常功能）机械系统偏离正常功能形成的主要形成的主要形成的主要形成的主要原因是机

5、械系统的工作条件不正常引起的，原因是机械系统的工作条件不正常引起的，原因是机械系统的工作条件不正常引起的，原因是机械系统的工作条件不正常引起的，可以通过调节参数、修复零部件消除故障，可以通过调节参数、修复零部件消除故障，可以通过调节参数、修复零部件消除故障，可以通过调节参数、修复零部件消除故障，使得设备恢复正常。使得设备恢复正常。使得设备恢复正常。使得设备恢复正常。l 2 2）功能失效）功能失效）功能失效）功能失效系统连续偏离正常功能，系统连续偏离正常功能，系统连续偏离正常功能，系统连续偏离正常功能，并且偏离程度不断加剧，使得设备基本功并且偏离程度不断加剧，使得设备基本功并且偏离程度不断加剧，

6、使得设备基本功并且偏离程度不断加剧，使得设备基本功能得不到保障，一般零件失效可以更换，能得不到保障，一般零件失效可以更换，能得不到保障，一般零件失效可以更换，能得不到保障，一般零件失效可以更换，关键零件失效会导致整机功能丧失。关键零件失效会导致整机功能丧失。关键零件失效会导致整机功能丧失。关键零件失效会导致整机功能丧失。2023/3/215 5机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理关于功能失效的基本概念：关于功能失效的基本概念：1）失效的原因：）失效的原因：零件失去设计所要求的效能零件失去设计所要求的效能（功能）

7、。（功能）。2）失效的模式：）失效的模式：即失效的外在表现形式。常见即失效的外在表现形式。常见的失效形式主要有磨损、腐蚀、过量变形、断裂的失效形式主要有磨损、腐蚀、过量变形、断裂3）失效的机理：）失效的机理：失效的物理、化学、机械等变失效的物理、化学、机械等变化的过程和内在原因的实质。化的过程和内在原因的实质。一、故障的含义一、故障的含义2023/3/216 6机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、故障的含义一、故障的含义2023/3/217 7机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术

8、机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理故障诊断的基本方法故障诊断的基本方法(与医学方法的对比与医学方法的对比)医学诊断方法医学诊断方法医学诊断方法医学诊断方法设备诊断方法设备诊断方法设备诊断方法设备诊断方法原理及特征信息原理及特征信息原理及特征信息原理及特征信息中医：望中医：望中医：望中医：望 闻闻闻闻 问问问问 切切切切听摸看闻听摸看闻听摸看闻听摸看闻通过形貌、声音、温通过形貌、声音、温通过形貌、声音、温通过形貌、声音、温度、颜色的变化来诊度、颜色的变化来诊度、颜色的变化来诊度、颜色的变化来诊断断断断听心率听心率听心率听心率 做心电图做心电图做心电图做心电图振动与噪声监测振

9、动与噪声监测振动与噪声监测振动与噪声监测通过振动大小与变化通过振动大小与变化通过振动大小与变化通过振动大小与变化规律来诊断规律来诊断规律来诊断规律来诊断量体温量体温量体温量体温温度检测温度检测温度检测温度检测观察温度变化观察温度变化观察温度变化观察温度变化验血验血验血验血 验尿验尿验尿验尿油波分析油波分析油波分析油波分析观察物理化学成分及观察物理化学成分及观察物理化学成分及观察物理化学成分及细胞形态的变化细胞形态的变化细胞形态的变化细胞形态的变化量血压量血压量血压量血压应力应变测量应力应变测量应力应变测量应力应变测量观察压力或应力变化观察压力或应力变化观察压力或应力变化观察压力或应力变化问病史

10、问病史问病史问病史查阅技术档案资料查阅技术档案资料查阅技术档案资料查阅技术档案资料找规律找规律找规律找规律 查原因查原因查原因查原因 做判做判做判做判别别别别X X射线射线射线射线 超声波检查超声波检查超声波检查超声波检查非破坏性检测非破坏性检测非破坏性检测非破坏性检测(裂纹裂纹裂纹裂纹)观察内部肌体缺陷观察内部肌体缺陷观察内部肌体缺陷观察内部肌体缺陷2023/3/218 8机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、故障的分类二、故障的分类1.按故障性质分：按故障性质分：1）间歇性故障：）间歇性故障：设备只是在短

11、期内丧失某设备只是在短期内丧失某些功能些功能,在对设备稍加修理调试或在外部干扰在对设备稍加修理调试或在外部干扰消失后消失后,功能即可恢复功能即可恢复.多半由机电设备外部多半由机电设备外部原因如工人误操作、气候变化原因如工人误操作、气候变化、环境设施不环境设施不良等因素引起良等因素引起2）永久性故障）永久性故障：此类故障必须经人工修理此类故障必须经人工修理才能恢复功能才能恢复功能.该故障一般是因为某些零部件该故障一般是因为某些零部件损坏引起的损坏引起的2023/3/219 9机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二

12、、故障的分类二、故障的分类2.按故障程度分：按故障程度分：1）局部性故障）局部性故障 设备只是某一部功能丧失设备只是某一部功能丧失,不影响设备其它功能的实现不影响设备其它功能的实现(如冷却电机如冷却电机)2）整体性故障）整体性故障 虽然设备只是某一部功能丧虽然设备只是某一部功能丧失失,但却使设备整体功能不能实现但却使设备整体功能不能实现(如主电动如主电动机故障机故障)2023/3/211010机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、故障的分类二、故障的分类3.按故障形成速度分按故障形成速度分1）突发性故障）突发

13、性故障 故障发生具有偶然性和突发性故障发生具有偶然性和突发性,一一般与设备使用时间无关般与设备使用时间无关,故障发生前无明显征兆故障发生前无明显征兆,通过早期试验或测试很难预测通过早期试验或测试很难预测,一般是由工艺系统一般是由工艺系统本身不利因素与偶然的外界影响因素共同作用的本身不利因素与偶然的外界影响因素共同作用的结果结果 2）缓变性故障）缓变性故障 故障发展缓慢故障发展缓慢,一般在设备有效寿一般在设备有效寿命的后期出现命的后期出现,其发生概率与使用时间有关其发生概率与使用时间有关,能够能够通过早期试验或测试进行预测通过早期试验或测试进行预测,通常是因零部件的通常是因零部件的腐蚀磨损疲劳以

14、及老化等发展形成的腐蚀磨损疲劳以及老化等发展形成的2023/3/211111机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、故障的分类二、故障的分类4.按故障形成原因分：按故障形成原因分：操作或管理失误形成的故障操作或管理失误形成的故障 设备未按原设计规定的设备未按原设计规定的条件使用条件使用,形成设备错用、精机粗用。形成设备错用、精机粗用。设备内在原因形成的故障设备内在原因形成的故障 一般是设备由于设计、制一般是设备由于设计、制造遗留下的缺陷造遗留下的缺陷(如加工残余应力、局部薄弱环节等如加工残余应力、局部薄弱环节等

15、)或材料内部潜在的缺陷造成的。或材料内部潜在的缺陷造成的。该故障无法预测该故障无法预测,是是突发性故障的重要原因突发性故障的重要原因自然故障自然故障设备在有效期内设备在有效期内,因受到外部或内部多种自因受到外部或内部多种自然因素影响而引起的故障然因素影响而引起的故障,如正常情况下零部件的磨如正常情况下零部件的磨损损、断裂断裂、腐蚀、变形腐蚀、变形、蠕变蠕变、疲劳以及老化等。疲劳以及老化等。2023/3/211212机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、故障的分类二、故障的分类5.按故障造成的后果分：按故障造成

16、的后果分：致命故障致命故障 危及或导致伤亡、引起设备报废或造成重危及或导致伤亡、引起设备报废或造成重大经济损失的故障大经济损失的故障.如机架或机体断裂、车轮脱落、如机架或机体断裂、车轮脱落、发动机总成报废等发动机总成报废等严重故障严重故障 是指严重影响设备正常使用是指严重影响设备正常使用,在短期内无法在短期内无法排除的故障排除的故障.如发动机烧瓦、曲轴断裂、箱体开裂、如发动机烧瓦、曲轴断裂、箱体开裂、齿轮损坏等齿轮损坏等一般故障一般故障 指影响设备正常使用指影响设备正常使用,但在短期内能排除的但在短期内能排除的故障故障.如如V型带断裂、操纵手轮手柄损坏、电器开关型带断裂、操纵手轮手柄损坏、电器

17、开关损坏、轻微渗漏和一般紧固件松动等损坏、轻微渗漏和一般紧固件松动等2023/3/211313机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、故障的分类二、故障的分类6.按故障表现形式分按故障表现形式分功能故障、潜在故障。功能故障、潜在故障。7.按故障形成的时间分按故障形成的时间分 早期故障、随时间变早期故障、随时间变化的故障、随机故障。化的故障、随机故障。8.按故障程度和形成快慢分按故障程度和形成快慢分 破坏性故障、渐破坏性故障、渐衰失效性故障。衰失效性故障。2023/3/211414机电设备维修技术机电设备维修技术

18、机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、故障的规律二、故障的规律T1早期故障期早期故障期 T2随机故障期随机故障期 T3耗损故障期耗损故障期(设计、制造)(设计、零部件缺陷 (耗损)维护不良、操作不当)故故障障率率浴浴盆盆曲曲线线2023/3/211515机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损世界近一半的能源摩擦和磨损摩擦和磨损80%零件的失效磨损磨损机械零件的磨损是零件失效的主要模式,设备零件失效报废8080是由磨损引

19、起的2023/3/211616机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理第二节第二节 机械零件的磨损机械零件的磨损两个物体接触摩擦磨损磨损：微观和动态的过程：1）外形和尺寸变化2）其他各种物理、化学和机械的变化通常将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损损、腐蚀磨损、微动磨损五种形式。2023/3/211717机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、磨件磨损的一般规律一、磨件磨损的一般规律1

20、.跑合（磨合）磨损阶段跑合（磨合）磨损阶段磨合的初期摩擦副表面具有磨合的初期摩擦副表面具有微观波峰微观波峰,使得零件间实际使得零件间实际接触面积较小接触面积较小,接触应力很接触应力很大大,因此零件表面的塑性变因此零件表面的塑性变形大、磨损速度快形大、磨损速度快选择合理的载荷速度和润滑选择合理的载荷速度和润滑等参数是缩短磨合期的关键等参数是缩短磨合期的关键因素。因素。磨损特性曲线磨损特性曲线2023/3/211818机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、磨件磨损的一般规律一、磨件磨损的一般规律磨损特性曲线磨损特

21、性曲线2.2.稳定磨损稳定磨损稳定磨损稳定磨损(正常工作正常工作正常工作正常工作)阶段阶段阶段阶段 随着磨合的进行表面粗随着磨合的进行表面粗随着磨合的进行表面粗随着磨合的进行表面粗糙峰逐渐磨平糙峰逐渐磨平糙峰逐渐磨平糙峰逐渐磨平,实际接触实际接触实际接触实际接触面逐渐增大面逐渐增大面逐渐增大面逐渐增大,另一方面由另一方面由另一方面由另一方面由于塑性变形导致冷作硬化于塑性变形导致冷作硬化于塑性变形导致冷作硬化于塑性变形导致冷作硬化,因此磨损速率下降至稳定因此磨损速率下降至稳定因此磨损速率下降至稳定因此磨损速率下降至稳定状态状态状态状态,正常磨损条件已建正常磨损条件已建正常磨损条件已建正常磨损条件

22、已建立立立立,该阶段的持续时间较该阶段的持续时间较该阶段的持续时间较该阶段的持续时间较长长长长 合理地使用保养与维护合理地使用保养与维护合理地使用保养与维护合理地使用保养与维护设备是延长该阶段的关键设备是延长该阶段的关键设备是延长该阶段的关键设备是延长该阶段的关键2023/3/211919机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、磨件磨损的一般规律一、磨件磨损的一般规律磨损特性曲线磨损特性曲线3.3.急剧急剧急剧急剧(崩溃崩溃崩溃崩溃)磨损阶段磨损阶段磨损阶段磨损阶段随着磨合的长期进行随着磨合的长期进行随着磨合的

23、长期进行随着磨合的长期进行,实际实际实际实际接触面间隙逐渐增大接触面间隙逐渐增大接触面间隙逐渐增大接触面间隙逐渐增大,造造造造成润滑条件改变成润滑条件改变成润滑条件改变成润滑条件改变,配合间配合间配合间配合间隙增大隙增大隙增大隙增大,几何变形几何变形几何变形几何变形,易产生易产生易产生易产生冲击等因素使磨损速率加冲击等因素使磨损速率加冲击等因素使磨损速率加冲击等因素使磨损速率加快乃至急剧增加快乃至急剧增加快乃至急剧增加快乃至急剧增加.此时此时此时此时,机机机机械效率明显下降械效率明显下降械效率明显下降械效率明显下降,精度降精度降精度降精度降低低低低,若不采取相应措施有若不采取相应措施有若不采取

24、相应措施有若不采取相应措施有可能导致设备故障或意外可能导致设备故障或意外可能导致设备故障或意外可能导致设备故障或意外事故事故事故事故及时发现和修复将进入该阶及时发现和修复将进入该阶及时发现和修复将进入该阶及时发现和修复将进入该阶段工作的零部件是关键段工作的零部件是关键段工作的零部件是关键段工作的零部件是关键2023/3/212020机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、磨损的类型二、磨损的类型根据磨损结果根据磨损结果点蚀磨损胶合磨损擦伤磨损磨料磨损疲劳磨损粘着磨损腐蚀磨损微动磨损根据磨损机理根据磨损机理202

25、3/3/212121机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、磨损的类型二、磨损的类型 磨料磨损又称磨粒磨损。它是当摩擦副（摩擦副就是相（摩擦副就是相接触的两个物体产生摩擦而组成的一个摩擦体系）接触的两个物体产生摩擦而组成的一个摩擦体系）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。（一）磨料磨损（一）磨料磨损2023/3/212222机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备

26、故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理金金 属属 表表 面面发发 生生 局局 部部塑性变形塑性变形磨磨粒粒嵌嵌入入金金属属表表面面，切切割割金金属表面属表面表表 面面 被被 划划伤伤（一）磨料磨损（一）磨料磨损磨料磨损的过程：磨料磨损的过程：2023/3/212323机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理（一）磨料磨损（一）磨料磨损1.磨料磨损的机理磨料磨损的机理（1 1）微量切削：）微量切削：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，微切削大多呈螺旋状、弯曲状或环状。（2 2）疲劳破坏

27、：）疲劳破坏：磨料磨损是磨料使金属表面层受交变应力和变形，使材料表面疲劳破坏，并呈小颗粒状态从表层脱落下来。2023/3/212424机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理（一）磨料磨损（一）磨料磨损1.磨料磨损的机理磨料磨损的机理（3 3）压痕破坏：）压痕破坏：塑性较大的材料，因磨料在载荷的作用下压入材料的表面而产生压痕，并从表层上挤出剥落物。（4 4）断裂：）断裂：磨料压入和划擦金属表面时，压痕处的金属要产生变形，磨料压入深度达到临界值时，伴随压入而产生的拉伸应力足以产生裂纹。2023/3/212525机电设

28、备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理2.磨料磨损的分类磨料磨损的分类（一）磨料磨损（一）磨料磨损2023/3/212626机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理3.影响磨料磨损的主要因素影响磨料磨损的主要因素由于磨料磨损主要是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的，而影响它的因素也就取决于这两方面。（1）磨料：）磨料：磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小有密切关系，如下：。磨料相对于摩擦面材料硬度越大，磨损越严重；。呈棱角状的磨料比圆滑

29、状的挤切能力强，磨损率高；。在一定粒度范围内，摩擦表面的磨损量随磨料尺寸的增加而按比例较快增长，但磨粒达到临界尺寸后，磨损量基本不变。（由于本身的缺陷和裂纹导致磨料的抗拉强度降低，容易断碎破裂）（一）磨料磨损（一）磨料磨损2023/3/212727机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理3.影响磨料磨损的主要因素影响磨料磨损的主要因素（2）摩擦表面材料：）摩擦表面材料：摩擦表面材料的显微组织，力学性能如硬度、断裂韧度、弹性模量等，与磨料磨损也有很大的关系。一定范围内，硬度越高，材料越耐磨；断裂韧度反应了材料对裂纹的

30、产生和扩散的敏感性；弹性模量反映出被磨材料是否能以弹性变形的形式去适应磨料，允许磨料通过而不发生塑性变形或切削作用，避免或减轻磨损程度。（一）磨料磨损（一）磨料磨损2023/3/212828机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理（4）磨料磨损的防止措施）磨料磨损的防止措施a)提高表面硬度（从选材方面）；b)减少磨粒数量（从工作状况方面）。（一）磨料磨损（一）磨料磨损2023/3/212929机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、

31、磨损的类型二、磨损的类型（二）疲劳磨损（麻点磨损、接触疲劳）（二）疲劳磨损（麻点磨损、接触疲劳）1.定义：定义：零件工作面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交零件工作面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力的长期作用下引起的表面疲劳剥落破坏变接触压应力的长期作用下引起的表面疲劳剥落破坏的现象。的现象。2.疲劳磨损机理：疲劳磨损机理：按裂纹产生的位置，疲劳磨损的机理有两种情况：(1)滚动接触疲劳磨损滚动接触过程中，材料表层受到周期性载荷作用，引起塑性变形，表面硬化，最后在表面出现初始裂纹，并沿与滚动方向呈45方向由表向里扩展。2023/3/213030机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技

32、术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理（二）疲劳磨损（麻点磨损、接触疲劳）（二）疲劳磨损（麻点磨损、接触疲劳）1.疲劳磨损机理：疲劳磨损机理：（2）滚滑接触疲劳磨损两滚动接触物体在距表面下0.786b处切应力最大，该处塑性变形最剧烈，在周期性载荷作用下的反复变形使材料局部弱化，并在该处首先出现裂纹，在滑动摩擦力引起的切应力和法向载荷引起的切应力叠加作用下，使最大切应力从0.786b(b为平面接触区的半宽度)处向表面移动。(二二)疲劳磨损疲劳磨损2023/3/213131机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机

33、理机电设备故障及零部件失效机理(二二)疲劳磨损疲劳磨损2.影响接触疲劳磨损的主要因素：影响接触疲劳磨损的主要因素：（1）材质（2）接触表面粗糙度 适当降低表面粗糙度可有效提高抗疲劳磨损能力（3）表面残余内应力 表层在一定深度范围内存在有残余应力，不仅可提高弯曲、扭转疲劳抗力，还能提高接触疲劳抗力，减小疲劳磨损。（过大残余应力反而有害）（4）其他因素 装配精度、润滑油粘度、润滑油中的化学添加剂等含有杂质应力集中裂纹降低接触疲劳寿命材料组织状态：晶粒细小、均匀，碳化物成球状且均匀分布硬度在一定范围内增加，其接触疲劳抗力将随之增大2023/3/213232机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修

34、技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理（3）疲劳磨损的主要防止措施）疲劳磨损的主要防止措施a.提高材料硬度；b.提高材料纯度；c.提高零件心部和表面强度；d.减小表面粗糙度。(二二)疲劳磨损疲劳磨损2023/3/213333机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理(三三)粘着磨损粘着磨损定义：定义：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。粘着磨损又称粘附磨损。2023/3/213434

35、机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理2.2.粘着磨损的分类粘着磨损的分类3.3.影响粘着磨损的因素影响粘着磨损的因素（1）摩擦表面的状态（洁净程度和粗糙度）（2）摩擦表面的材料的成分和金相组织1.1.粘着磨损机理粘着磨损机理载荷和相对运动粘着剪断再粘着(三三)粘着磨损粘着磨损2023/3/213535机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理(三三)粘着磨损粘着磨损类别类别破坏现象破坏现象损坏原因损坏原因实例实例轻微轻微轻微轻微磨损磨

36、损磨损磨损 剪切破坏发生在粘着结合面剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料极轻微上，表面转移的材料极轻微 粘着结合强度比摩擦副的粘着结合强度比摩擦副的两个基体金属都弱两个基体金属都弱 轴与滑动轴承、轴与滑动轴承、缸套与活塞环缸套与活塞环涂抹涂抹涂抹涂抹 剪切破坏发生在离粘着结合剪切破坏发生在离粘着结合部不远的较软金属层内，软金部不远的较软金属层内，软金属涂抹在硬金属表面属涂抹在硬金属表面 粘着结合强度大于较软金粘着结合强度大于较软金属的抗剪强度属的抗剪强度 主轴轴颈与巴士主轴轴颈与巴士合金轴瓦、重载蜗合金轴瓦、重载蜗轮副轮副擦伤擦伤擦伤擦伤 剪切破坏，主要发生在较软剪切破坏，主要发生在较软

37、金属的亚表层内，有时硬金属金属的亚表层内，有时硬金属的亚表层也有划痕的亚表层也有划痕 粘着结合强度比两基体粘着结合强度比两基体金属抗剪强度都高，转移到金属抗剪强度都高，转移到硬面上的粘着物质又拉削软硬面上的粘着物质又拉削软金属表面金属表面 减速器齿轮表面、减速器齿轮表面、内燃机铝活塞壁与内燃机铝活塞壁与缸体缸体撕脱撕脱撕脱撕脱 剪切破坏发生在摩擦副一方剪切破坏发生在摩擦副一方或两方金属较深处或两方金属较深处 粘着结合强度大于任一基粘着结合强度大于任一基体金属的抗剪强度，剪切应体金属的抗剪强度，剪切应力高于粘着结合强度力高于粘着结合强度主轴主轴-轴瓦轴瓦咬死咬死咬死咬死 摩擦副之间咬死，不能相对

38、摩擦副之间咬死，不能相对运动运动 粘着结合强度比任一基体粘着结合强度比任一基体金属的抗剪强度都高，且粘金属的抗剪强度都高，且粘着区域大，切应力低于粘着着区域大，切应力低于粘着结合强度结合强度 齿轮油泵中的轴齿轮油泵中的轴与轴承、齿轮副、与轴承、齿轮副、不锈钢螺栓与螺母不锈钢螺栓与螺母2023/3/213636机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理（3）粘着磨损的特点：磨损速度大；破坏严重。）粘着磨损的特点：磨损速度大；破坏严重。（4）防止措施）防止措施合理选材，摩擦幅配对材料选用硬度差较大的异类材料合理选材，摩擦

39、幅配对材料选用硬度差较大的异类材料；例如蜗杆用40Cr(铬)，蜗轮用铜材;提高表面硬度；提高表面硬度；合理设计减小接触压应力；合理设计减小接触压应力；减小表面粗糙度。减小表面粗糙度。局部粘着局部粘着粘着处粘着处被撕掉被撕掉金属表面被划金属表面被划伤或者金属屑伤或者金属屑粒脱落或迁移粒脱落或迁移(三三)粘着磨损粘着磨损2023/3/213737机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理(四四)微动磨损微动磨损定义：定义：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。产生于相对静止的接合零件上，往往易被忽

40、视。特点：特点：外界变动载荷作用下，产生很小振幅的相对运动。后果：后果：配合精度下降，紧配合部件紧度下降甚至松动，连接件松动乃至分离。2023/3/213838机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理(四四)微动磨损微动磨损1.1.微动磨损的机理微动磨损的机理2.2.影响微动磨损的主要因素影响微动磨损的主要因素微动磨损是一种兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损的复合磨损形式。实践与试验表明，外界条件（载荷、振幅、温度、润滑等）及材质对微动磨损影响相当大。2023/3/213939机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备

41、维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理第三节第三节 金属零件的腐蚀金属零件的腐蚀问问问问 题题题题1 1 什么是腐蚀？可分为几类？什么是腐蚀？可分为几类？什么是腐蚀？可分为几类？什么是腐蚀？可分为几类？2高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热钢为高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热钢为高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热钢为高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热钢为什么具有抗高温氧化能力？什么具有抗高温氧化能力？什么具有抗高温氧化能力？什么具有抗高温氧化能力？3发生电化学腐蚀的条件是什么？发生电化学腐蚀的条件是什么？发生电化学腐蚀的条件是什么？发生电化学腐

42、蚀的条件是什么？4改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么2023/3/214040机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理定义：定义：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。金属腐蚀是普遍存在的自然现象。(化学腐蚀和电化学腐蚀）分类：分类：化学腐蚀 电化学腐蚀金属零件的腐蚀金属零件的腐蚀2023/3/214141机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零

43、部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、金属零件的化学腐蚀一、金属零件的化学腐蚀定义：定义：单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。（腐蚀过程中不产生电流）1化学腐蚀过程（以高温氧化腐蚀为主）高温氧化过程：（1）金属失去电子成为金属离子（2）氧原子吸收电子成为氧离子（3）金属离子和氧离子结合为金属氧化物2023/3/214242机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理一、金属零件的化学腐蚀一、金属零件的化学腐蚀膜必须是紧密的，能完整的把金属表面全部覆盖住；膜在气体介质中是稳定的；膜和基体金属的结合力强，且具有一定

44、的强度和塑性；膜具有与基体金属相当的热膨胀系数。基体金属能否继续氧化，取决于氧化物薄膜是否致密。提高钢抗氧化能力：提高钢抗氧化能力：加入Al、Si、Cr等元素，与氧结合形成致密的氧化物膜，防止基体金属进一步氧化。2023/3/214343机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理防止化学腐蚀的措施：防止化学腐蚀的措施：常采用以下方式：常采用以下方式：a)选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料等；等；b)零件表面涂层。零件表面涂层。一、金属零件的化学腐蚀一、金属零件的化学腐

45、蚀2023/3/214444机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、金属零件的电化学腐蚀二、金属零件的电化学腐蚀常见的电化学腐蚀形式有：在熔融盐中的腐蚀大气腐蚀（潮湿空气）土壤腐蚀（地下管线）在电解质溶液中的腐蚀定义：定义：电化学腐蚀是金属与电解物质接触时产生的腐蚀。（产生电流）2023/3/214545机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、金属零件的电化学腐蚀二、金属零件的电化学腐蚀电化学腐蚀的根本原因：电化学腐蚀的根本原因

46、：是腐蚀电池的形成。需要形成腐蚀电池的三个条件是：有两个或两个以上的不同电极电位的物体，或在同一物体具有不同电极电位的区域，以形成正、负极；电极之间需要有导体相连接或电极直接接触；要有电解液。1.电化学腐蚀形成条件：电化学腐蚀形成条件：存在电极电位差，并且相互接触并处于相互联通的电介质溶液中形成微电池。2023/3/214646机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、金属零件的电化学腐蚀二、金属零件的电化学腐蚀减轻电化学腐蚀危害的措施：减轻电化学腐蚀危害的措施：1.正确选材：选择耐腐蚀材料2.合理设计:牺牲阳极

47、保护法、外加电流保护法3.覆盖保护层：表面涂层,采用喷油漆，涂油脂，电镀，喷镀或表面钝化等方法是金属与介质隔离，以防腐蚀 4.电化学保护:电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。金属活动性顺序表：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 2023/3/214747机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理二、金属零件的电化学腐蚀二、金属零件的电化学腐蚀减轻电化学腐蚀危害的措施：减轻电化学腐蚀危害的措施：5

48、.添加缓蚀剂：在腐蚀性介质中加入少量能减少腐蚀速度的物质，即缓蚀剂，可减轻腐蚀。6.改变环境条件：即将环境中的腐蚀介质除去，以减少其腐蚀作用。2023/3/214848机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理金属零件腐蚀的应用：金属零件腐蚀的应用：金属的腐蚀虽然对生产带来很大危害，但也可以利用腐蚀的原理为生产服务，发展为腐蚀加工技术。例如，在电子工业上，广泛采用印刷电路。其制作方法及原理是用照相复印的方法将线路印在铜箔上，然后将图形以外不受感光胶保护的铜用三氯化铁溶液腐蚀，就可以得到线条清晰的印刷电路板。三氯化铁腐

49、蚀铜的反应如下：2FeCl3+Cu=2FeC12+CuCl2此外，还有电化学刻蚀、等离子体刻蚀新技术，比用三氯化铁腐蚀铜的湿化学刻蚀的方法更好，分辨率更高。金属零件腐蚀的工业应用金属零件腐蚀的工业应用2023/3/214949机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理三、气蚀三、气蚀气蚀是一种比较复杂的破坏现象，它不单是机械作用，还有化学、电化学作用，当液体中含有杂质或磨粒时，就会加剧这一破坏过程。气蚀的实质：气蚀的实质：气泡被压溃瞬时产生的局部高压和微射流冲击金属的反复作用，使零件表面发生塑性变形，导致疲劳损坏而脱

50、落。当液体中含有杂质或磨粒时，会加剧这一破坏过程。2023/3/215050机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备故障及零部件失效机理机电设备故障及零部件失效机理三、气蚀三、气蚀气蚀的危害气蚀的危害1、产生振动和噪声：、产生振动和噪声：气泡溃灭时，液体质点互相撞击，同时也撞击金属表面，产生各种频率的噪声，严重时可听见泵内有“劈啪”的爆炸声，同时引起机组振动。2、降低泵的性能：、降低泵的性能：汽蚀产生了大量的气泡，堵塞了流道，破坏了泵内液体的连续流动，使泵的流量、扬程和效率明显下降。2023/3/215151机电设备维修技术机电设备维修技术机电设备维修技术机电设