矿山机械维修与安装

一、机械的故障概率曲线如下图所示，分为早期故障期、偶发故障期、耗损故障期。请分别简述这三个时期故障发生的基本规律与特点。（20分）

δ

时间t

早期故障期：机器使用初期，由于各零部件之间没有进行磨合，其相互配合状态不能达到最佳效果，或者产品存在没有被发现的设计、制造和装配的缺陷和失误，常常会有较高的故障率。随着工作时间的延长，零件之间经过足够的磨合，表面状况逐步得到改善，零件间相互配合关系趋于稳定，或者对出现的故障不断排除，故障率便逐渐降低，这一阶段称之为初始故障区。因为初始故障区故障率因随时间的延长而逐渐降低，所以也称其为渐减型故障区。此阶段一般经历的时间较短，多以小时或天计，其间出现的故障多为自然故障现象。处于正常磨合状态下发生的故障现象往往不会导致机器停机，且不用处理会自动消失。

偶发故障期：初始故障区之后，机器运行处于相对稳定的状态，故障率较小，一般在规定的故障率上下波动。此阶段的故障多为突发性故障，即在任何时候都可能发生，与使用时间、新旧程度无关，因而也常称之为随机故障区或偶然故障区。由于突发性故障在任何时候发生的机会都相等，故障率可以看作是一个常数，因此随机故障区又可称之为恒定性故障区。此阶段运行的工作时间较长，可以认为是零件的有效寿命期，其间发生的故障一般为突发性故障或事故性故障，必须进行处理才能保证设备继续运转。

耗损故障期：机器运行到一定时间，机器零件受到长期磨损、疲劳、腐蚀和老化等因素的影响，部分零件或全部零件接近其有效寿命后期，故障率逐渐增加。此阶段的故障一般多为渐进性故障或自然故障，这种形式的故障是不可避免的，而且一旦发生故障，往往是多个零件同时存在缺陷，此时如设备继续运行，会导致零件的急剧损坏或较严重的故障，难以通过一般方法消除。

二、锈死螺纹件的拆卸方法有哪些? （10分）

1、用手锤敲击螺纹件的四周，以震松锈层，然后拧出。

2、可先向拧紧方向稍拧动一点，再向反方向拧，如此反复拧紧和拧松，逐步拧出为止。

3、在螺纹件四周浇些煤油或松动剂，浸渗一定时间后，先轻轻锤击四周，使锈蚀面略微松动后，再拧出。

4、如条件允许可采用快速加热包容件的方法.使其膨胀，然后迅速拧出螺纹件。

5、采用车、锯、錾、气割等方法，破坏螺纹件。

三、简述镀铬与镀帖各自的优缺点。（10分）

镀铬层为白色镜状，能在各种温度下保持其高硬度的特点，具有抗强酸、强碱和大气等的腐蚀能力，滑动系数小。镀铬层与金属基体结合力强、内应力小，不易脱落和变形。但镀铬工艺复杂，维修时间长，费用高；镀铬层不能太厚，一般0.2-0.3mm，否则容易脱落。

镀铁层具有一定的抗磨性，厚度可达3-5mm，并可以和镀铬配合使用。镀铁速度快，比镀铬快10倍以上。

四、过盈配合的装配方法包括哪些，每种方法在操作时有哪些注意事项? （10分）

1、压入法。包括冲击压入、工具压入、压力机压入。应注意在工件表面防止衬垫，以保证受力均匀。

2、热胀法。包括固体燃料加热、燃气加热、介质加热、电阻加热和辐射加热、感应加热。应注意加热区域和加热时间选择，并做好隔热工作。

3、冷缩法。包括干冰冷缩和液氮冷缩。应注意冷却区域和加热时间选择，并做好隔离工作。

五、如何利用镶加修复法，对损坏的螺纹孔进行修复？（10分）

方法1：对损坏的螺纹孔可将旧螺纹扩大后切削出内螺纹，然后加工一个内外均有螺纹的螺纹套拧入螺孔中，螺纹套内螺纹即可恢复原尺寸，最后利用机加工以符合表面的尺寸和精度要求。

方法2：对损坏的螺纹孔可将旧螺纹扩大后切削出内螺纹，之后加工一个具有外螺纹孔的螺钉拧入孔中，而后使用气体保护焊对镶加的螺钉表面进行固定，最后在原始位置加工出螺纹孔并对零件表面进行必要的机加工以恢复表面尺寸和精度

六、如何利用换位法对下面的损坏的旧键槽进行修复。（10分）

在不影响其它零部件的安装，并能保证轴整体强度的前提下，可以将轴旋转一定角度，而后在对应位置加工出新的键槽。原有旧键槽可以弃置不用，也可以用焊接法对旧键槽进行填充。

七、如何用触觉检验机器零部件表面的温度？（10分）

当手掌能较长时间停留在其上时，一般温度为40℃左右，只能短暂（约10s左右）停留则为50℃左右，如果手掌不能停留温度为60-80℃，一触即烫则为80℃以上。

八、详细阐述焊接修复过程中减小焊接应力的具体方法。（20分）

焊修应力不仅使零件在焊修时产生变形，甚至裂纹、开裂，并影响焊后机械加工的精度，而且在安装使用后，由于应力的释放，也会产生变形，甚至裂纹，使零件不能正常使用或损坏。零件在焊修中产生应力是不可避免的，但可以采取一定的方法减小焊接应力，以减小零件的变形或裂纹。

1、焊前预热、焊后缓冷

焊前预热是焊修前将工件整体或局部加热到一定程度，一般预热到500℃—600℃以下；焊后缓冷时，将焊后工件用石棉包裹、或用灰覆盖、或放在炉子内使其缓慢冷却。预热和缓冷的目的是，减小焊缝区金属和周围金属的温差，使其同时膨胀和收缩，从而减小焊修应力。

预热温度应根据零件的材料、组织、性能而定。碳钢预热温度一般随含碳量的增加而提高，一般预热温度为100℃—450℃，如45钢可预热到250℃。灰口铸铁一般预热到600℃—700℃。整体预热可在热处理炉内进行预热或火焰加热，局部预热可用火焰加热焊缝周围100mm—200mm的区域。

2、锤击或锻打

锤击是在焊修过程中，对赤热焊缝或堆焊层金属用手锤连续击打，使焊缝金属产生塑性变形，以抵消焊缝金属的收缩量，以减小焊修内应力。锤击时的最佳温度为800℃左右，随温度降低，击打力应相应减小，低于300℃时，不允许击打，以免产生裂纹。

锻打是对大型的焊修工件而言。大型工件焊修后，对其整体加热，然后用空气锤等进行锻打，锻打温度同锤击温度。

3、加热减应区

焊修时，对工件的适当部位（减应区）进行加热使之膨胀，然后对损坏处进行焊补，焊后同时冷却。这种方法的关键是正确的选择减应区，减应区应选在阻碍焊缝膨胀和收缩的部位。加热减应区，可使焊补区焊口扩张，焊后又能和焊补区同时收缩，减小焊补区的内应力。

(B )卷

一、简述正常磨损规律曲线中三阶段的基本规律与特点。（20分）

时间t 磨损量q

第一阶段为跑合磨损阶段。跑合是机器使用初期，为改善机械零件的工作适应性、固体表面的微观几何形 状和摩擦相容性的研磨过程。因为新装配好或修理好的摩擦副表面，都具有一定的表面粗糙度，实际接触 面积较小，单位面积上载荷较大，磨损速度较快，曲线的斜率较大，上升也较快。随着跑合的进行，表面 峰顶高度减小，粗糙度降低，实际接触面积不断增大，磨损速度逐渐降低，达到右端时，曲线的斜率大大 减小，即进入稳定磨损阶段。跑合磨损主要由黏着磨损和磨粒磨损构成。在此阶段，一般需要的时间较短，以天计甚至以小时计。有时为了缩短跑合时间，在跑合期内采用含有火星添加剂和固体润滑剂的润滑油，在一定负荷和较高速度下进 行。由于跑合磨损后的磨屑较多，跑合结束后，应进行清洗、过滤或更换新的润滑剂。

第二阶段为稳定磨损阶段。跑合好的机器进入这一磨损阶段后，磨损曲线近似一条直线，直线的斜率小， 且基本不变，磨损速度缓慢而恒定，工作时间最长，其大小应是零件的有效寿命期。

第三阶段为剧烈磨损阶段。经长期时间的稳定磨损后，摩擦副表面的磨损量已经达到一定值，零件处于失 效临界状态，摩擦副之间的间隙增大，表面疲劳现象明显，运动精度下降，冲击负荷明显增加，温度升高 ，曲线斜率迅速增大，磨损速度急剧增加，机械效率大大降低，并伴随异常震动及噪声，机器性能快速劣 化，最终导致零件彻底失效。这个阶段的工作时间较短。

二、锈死螺纹件的拆卸方法有哪些? （10分）

1、用手锤敲击螺纹件的四周，以震松锈层，然后拧出。

2、可先向拧紧方向稍拧动一点，再向反方向拧，如此反复拧紧和拧松，逐步拧出为止。

3、在螺纹件四周浇些煤油或松动剂，浸渗一定时间后，先轻轻锤击四周，使锈蚀面略微松动后，再拧出。

4、如条件允许可采用快速加热包容件的方法.使其膨胀，然后迅速拧出螺纹件。

5、采用车、锯、錾、气割等方法，破坏螺纹件。

三、简述镀铬与镀铁各自的优缺点。（10分）

镀铬层为白色镜状，能在各种温度下保持其高硬度的特点，具有抗强酸、强碱和大气等的腐蚀能力，滑动系数小。镀铬层与金属基体结合力强、内应力小，不易脱落和变形。但镀铬工艺复杂，维修时间长，费用高；镀铬层不能太厚，一般0.2-0.3mm，否则容易脱落。

镀铁层具有一定的抗磨性，厚度可达3-5mm，并可以和镀铬配合使用。镀铁速度快，比镀铬快10倍以上。

四、过盈配合的装配方法包括哪些，每种方法在操作时有哪些注意事项? （10分）

1、压入法。包括冲击压入、工具压入、压力机压入。应注意在工件表面防止衬垫，以保证受力均匀。

2、热胀法。包括固体燃料加热、燃气加热、介质加热、电阻加热和辐射加热、感应加热。应注意加热区域和加热时间选择，并做好隔热工作。

3、冷缩法。包括干冰冷缩和液氮冷缩。应注意冷却区域和加热时间选择，并做好隔离工作。

五、如何利用镶加修复法，对损坏的螺纹孔进行修复？（10分）

方法1：对损坏的螺纹孔可将旧螺纹扩大后切削出内螺纹，然后加工一个内外均有螺纹的螺纹套拧入螺孔中，螺纹套内螺纹即可恢复原尺寸，最后利用机加工以符合表面的尺寸和精度要求。

方法2：对损坏的螺纹孔可将旧螺纹扩大后切削出内螺纹，之后加工一个具有外螺纹孔的螺钉拧入孔中，而后使用气体保护焊对镶加的螺钉表面进行固定，最后在原始位置加工出螺纹孔并对零件表面进行必要的机加工以恢复表面尺寸和精度。

六、如何用换位法对下面的损坏的端盖孔进行修复。（10分）

在不影响其它零部件的安装，并能保证端盖整体强度的前提下，可以将端盖旋转一定角度，而后在对应位置加工出新的端盖孔。如有密封要求，可以用焊接法对旧孔进行填充，再通过机加工恢复端盖表面原有的尺寸和精度要求。

七、如何用触觉检验机器零部件表面的温度？（10分）

当手掌能较长时间停留在其上时，一般温度为40℃左右，只能短暂（约10s左右）停留则为50℃左右，如果手掌不能停留温度为60-80℃，一触即烫则为80℃以上。

八、详细阐述焊接修复过程中减小和防止焊接变形的具体方法。（20分）

减小内应力可以减小零件的变形，但是，在焊修过程中，零件的变形是不可避免的。如果零件变形量大，会增大矫正难度和费用，甚至会是零件报废。当对工件变形量有较高要求时，则应首先考虑控制其变形量，焊后再采取适当的措施减小内应力。减小和防止变形的方法除上述方法外，还有以下几种：

1、反变形法

反变形法是根据材料的性质、焊修变形方向和变形量，认为地做出与焊缝变形相反的变形，以抵消焊修后的变形。反变形方向和变形量一般凭经验估计。

2、刚性固定法

刚性固定法是把焊修零件刚性夹固以防止产生焊接变形。这种方法能有效地减小焊接变形，但会产生较大的焊接应力，其适用于塑性良好、刚性较小的低碳钢的焊修。

3、水冷法

水冷法使用冷水喷射焊修零件的背面或将工件浸在冷水中仅漏出焊修部分。这种方法使焊修时产生的热量尽快消失，降低焊修工件的温度，减小膨胀和收缩量，以减小变形。

4、合理地安排焊修顺序

合理的安排焊修顺序是尽可能使焊修件自由伸缩。对伸缩量大的焊缝或受其他部分限制收缩的焊缝应先焊；采用对称的焊修顺序；长焊缝采用退焊、跳焊等方法，以使工件能自由收缩，减小应力和变形。