机器设备(一)鉴定

t
F
C
初应变值 0 与时间相关的蠕变量
p
t
五、高温蠕变寿命估算
（三）蠕变的三个阶段 1.AB段，蠕变减速阶段； 2.BC段，蠕变稳定阶段； 3.CF段，蠕变加速阶段。颈缩现象
五、高温蠕变寿命估算
（四）蠕变方程
o p
o初应变值
p与时间t相关的蠕变量
第二部分
设备诊断技术和状态监测
一、设备故障的定义
一.概述
（三）设备的失效 形式：断裂、变形过大、零件配合间隙过 大、表面粗糙、泄漏、松弛、粘合、性能
变差、异常振东。
二、磨损
（一）磨损的过程及规律 1.过程
二、磨损
2.磨损规律 （1）初期磨损阶段 宏观和微观几何行状明显变化；调试和初期使用 （2）正常磨损阶段 磨损稳定，随时间均匀增加 （3）急剧磨损阶段 已达使用寿命，继续使用磨损加剧
5.磨损率
m s / Smax 1.5 / 4 37.5%
三、疲劳寿命理论及应用
（一）基本概念
1.应力。机械零件的材料内任何一点处由于外力 作用或不均匀加热或永久变形产生的单位截面 积上的内力。
2.应变。机械零件的材料内任何一点因外力作用 而引起的形状和尺寸的相对改变。
3.疲劳及疲劳寿命
在应力集中部位萌生裂纹，裂纹在一定条件下扩 展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破 坏。
二、磨损
解： 1.极限磨损量
Smax 20mm 20% 4mm
2.实际磨损量
S 20mm 18.5mm 1.5mm
3.磨损强度
tg s / t 1.5 / 4 0.375mm / 年
二、磨损
4.剩余寿命
Ts Smax s/ tg 4mm 1.5mm/ 0.375
6.67年
1. 应力强度因子幅度△K。 2. 应力循环特征。 3. 加载频率。 4. 温度。（深埋；表面）
五、高温蠕变寿命估算
（一）蠕变 金属材料、机械零件、构件在长时间恒高
温和恒应力的作用下发生缓慢塑性变形 的现象称为蠕变。 普通钢材3500C以下不会发生蠕变。
五、高温蠕变寿命估算
（二）蠕变曲线
p
0
B
A
应力值
N 应力循环数
例：某标准试件，已知， 1 300MPa , N0 107 , m 9 。试
计算在对称循环交变应力 1 500MPa, 2 260MPa 作用下
的疲劳寿命。
解（1）高于疲劳极限的交变应力将产生疲劳破坏，对应有限 寿命区。
C mN 3009 107 196831025
（三）损伤零件疲劳寿命估算
解：根据Paris公式可得：
da/dN＝A（△K）n
对上式两边积分，求剩余寿命
N
ac a0
1
da
AK n
9.38
1
da
3 1015 0.66 3004 2a2
＝14946次
尚可用年限＝14946/（20*365）＝2.05年
四、损伤零件寿命估算
（四）影响裂纹扩展的因素
二、磨损
（二）磨损寿命计算
T Smax S0 / tg Smax / tg
tg s / t
s实际磨损量；t已运行时间
tSg0第磨一损阶强段度结束时的磨损间隙；
二、磨损
例：某起重机卷筒原始壁厚20mm，现 18.5mm，根据起重机卷筒的报废标准， 筒壁的最大磨损允许极限是筒壁厚度的 20％，该起重机已运行4年，估算该卷筒 的剩余寿命Fra Baidu bibliotek磨损率。
定理
（四）疲劳损伤积累理论
帕姆格伦—迈因纳（Palmgren-Miner）定理
N
1
1 Ni
ni N
式中：ni/N代表应力 i的循环数在载荷谱 的总循环中所占的比例；Ni是对应 i 的
循环次数。
例：某零件的载荷谱中，有三种交变载荷，对
应的应力幅分别为 1, 2 ,，3 其出现的频度
分别为10％、60％、30％，如果已查到对应 于三个应力到达疲劳破坏的循环次数分别为 103、104和106，试计算该零件在上述载荷谱 作用下达到疲劳破坏的循环次数。
（三）损伤零件疲劳寿命估算
例：某机器轴上存在表面裂纹，初始尺寸a0 3mm，与
裂 纹 平 面 垂 直 的 应 力 300MPa
，
在裂纹扩展的半经验公式中：
A 1015
n4
k 0.66 a da AK n
dN
若临界裂纹尺寸ac 9.38mm，且每天平均出现20次应 力循环，该轴的剩余寿命为多少年？
解：根据迈因纳定理：
1
N
1
Ni
ni
N
1
6.135103
1
103
10%
1
104
60%
1
106
30%
四、损伤零件寿命估算
（一）基本理论
断裂力学理论认为：零件的缺陷在循环载荷作用 下会逐步扩大，到临界尺寸时会发生断裂破坏。
疲劳断裂四个阶段：成核（
）；微观裂
纹扩展（
）；宏10观3 裂10纹4 mm扩展阶段
第三章 机器设备评估
第一节 鉴定与描述
第一部分 设备技术鉴定理论基础
一、概述
（一）机器设备的贬值 实体性贬值、功能性贬值、经济性贬值 （二）设备损伤的原因
磨损、疲劳、腐蚀、蠕变、冲击、温度 、日照、辐射、霉蚀等。 （三）设备的失效
零部件或机器在使用过程中，由于损伤作用 而丧失其规定的功能，无法继续使用的现象称为 失效。
（1mm到1临0界2 尺10寸1m）m ；断裂
四、损伤零件寿命估算
（二）Paris定理
da/dN＝A（△K）n 式中： △K——应力强度因子幅度；
A、n——材料常数 a——裂纹尺寸 N——载荷循环次数
四、损伤零件寿命估算
（三）损伤零件疲劳寿命估算
N
ac
A a0
1 K
n da
• a0 初始断裂尺寸 • ac 临界断裂尺寸
则1 500MPa ，疲劳循环次数，
N1
C
1m
19683 1025 5009
1.01105
（2）应力 命。
2
260MPa
，低于疲劳极限，零件为无限寿
三、疲劳寿命理论及应用
（四）疲劳损伤积累理论 （线性）疲劳损伤积累理论认为每一次
循环载荷所产生的疲劳损伤是相互独立的，
总损伤是每一次损伤的线性积累。 代表：帕姆格伦—迈因纳（Palmgren-Miner）
材料在疲劳破坏前所经历的应力循环次数称为疲 劳寿命
三、疲劳寿命理论及应用
（三）疲劳寿命曲线：S-N曲线
log
mN C
条
件
M
疲
劳
疲
极
劳
限
极 限
N0
log N
有限寿命区N＜N0
无限寿命区N N0
循环基数
三、疲劳寿命理论及应用
（三）疲劳寿命曲线：S-N曲线
公式： m N C
式中：m、C为材料常数