设备维修的基础知识分解

第2节 机械设备的故障
一、故障的概念 1. 机械故障----机构、机器或机械零件在尺寸、形状、材 料性质方面的改变，使机构、机器或机械零件不能达 到原设计要求的功能或者改变原有的各种参数，称为 机械故障。 2. 影响机械工作能力的能量： 机械能、热能、化学能、核能、电磁能、生物能等，这 些因素引起零件、产品性能参数降低，最后导致机械 故障的发生。
机械设备维修
主讲：陈晓颖
第一章 机械设备维修与管理的基础知识
第一节 机械设备的老化 一、老化的分类 有形老化、无形老化、综合老化
（一）有形老化：设备实体发生摩擦、磨损等现象。
主要表现在： 1、零件的尺寸发生改变 2、精度发生变化 3、零件被破坏 举例：机床的使用导致零件的磨损、加工精度的低。
（二）无形老化（经济老化）
3. 按故障发生性质分类： 人为故障----操作人员违反规定操作、维修、管理引起的故 障，易被忽视； 自然故障----由于使用环境、材料缺陷等造成的故障。 4. 按故障发生时间分类： 早期故障；使用期故障；老化期故障。
5. 按故障相关性分类： 非相关性故障----不是由于其它零件的故障引起的故障； 相关性故障----由于其它零件的故障引起的故障，也称为 二次故障。例：油泵故障----油中断----曲轴与主轴瓦粘 着（咬死），主轴瓦故障属相关性故障。 以下两表可从总体上分析故障分布情况，有助于抓关键， 寻对策。
3.磨耗故障期特点：
故障率随时间增长而大大增加，是由机器本身物理、化学等变化 导致磨损、疲劳、腐蚀等故障发生。
4. 其它故障规律特点：
A、B----汽缸、连杆机构、齿轮、轴承等另部件 C----航空涡轮发动机 D、E、F----电子产品
四、设备在设计时本着及格原则
1、三化：标准化、系列化、通用化 标准化是指将产品(特别是零部件)的质量、规格、性能、结构等方 面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行。我国的标准已经形成 一个庞大的体系,主要有国家标准,行业标准等。为了与国际接轨,我国 的某些标准正在迅速向国际标准靠拢。常见的标准代号有GB,JB, ISO 等等,他们分别代表中华人民共和国国家标准,机械工业标准,国际标准 化组织标准。 系列化是指对同一产品,在同一基本结构或基本条件下规定出若干 不同的尺寸系列。 通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同 一结构和尺寸的零部件。
表 2-1 700 台工业汽轮机故障分布率
产品原因 故障原因 设计 安装 材料 工艺 制造 调试 使用 维护 异物 其它 故障率% 20.4 16.5 9.1 7.5 12.5 3.8 10.7 8.4 6.3 4.8 运行原因 外界原因
Hale Waihona Puke Baidu
表 2-2 船舶柴油机动力装置及主要零件故障统计表
装置及零 件 故障数目 百分比% 装置及零 件 故障数目 百分比% 装置及零 件 故障数目 百分比% 轴承 283 25.3 汽缸 活塞 206 18.4 燃烧 室 130 11.6 机座 33 3.0 排气 系统 6 0.54 燃油 系统 66 5.9 泵 18 1.6 仪表 5 0.45 涡轮 机 56 5.0 压缩 机 15 1.3 锚机 系统 5 0.45 齿轮 41 3.7 冷却 系统 12 1.0 密封 件 5 0.45 锅炉 39 3.5 辅助 装置 28 2.5 凸轮 机构 24 2.2 增压 器 9 0.8
故障：是指整机或零部件在规定的时间和使用条件下不能完 成规定的功能，或各项技术经济指标偏离了它的正常状况， 但在某种情况下尚能维持一段时间工作，若不能得到妥善处 理将导致事故。
例如：某些零部件损坏、磨损超限、焊缝开裂、螺栓松动， 使工作能力丧失；发动机的功率降低；传动系统失去平衡和 噪声增大；工作机构的工作能力下降；燃料和润滑油的消耗 增加等，当其超出了规定的指标时，即发生了故障。
由于非使用和非自然力作用引起的设备的价值损失。 两种方式 1、技术进步生产同种产品的效率、成本降低，导致原设 备的贬值 2、由于新设备的出现导致原来设备价值的相对降低。 举例：手机的价值改变
（三）综合老化
两种老化共同造成的设备的贬值。 残余价值是指机器设备、房屋建筑物或其他 有形资产等在不能继续使用前提下，拆除变现 的价值估计数额 。
热交 润滑 换器 系统 21 1.9 18 1.6
推进 曲轨 器 10 0.9 9 0.8
标准 连杆 件 8 0.7 6 0.54
液压 其它 系统 3 0.27 62 5.6
（二）设备的可靠性
1、可靠性的概念：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定 功能的能力。 规定条件——包括工作环境温度，负载情况，维护方式等多方 面的条件 2、可靠性的度量 （1）可靠度R(t) 可靠度定义：产品在规定的条件下和规定时间内，完成规定功 能的概率。 R(t)最大值为1，最小值为0 （2）不可靠度F(t) F(t)=1- R(t) （3）故障密度f(t) 反应可靠度随时间的变化情况 f(t)= F(t) 对时间的微分
故障的广义定义：故障是不合格的状态。
二、故障分类与规律
（一） 故障分类 目的：揭示、分析故障实质，选择适当诊断手段。 1. 按故障对机械工作能力的影响分类： 完全性故障----机器丧失主要功能，工作完全中断； 局部性故障----机器丧失部分功能，工作还能继续进行。 2. 按故障发生速度及演变过程分类 突发性故障----故障概率与工作时间无关，没有明显征兆， 来不及监测预报； 渐进性故障----长期使用，某些零件技术指标超标引起的 故障，可通过监测预报；
三、故障规律
机械设备使用全过程分为： 磨合期（早期故障期） 正常使用期（随机故障期） 耗损期（磨耗故障期）
1.早期故障期特点：
故障率高，但随时间增长，故障率很快下降，并趋于稳定。产 生原因：由设计、制造、安装等因素造成。
2.随机故障期特点：
①故障率低而稳定，近似常数，与时间t关系不大。 ②偶然因素引起故障，由于设计制造中潜在缺陷、 操作差错、不良维 护、环境等因素所致。通过调试不能消除，更换零件不能预防。 ③ 时间长，约等于机器的使用期限。