机电设备故障诊断与维修培训教材

机电设备故障诊疗与维修第1章机电设备维修基础知识制作：肖永茂机电设备故障诊断与维修培训教材第1页课时：课堂教学：40课时总课时：40课时左右

说明∶（性质）本课程是机电一体化专业关键课程,也是本专业学生必修课程。

知识目标是：掌握必要机电设备故障诊疗与维修基本知识、基本理论。使学生熟悉机械设备检测、维修工艺过程及方法；到达既降低生产成本又确保机械设备安全、高效正常地运转目标

。

能力目标是：培养学生依据图纸编制检修工艺初步能力；熟悉机电设备结构特点、工作原理及性能、正确读表和巡检能力；故障判断能力、故障影响分析能力、故障处理能力、反故障反事故能力。会用正确使用工、检具与起动设备、熟悉设备维修工艺；运转工况分析能力、设备安全分析能力、提出经济运行办法能力、初步革新及提议能力；确保设备高效、正常运转。相关基础课有钳工基础，机械制图，机械设计基础、机械零件加工工艺期末考查：x%考勤及课堂表现：y%总评＝考试成绩×x%（出勤、表现、作业）×y%成绩考评：机电设备故障诊断与维修培训教材第2页第1章机械维修基本知识1.1机械故障概论1.2机械设备维修基础1.3机械零件失效形式及对策1.4机械零件修理与更换标准1.5机电设备维修管理本章主要研究和讨论机电设备维修技术基础知识，在本章学习中，学生应注意以下知识学习和掌握：1．明确机电设备故障概念，了解故障分类、特点及故障管理程序，掌握故障发生基本规律和影响故障发生主要原因。2．明确维修性概念，了解影响维修性原因和提升维修性路径，熟悉设备维修方式和修理类别，了解可靠性维修基本原理。3．了解零部件失效主要形式及其机理，掌握降低或消除零部件失效对策。了解故障诊疗内容、原理和基本方法，熟悉零件常规检验技术。4．掌握设备零件修理与更换标准；熟悉设备维修管理主要内容、方法与应用。机电设备故障诊断与维修培训教材第3页1.1机械故障概论1.1.1故障含义及类型

1故障含义故障——机械设备在运行过程中，丧失或降低其要求功效及不能继续运行现象。

2故障类型故障能够不一样角度分：如1）暂时性故障2）永久性故障按故障发生时间分有以下几个：1）早发性故障2）突发性故障3）渐进性故障4）复合型故障按故障表现形式分有：

1）功效故障2）潜在故障按故障产生原因分有：1）人为故障2）自然故障机电设备故障诊断与维修培训教材第4页

按故障造成后果分有：

1）致命故障2）严重故障

3）普通故障4）轻度故障故障通常采取几个分类法复合并用，如突发性局部故障；磨损性危险故障等。由此看出故障复杂性；严重性和起因等情况。1.1.2故障特点与故障管理

1故障特点1）多样性2）层次性3）多原因和相关性4）延时性5）不确定性6）修复性

2故障管理故障管理是设备管理关键内容之一。其目标在于早期发觉故障征兆，及时采取办法进行预防和维修。故障管理程序和内容包含：1、宣传教育和技术培训相结合。2、制订严格管理制度和维护保养制度。3、熟悉机械设备结构和工作原理，掌握工作性能。机电设备故障诊断与维修培训教材第5页

4、配置先进检验、检测和监测设备，对主要设备和零部件进行实时监测，定时分析，准确掌握设备故障信息和征兆。5、依据故障现象和信息及征兆，进行认真科学地分析，确定故障原因、类型、采取最正确维修策略和维修方案，及时维修过程进行统计。提供后期统计和借鉴。6、对常发生或屡次重复出现故障部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系统技术改造。建立故障信息管理流程图。如图1.11.1.3机械故障产生基本规律如图所表示1.21.1.4影响故障产生主要原因（一）制造和修理原因对故障影响1、零件材料选择

2、零件加工质量3、装配质量（二）使用原因对故障影响1、工作负荷

2、工作环境

3、设备保养和操作技术返回机电设备故障诊断与维修培训教材第6页1.2机械设备维修基础1.2.1机械维修性1.定义机械设备在要求条件下，在要求时间内，按要求程序和方法进行维修时，保持或恢复到要求状态能力称维修性所谓要求条件，是指选定了合理维修方式、准备了维修用测试仪器及装备和对应备件、标准、技术资料，由一定技术水平和良好劳动情绪维修人员进行操作。所谓要求时间，是指机械设备从寻找、识别故障开始，直至检验、拆卸、清洗、修理或更换、安装、调试、验收，最终到达完全恢复正常功效为止全部时间。维修与维修性是两个不一样概念。维修——是指维护或修理进行一切活动，包含保养。修理、改装、翻修、检验等。而维修性——是指机械设备在维修方面含有特征或能力；反应发生故障后进行维修难易程度；是维修需要付出工作量大小、人员多少、费用高低以及维修设施先进或落后综合表达；是由设计、制造等原因决定一个固有属性，直接关系到机械设备可靠性、经济性、安全性和有效性；是机械设备三项基本性能参数之一。机电设备故障诊断与维修培训教材第7页3.影响维修性主要原因影响维修性原因，主要有机械设备维修性设计优劣、维修保养方针、体制、维修装备设施完善程度，维修保养人员水平高低和劳动情绪等。见表1.1设计方面维修保养方针、体制及维修装备设施对维修人员要求总体布局和结构设计应使各部分易于检验，便于维修良好可达性，设置维修操作通道，有适当空间部件与联接件易拆装标准化，交换性和可更换性安全性材料易于购置，零件加工方便技术资料齐全专用工具和试验装置维系方式确实定故障修理定时更换状态监测维修无维修设计2.维修资源组织维修组织机构维修力量配置维修计划和控制3.维修材料和备件供给贮备方式库存管理4.维修装备设施5.费用原因考评和选择教育、经验、素质训练熟练程度能力分析劳动情绪表1.1影响维修性主要原因4.高维修性主要路径从上述影响维修性主要原因中，不难找到提升维修性主要路径。1）简化结构便于拆装；2）提升可达性；

3）确保维修操作安全；4）按要求使用和维修；

5）部件和连接件易拆易装；

6）零部件无维修设计。机电设备故障诊断与维修培训教材第8页1.2.2维修方式与修理类别1.设备维修方式机电设备惯用维修方式有：事后维修、预防维修、可靠性维修、改进维修和无维修设计。(1)事后维修又称故障维修、损坏维修、非计划性维修。事后维修是指机电设备发生故障后所进行修理，即不坏不修、坏了再修。(2)预防维修在机电设备发生故障之前就进行修理称为预防维修。因为这种预防维修能够订出计划，所以又把这种有计划预防维修称为计划预修。预防维修分为两种基本形式：

1）定时维修又称计划维修、时间预防维修。定时维修是在要求时间基础上实施预防维修活动，含有周期性特点。定时维修依据零件磨损规律，事先要求好了修理间隔期、修理类别、修理内容和修理工作量。这种维修方式会出现以下问题：一是造成维修过剩；二是造成失修。机电设备故障诊断与维修培训教材第9页它主要适合用于巳掌握设备磨损规律且生产稳定、连续生产流程式生产设备或动力设备，大量生产流水线设备或自动线上主要设备，以及其它能够统计开动台时设备。我国当前实施设备定时维修制度主要有计划预防维修制和计划保修制两种。

1）计划预防维修制（简称计划预修制）它是依据设备磨损规律，按预定修理周期及修理周期结构对设备进行维护、检验和修理，以确保设备经常处于良好技木状态一个维修制度。其主要特征以下：

①按要求要求，对设备进行日常清扫、检验、润滑、紧固和调整等，以延缓设备磨损，确保设备正常运行；

②按要求日程表对设备运动状态和磨损程度等进行定时检验和调整，方便及时消除设备隐患，掌握设备技木状态改变情况，为设备定时修理做好物质准备；

③有计划有准备地对设备进行预防性修理。2）计划保修制（又称保养修理制）

它是把维护保养和计划检修结合起来一个修理设备制度。机电设备故障诊断与维修培训教材第10页其主要特点是：①依据设备特点和情况.按照设备运转小时（产量和里程）等.要求不一样维修保养类别和间隔期；②在保养基础上制订设备不一样修理类别和修理周期；③当设备运转到要求时限时，不论其技术状态怎样，也不考虑生产任务轻重，都要严格地按要求进行检验、保养和计划修理。2）状态监测维修

这是一个以设备技术状态为基础，按实际需要进行修理预防维修方式。它是在状态监测和技术诊疗基础上，掌握设备劣化发展情况。在高度预知情况下，适时安排预防性修理，故又称预知维修。这种维修方式基础是将各种检验、维护、使用和修理，尤其是诊疗和监测提供大量信息，经过统计分析，正确判断设备劣化程度、发生（或将要发生）故障部位、技木状态发展趋势，从而采取正确维修类别。机电设备故障诊断与维修培训教材第11页这么能充分掌握维修活动主动权，做好修前准备，而且能够和生产计划协调安排，既能提升设备利用率，又能充分发挥零件最大寿命。缺点是费用高，要求有一定诊疗条件。它主要适合用于重大关键设备、生产线上重点设备、不宜解体检验设备（如高精度机床）、故障发生后会引发公害设备等。(3)可靠性维修以可靠性为中心维修称可靠性维修。(4)改进维修改进维修也称为改进性维修。改进维修是指为了预防故障重复发生而对机电设备技术性能加以改进一个维修。改进维修重点是：1）原设备部分结构不合理，新产品中已改进；2）故障频繁结构；3）可缩短辅助时间；4）可减轻操作强度，减轻能耗和污染；5）按工艺要求提升部分精度。改进维修最大特点是：修改结合

机电设备故障诊断与维修培训教材第12页在实际生产中，经常结合机电设备大修、项修进行。在进行改进维修时，应依据机件故障检验和分析，有计划地改进机电设备机构和机件材质等方面修理。(5)无维修设计“无维修设计”是设备维修理想目标

2.设备修理类别设备修理类别是依据其修理内容和技术要求以及工作量大小划分。预防维修修理类别有：大修、项修、小修三种类型。在工业企业实际设备管理与维修工作中，小修已和二级维护保养合在一起进行；项修主要是针对性修理，很多企业经过加强维护保养和针对性修理、改进性修理等来确保设备正常进行；不过动力设备、大型连续性生产设备、起重设备以及一些必须确保安全运转和经济效益显著设备，有必要在适当时间安排大修。(1)小修小修又称为日常维修，是指依据设备日常检验或其它状态检验中所发觉设备缺点或劣化征兆，在故障发生之前及时进行排除修理，属于预防修理范围，工作量不大。日常维修是车间维修组除项修和故障修理任务之外一项极其主要控制故障发生日常性维修工作。机电设备故障诊断与维修培训教材第13页(2)项修项修即项目修理，也称为针对性修理。项修是为了使设备处于良好技术状态，对设备精度、性能、效率达不到工艺要求一些项目或部件，按需要所进行含有针对性局部修理。项修时，对设备进行部分解体，修理或更换部分主要零件与基准件数量约为10%~30%，修理使用期限等于或小于修理间隔期零件；同时，对床身导轨、刀架、床鞍、工作台、横梁、立柱、滑块等进行必要刮研，但总刮研面积不超出30%~40%，其它摩擦面不刮研。项修主要内容包含：1)全方面进行精度检验，据此确定拆卸分解需要修理或更换零部件；2)修理基准件，刮研或磨削需要修理导轨面；3)对需要修理零部件进行清洗、修复或更换（到下次修理前能正常使用零件不更换）；4)清洗、疏通各润滑部位，换油、更换油毡油线；5)治理漏油部位；6)喷漆或补漆；7)按修理精度、出厂精度或项修技术任务书要求精度标准检验，对修完设备进行全部检验。但对项修难以恢复个别精度项目可适当放宽。机电设备故障诊断与维修培训教材第14页(3)大修大修即大修理，是指以全方面恢复设备工作精度、性能为目标一个计划修理。大修是针对长久使用机电设备，为了恢复其原有精度、性能和生产效率而进行全方面修理。在设备预防性计划修理类别中，设备大修是工作量最大、修理时间较长一类修理。大修主要内容包含：1)对设备全部或大部分部件解体检验,进行全部精度检验,并作好统计；2)全部拆卸设备各部件,对全部零件进行清洗,做出修复或更换判定；3)编制大修理技术文件，并作好备件、材料、工具、检具、技术资料等各方面准备；4)更换或修复磨损零部件，以恢复设备应有精度和性能；机电设备故障诊断与维修培训教材第15页

5)刮研或磨削全部导轨面（磨损严重应先刨削或铣削）；6)修理电气系统；7)配齐全防护装置和必要附件；8)整机装配，并调试到达大修质量标准；9)翻新外观，重新喷漆、电镀；10)整机验收，按设备出厂标准进行检验。

对机电设备大修总技术要求是：全方面去除修理前存在缺点，大修后应到达设备出厂或修理技术文件所要求性能和精度标准。1.2.3可靠性维修基本原理一个机械系统、一台机械设备，不论其原理怎样先进，功效怎样全方面，精度怎样高级，若故障频繁、可靠程度很差，不能在要求时间内可靠地工作，那么它使用价值就低，经济效果就差。从设计规划、制造安装、使用维护到修理报废，可靠性一直是系统和机械设备灵魂。其中设计制造决定固有可靠性，而使用维护保持使用可靠性。可靠性是评价系统和机械设备好坏主要指标之一。它是研究系统和机械设备质量指标随时间改变一门科学。机电设备故障诊断与维修培训教材第16页伴随科学技术发展，机械设备功效由单一转向多能，结构日趋复杂；采取新材料、新工艺、新技术后使不可靠原因增多，可靠性水平降低；新机械设备又要考虑更恶劣使用条件，增加了确保其使用可靠性难度；一旦发生故障带来危害往往很严重，维修费用很高。基于以上原因，必须对可靠性进行深入研究。

1、定义可靠性是指系统、机械设备或零部件在要求工作条件下和要求时间内保持与完成要求功效能力。因为可靠性不能用仪表测定，所以衡量可靠性必须进行研究、试验和分析，从而做出正确预计和评定。2、评定可靠性应注意问题(1)可靠性与要求条件分不开(2)可靠性与要求时间亲密相关(3)可靠性与要求功效相关3、提升可靠性方法提升可靠性方法有两种：其一为故障预防，即抑制故障产生；另一为故障容错，即利用冗余零部件去屏蔽已发生故障对整个机械设备影响。机电设备故障诊断与维修培训教材第17页4、可靠性描述可靠性已从一个含糊定性概念发展为以概率论及数理统计为基础定量概念。对机械设备可靠性对应能力做出数量表示量称为特征量。主要有：可靠度、失效率、故障率、平均故障间隔时间、平均寿命、有效度等。惯用可靠性指标见表1.2

下面重点介绍可靠度和有效度。（1）可靠度可靠度是指机械设备或零部件在要求条件下和要求时间内无故障地完成要求功效概率。因为机械设备或零部件各种性能都要随时间发生改变，所以可靠度是一个随时间改变函数，用R(t)表示。它是小于或等于1而大于或等于0函数，及1≥R(t)≥0。零件可靠度分类等级及应用情况见表1.3。例：设有N0个相同零件，当到达工作时间t时，有Nt个零件失效，而仍能正常工作零件为N个，则零件可靠度为:

R(t)===1-

机电设备故障诊断与维修培训教材第18页为使零件含有足够可靠性，应遵照R(t)≥[R(t)]，其中[R(t)]为许用可靠度，它取决于零件主要程度、所受载荷类别、生产和维修费用等。

与可靠度R(t)对应是不可靠度。它是指零件在要求条件下和要求时间内不能完成要求功效（即发生失效）概率。不可靠度也称失效概率或故障概率。普通记为F(t)。例：现有10000个相同零件，工作达200h有9500个零件未失效；工作达500h有9000个零件未失效，求零件在200h和500h可靠度。解：200h可靠度为R(200)=500h可靠度为R(500)==95%=90%机电设备故障诊断与维修培训教材第19页而零件不可靠度或失效概率分别为F(200)=1-95%=5%F(500)=1-90%=10%（2）有效度它是指机械设备和零部件在某种使用条件下和要求时间内保持正常使用状态概率。可用数学式表示，即:5、系统可靠性机械设备有大有小，小本身就自成为元件；而大则是由很多元件组成部件、整机，形成一个系统。系统是一个能够完成要求功效综合体。组成系统元件称单元，每个独立单元不但要完成各自要求功效，而且还要在系统中与其它单元发生联络。机电设备故障诊断与维修培训教材第20页依据单元在系统中联接方式不一样，可分为3类：（1）串联络统在组成系统单元中只要有一个发生故障，系统就不能完成要求功效，这种系统称为串联络统，如图1.3所表示。12…n-1n图1.3串联络统大多数机械传动系统均是串联络统。当串联络统由n个单元组成，它们可靠度分别为R1、R2、…、Rn时，依据概率乘法定理，系统可靠度为RS若各单元R都相等，则因为Ri≤1，所以单元数目愈多，系统RS就愈低。可见，在满足要求功效前提下，系统愈简单，可靠性愈高。机电设备故障诊断与维修培训教材第21页图1.4单级圆柱齿轮减速器1、7—轴;2、5—键;3、8—齿轮;4、6—滚动轴承例：计算单极圆柱齿轮减速器可靠度，见图1.4所表示。已知使用寿命5000h内各零件可靠度分别为：轴1、7R1、7=0.995；两对滚动轴承4、6R4、6=0.94；齿轮3、8R3、8=0.99；键2、5R2、5=0.9999；即齿轮减速器可靠度不低于75.7%串联络统可靠度低于任何一个单元可靠度。若要提升一个单元可靠度去改进串联络统可靠度，就应该提升系统中可靠度最低那个单元。机电设备故障诊断与维修培训教材第22页（2）并联络统并联络统又称冗余系统，即系统中只要有一个单元没有失效，系统仍能维持工作。若几个单元同时投入运转，有一个出现故障，其它单元还能维持称工作贮备并联络统，如图1.5a所表示，比如多台发动机飞机或轮船。a)b)……12n12n图1.5并联络统并联络统可靠度为若各单元R都相等，则Rs=1-(1-R)n可见，并联络统单元数目愈多，系统可靠度愈高，但体积、质量、成本也增加。在机械系统中，并联络统因结构复杂、成本昂贵，用得较少，只有在可靠性要求高，且结构上允许时才使用，普通n=2或n=3。比如：载货汽车用双列后轮或备用轮；液压系统中滑阀操纵装置采取双重滑阀；静压轴承油压系统采取备用系统等。机电设备故障诊断与维修培训教材第23页例：由5个可靠度均为0.9单元组成并联络统，求其系统可靠度。解：按公式计算，可见，并联络统可靠度大于每个单元可靠度，这是在机械设备方案规划技术设计和布局安装过程中采取冗余技术依据。若要提升系统可靠性，需提升可靠度最大单元可靠度。（3）混联络统由串联及并联络统组合而成系统称混联络统。它分两种，一是串并联络统，见图1.6；另一是并串联络统，见图1.7。12…m图1.6串并联络统12…m12…m…12…n机电设备故障诊断与维修培训教材第24页12…n图1.7并串联络统12…n12…n………12m混联络统可靠性计算没有一成不变公式，而需详细分析。通常，串并联络统可靠度计算是先将并联单元系统转化为一个等效串联络统，然后再按串联络统计算。并串联络统可靠度则先分别计算串联络统可靠度，然后再按并联络统计算。机电设备故障诊断与维修培训教材第25页6、可靠性理论在维修中应用

（1）提升系统和零部件可靠性在串联络统中，串联单元愈多，可靠性愈差；反之，愈简单机械愈可靠。所以，机械上可有可无零部件应尽可能不要，尽可能把几个零件合并成一个零件。在并联络统中，并联单元愈多，可靠性愈好。普通来说，非工作贮备系统可靠度高于工作贮备系统。

不论串联或并联，提升其中任何一个零件可靠度都能提升系统可靠度.提升可靠性主要办法有:1)在设计上，力争结构简单、传动链短、零件数少、调整步骤少且简便、联接可靠。2）尽可能采取独立结构单元，分离方便，整个单元能快速更换，有利于提升维修性，确保维修质量。3）设法提升系统中最低可靠度零件可靠度。4）尽可能选取可靠度高标准件。5）防止采取轻易出现疏忽、维护和操作错误结构。6）结构布置要能直接检验和修理，如油画指示器位置应便于观察油面；要设置检验孔等。机电设备故障诊断与维修培训教材第26页7）合理要求维修期，维修期过长，可靠度下降，如润滑油变质、配合间隙过大。8）必要时增加备用系统，如双列滚动轴承，主要液体动压滑动轴承备有两套系统。9）设置监测系统,及时报警故障,如进行温度监测、微裂纹监测。10)增加过载保护装置和自动停机装置。（2）依据可靠性规律制订对应维修制度故障率呈正指数型机械设备有显著耗损故障期，应在它到来之前及时进行维修，这就是维修行业从来采取定时检修制。没有耗损故障期机械设备，不但没有必要定时检修，而且每次检修后出现早期故障反而降低了可靠性，像飞机这么可修复复杂系统没有耗损故障，所以不用定时检修。故障率呈常数型机械设备，其可靠性只受随机原因影响，定时检修不能预防随机故障。经过分析随机原因，尽可能降低随机原因发生概率或采取并联络统，就能够防止故障产生。返回机电设备故障诊断与维修培训教材第27页1.3机械零件失效形式及其对策在设备使用过程中，机械零件因为设计、材料、工艺及装配等各种原因，丧失要求功效，无法继续工作现象称为失效。当机械设备关键零部件失效时，就意味着设备处于故障状态。机器故障和机械零件失效密不可分。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、有代表性失效模式。1.3.1零件磨损及其对策相接触物体相互移动时发生阻力现象称为摩擦。相对运动零件摩擦表面发生尺寸、形状和表面质量改变现象称为磨损。摩擦是不可防止自然现象；磨损是摩擦必定结果，二者均发生于材料表面。摩擦与磨损相伴产生，造成机械零件失效。当机械零件配合面产生磨损超出一定程度时，会引发配合性质改变，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。普通机械设备中约有80%零件因磨损而失效报废。据预计，世界上能源消耗约有30%~50%是因为摩擦和磨损造成。机电设备故障诊断与维修培训教材第28页

1、磨损过程以摩擦副为主要零件机械设备,在正常运转时,机械或零部件磨损过程普通可分为磨合（跑合）阶段、稳定磨损阶段和猛烈磨损阶段,如图1-8所表示。

1）磨合阶段如图中OA线段，又称跑合阶段。

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，建立了弹性接触条件。

0AB时间磨损量猛烈磨损阶段稳定磨损阶段磨合阶段图1.8机械磨损过程3）猛烈磨损阶段经过B点以后，因为摩擦条件发生较大改变，如温度快速升高，金属组织发生改变，间隙变得过大，冲击增大，润滑油膜易破坏，磨损速度急剧增加，机械效率下降、精度降低等，从而造成零件失效，机械设备无法正常运转。机电设备故障诊断与维修培训教材第29页2、磨损类型及磨损机理按摩擦表面破坏机理和特征不一样，磨损可分为以下几个类型：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。1、粘着磨损粘着磨损又称为粘附磨损，是指当组成摩擦副两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，因为粘着作用，接触表面材料从一个表面转移到另一个表面所引发磨损。依据零件摩擦表面破坏程度，粘着磨损可分为轻微磨损、涂抹、檫伤、撕脱和咬死等五类。粘着磨损机理：在载荷和相对运动作用下，两接触点间重复产生“粘着—剪断—再粘着”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，接触点产生深入粘着。

2、磨料磨损磨料磨损也称为磨粒磨损，它是当摩擦副接触表面之间存在着硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方硬度比另一方硬度大得多时，所产生一个类似金属切削过程磨损。依据摩擦表面所受应力和冲击不一样，磨料磨损形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。机电设备故障诊断与维修培训教材第30页

磨料磨损机理：属于磨料颗粒机械作用，磨料起源有外界砂尘、切屑侵入，流体带入、表面磨损产物、材料组织表面硬点及夹杂物等。当前，关于磨料磨损机理有四种假说：（1）微量切削（2）压痕破坏（3）疲劳破坏（4）断裂

3、疲劳磨损疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，造成产生裂纹和分离出微片或颗粒一个磨损。疲劳磨损机理：疲劳磨损过程就是裂纹产生和扩展破坏过程。依据裂纹产生位置，疲劳磨损机理有两种情况：（1）滚动接触疲劳磨损（2）滚滑接触疲劳磨损

疲劳磨损分类（1）非扩展性疲劳磨损（2）扩展性疲劳磨损依据摩擦表层发生现象，能够认为疲劳磨损过程是由三个发展阶段组成，表面相互作用；在摩擦力影响下，接触材料表层性质改变；表面破坏和磨损微粒脱离。机电设备故障诊断与维修培训教材第31页因为其腐蚀本身可能是化学或电化学性质，故腐蚀磨损速度与介质腐蚀性质和作用温度相关，也与相互摩擦两个金属形成电化学腐蚀电位差相关。介质腐蚀性越强，作用温度越高，腐蚀磨损速度越快。4、腐蚀磨损在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引发金属表面腐蚀剥落，这种现象称为腐蚀磨损。它是在腐蚀磨损与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才能形成一个机械化学磨损。所以，腐蚀磨损机理与前述三种磨损机理不一样。腐蚀磨损是一个极为复杂磨损过程，经常发生在高温或潮湿环境下，更轻易发生在有酸、碱、盐等特殊介质条件下。按腐蚀介质不一样类型，腐蚀磨损可分为氧化磨损和特殊介质下腐蚀磨损两大类（1）氧化磨损（2）特殊介质下腐蚀磨损5、微动磨损两个接触表面因为受相对低振幅振荡运动而产生磨损称为微动磨损。它产生于相对静止接合零件上，因而往往易被忽略。机电设备故障诊断与维修培训教材第32页微动磨损最大特点是：在外界变动载荷作用下，产生振幅很小（小于100μm，普通为2～20μm）相对运动，由此发生摩擦磨损。比如在键联接处、过盈配合处、螺栓联接处、铆钉联接接头处等结合上产生磨损。微动磨损使配合精度下降，过盈配合部件结合紧度下降甚至松动，联接件松动乃至分离，严重者引发事故。微动磨损还易引发应力集中，造成联接件疲劳断裂。微动磨损是一个兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损复合磨损形式。三、预防或降低磨损对策依据磨损理论研究，结合生产实践经验，预防或降低磨损方法与路径有以下几方面。1、润滑2、正确选择材料3、进行表面处理4、合理结构设计5、改进工作条

6、提升修复质量7、正确使用和维护。对于几个基本磨损类型，预防或降低磨损方法与路径见表1.4机电设备故障诊断与维修培训教材第33页表1.4预防或降低磨损方法与路径磨损类型预防或降低磨损方法与路径粘着磨损1.正确选择摩擦副材料，如适当选取脆性材料、互溶性小材料、多相金属等；2.合理选取润滑剂，确保摩擦面间形成流体润滑状态；3.采取合理表面处理工艺；磨粒磨损1.选取硬度较高材料；2.控制磨粒尺寸和硬度；3.依据工作条件，采取对应表面处理工艺；4.合理选取并供给洁净润滑剂；疲劳磨损1.合理选取摩擦副材料；2.减小表面粗糙度，消除残余内应力；3.合理选取润滑油粘度和添加剂；腐蚀磨损氧化磨损1.当接触载荷一定时，应控制其滑动速度，反之则应控制接触载荷；2.合理匹配氧化膜硬度和基本金属硬度，确保氧化膜不受破坏；3.合理选取润滑油粘度，并适量加入中性极压添加剂；特殊介质腐蚀磨损1.利用一些特殊元素与特殊介质作用，形成化学结协力较高、结构致密钝化膜；2.合理选取润滑剂；3.正确选择摩擦副材料；微动磨损1.改进设计，加工和装配工艺；2.依据工作条件和环境状态选择材料；3.施加润滑剂；4.在接触表面之间加入插入物；5.采取各种表面强化工艺机电设备故障诊断与维修培训教材第34页1.3.2零件变形及其对策机械零件或构件在外力作用下，产生形状或尺寸改变现象称为变形。过量变形是机械失效主要类型，也是判断韧性断裂显著征兆。机械零件或构件变形可分为弹性变形和塑性变形两大类。1）弹性变形2）塑性变形3）预防和降低机械零件变形对策变形是不可防止，我们可从以下四个方面采取对应对策预防和降低机械零件变形。（1）设计方面1）正确选取材料，注意工艺性能。2）合理布置零件，改进零件受力情况。3）在设计中，注意应用新技术、新工艺和新材料，降低制造时内应力和变形。

（2）制造方面在制订毛坯制造工艺时，要重视变形问题，采取各种工艺办法，以降低毛坯残余应力。机电设备故障诊断与维修培训教材第35页在制订零件机械加工工艺规程中，均要在工序、工步安排上，工艺装备和操作上采取降低变形工艺办法。在加工和修理过程中要降低基准转换，保留加工基准给维修时使用，降低维修加工中因基准不统一而造成误差。使最终变形量符合要求，到达降低变形目标。（3）修理方面在修理中，既要满足恢复零件尺寸、配合精度、表面质量等技术要求，还要检验和修复主要零件形状、位置误差。（4）使用方面加强设备管理，制订并严格执行操作规程，加强机械设备检验和维护，不超负荷运行，防止局部超载或过热等。1.3.3零件断裂及其对策断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者联合作用下，其本身连续性遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分现象。尽管与磨损、变形相比，机械零件因断裂而失效机会极少，但机械零件断裂往往会造成严重机械事故，产生严重后果，是一个最危险失效形式。机电设备故障诊断与维修培训教材第36页二、降低或消除机械零件断裂对策1．设计在金属结构设计上要合理,尽可能降低或防止应力集中,合理选择材料。2．工艺采取合理工艺结构,注意消除残余应力,严格控制热处理工艺。3．使用按设备说明书操作、使用机电设备,严格杜绝超载使用机电设备。1.3.4机械故障诊疗技术概论设备出现故障后，使一些特征改变，产生能量、力、热及摩擦等各种物理和化学参数改变，发出各种不一样信息。捕捉这些改变征兆，检测改变信号及规律，从而判定故障发生部位、性质、大小，分析原因和异常情况，预报未来，判别损坏情况，作出决议，消除故障隐患，预防事故发生，这就是故障诊疗。故障诊疗技术是维修制度改革——将计划预防维修变为视情维修技术基础，含有巨大经济价值。当前，故障诊疗技术主要性已提到维修技术里程碑高度来认识，并大力开展故障诊疗技术开发工作。机电设备故障诊断与维修培训教材第37页一、机械故障诊疗技术内容和目标对设备诊疗有不一样技术伎俩，较为惯用有振动监测与诊疗、噪音监测、温度监测与诊疗、油液诊疗、无损探伤技术等。设备诊疗技术尽管很多，但基本上离不开信息采集，信息分析处理，情况识别、诊疗、预测和决议三个步骤。机械设备状态监测及诊疗技术主要工作内容是：（1）确保机械运转状态在设计范围内。（2）随时汇报运行状态改变情况和恶化趋势。（3）故障类型、程度、部位、原因确实定

。（4）故障报警。二、基本原理机械故障诊疗就是在动态情况下，利用机械设备劣化进程中产生信息（即振动、噪声、压力、温度、流量、润滑状态及其指标等）来进行状态分析和故障诊疗，故障诊疗基本过程和原理如图1.9所表示三、基本方法机械故障诊疗当前流行分类方法有两种：一是按诊疗方法难易程度分类，可分为简易诊疗法和精密诊疗法；二是按诊疗测试伎俩来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检验法、磨损残余物测定法和机器性能参数测定法等。机电设备故障诊断与维修培训教材第38页

1.3.5机械零件常规检验技术任何一台机械设备，都是由大量零件组成，要使这种组合到达一定质量，就必须要求它每一个零件都符合要求质量指标，不论是制造或修理，无不如此。

然而，零件是在一定条件下生产出来，因为各种原因影响，不可防止地会在一些零件中存在缺点，而对修理来说，零件在使用过程中，伴随时间延长，产生各种缺点可能性更大，这些缺点只有经过检验才能发觉。所以机械及其零件检测工作是机械修理主要步骤。它决定着零部件弃取，既是制订修理工艺办法主要依据，又是确保合理修理和修后质量关键一、检验标准1．在确保质量前提下，尽可能缩短维修时间，降低成本。2．严格掌握技术规范、修理规范，正确区分能用、需修、报废界限，从技术条件和经济效果综合考虑。3．努力提升检验水平，尽可能消除或降低误差，建立健全合理规章制度。机电设备故障诊断与维修培训教材第39页（二）检验主要内容1．零件几何精度2．零件表面质量

3．零件物理力学性能4．零件隐蔽缺点

5．零部件质量和静动平衡试验6．零件材料性质

7．零件表层材料与基体结合强度8．组件配合情况

9．零件磨损程度10．密封性三、检验方法（一）感觉检验法不用量具、仪器，仅凭检测人员直观感觉和经验来判别零件技术情况，统称感觉检验法。此种检验方法简便，但精度不高。适合用于判别缺点显著或精度要求不高零件，而且要求检测人员有丰富技术和经验。详细有：1）看、2）听、3）摸、4）嗅(闻)

。

二、检验内容（一）检验分类1．修前检验2．修后检验3．装配检验

机电设备故障诊断与维修培训教材第40页（二）用测量工具和仪器检验法此种检验方法精度高。所以应用广泛。但需要较高投资购置各种工具仪器呼仪表。（三）物理检验法利用电、磁、光、声、热等物理量，经过零部件引发改变来测定其技术情况、发觉内部缺点。这种方法实现是和仪器、工具检测相结合，它不会使零部件受伤、分离或损坏，又称为无损检测法。无损检测主要任务是确定零件隐蔽缺点性质、大小、部位及其取向等，主要有图1.11渗透法、图1.12磁粉法、图1.13超声波和射线等检测方法。

返回机电设备故障诊断与维修培训教材第41页机器设备在修理前检验时，正确地确定各种失效零件是修复还是更换，将直接影响机器设备修理质量、成本、效率和周期。这不但是一个技术问题，而且是一个综合性问题，需要同时考虑设备精度、修理费用、本单位修理技术水平，以及生产工艺对机器设备各种精度、性能要求等。1.4机械零件修理与更换标准1.4.1确定零件修换应考虑原因1．影响失效零件能否确保其正常工作方面原因2．失效零件对整台设备影响原因在确定失效零件是否应修复或更换时，必须首先考虑零件对整台设备影响，然后考虑零件能否满足其正常工作条件。

1.4.2修复零件应满足要求1．可靠性2．准确性3．经济性即满足：

S修/T修<S新/T新式中，S修为修复旧件费用（元）；T修为修复零件使用期（月）；S新为新件成本（元）；T新为新件使用期（月）。4．可能性5．安全性6．时间性

机电设备故障诊断与维修培训教材第42页1.4.3制订修换件明细表修换件明细表是预测机电设备修理时需要更换或修复零件明细表。它是设备大修前准备备品配件依据，应该力争准确。编制修换件明细表时，普通遵照以下标准：1．需要锻、铸、焊接件毛坯更换件；制造周期长、精度高更换件；需外购大型、高精度滚动轴承、液压元件、气动元件、密封件等；需采取修复技术主要零件，零件制造周期不长、但需用量较大零件等均应列入修换件明细表。2．全部使用期限不超出修理间隔期易损零件，均应列入修换件明细表。3．使用期限即使大于修理间隔期，但假如设备上相同零件很多或同型号设备很多而需大量消耗零件，均应列入修换件明细表。4．稀有及关键性设备（不论其使用期限长短）全部配件,均应列入修换件明细表。5．修理前检验中确定应更换零件，如无库存放备，应按配件制作，可依据检验后提出修换件明细表制造。6．用铸铁、普通钢材毛坯加工，工序少而且大修理时制造不影响工期零件，可不列入修换件明细表。7．需以毛坯或半成品形式准备零件；需要成对（组）准备零件，都应在修换件明细表上加以说明。8．对流水线上设备或关键设备，可考虑按部件准备更换件，即采取“更换部件法”，其经济效益非常显著。返回机电设备故障诊断与维修培训教材第43页1.5机电设备维修管理设备维修管理是企业管理中一个主要组成部分。它基本任务是：最大程度地搜集和利用设备信息资源，有效地运筹维修系统中人力、物力、资金、设备与技术，使维修工作取得最合理质量与最正确效益。1.5.1设备修理信息管理一、设备维修信息分类1．按设备前期与后期分类如图1.14所表示。2．按设备管理目标和考评指标分类企业主管部门或投资方以及企业经营都需要了解和控制一些主要指标，如万元产值维修费、设备完好率、万元设备维修费等。为了便于统计分析，能够将设备信息分为：投资规划信息、资产备件信息、技术状态信息、修理计划信息和人员信息等5类。3．从维修角度分类设备信息能够分为设备状态信息、设备保障信息、设备故障或事故信息、维修工作信息、维修物资信息、维修人员信息、维修费用信息和相关信息等。

二、计算机信息系统概念1．维修信息传输方式设备维修信息可经过网络传输，能够实现对设备动态管理。

2．维修信息传输结构如图1.15所表示。机电设备故障诊断与维修培训教材第44页三、计算机信息系统功效1．过程控制功效2．工程设计与计算功效3．信息处理功效（1）设备台帐管理（2）设备分类、排序、查询及检索（3）设备维修计划管理（4）维修备件管理（5）其它功效如：人事管理、经济管理、技术和工艺管理等方面服务功效。四、计算机信息系统在维修管理中应用（一）设备管理系统模型图1.16所表示是某部设备管理系统模型。

图1.17是上述信息系统中技术管理与计划管理功效控制流程图

（二）计算机备件管理信息系统1．建立计算机备件管理系统应注意问题2．建立计算机辅助备件管理信息系统准备工作3．计算机辅助备件管理主要功效1.5.2设备修理计划管理一、设备修理工作额定1、设备修理复杂系数2．修理劳动量定额3．设备修理停歇时间定额4．修理周期和修理间隔期5．修理费用定额机电设备故障诊断与维修培训教材第45页二、维修计划编制（一）设备修理计划类别1．按时间进度编制计划（1）年度修理计划（2）季度修理计划（3）月份修理计划2．按修理类别编制计划通常为年度大修理计划和年度设备定时维护计划。（二）修理计划编制依据1．编制修理计划依据（1）设备技术状态（2）生产工艺及产品质量对设备要求（3）安全与环境保护要求（4）设备修理周期和修理间隔期2．编制修理计划应考虑问题（三）年度修理计划编制1．编制年度检修计划几个步骤2．计划编制程序（1）搜集资料（2）编制草案（3）平衡审定（4）下达执行三、维修作业计划管理（一）网络图组成及绘制编制大修网络计划是以大修工艺过程为依据。如：大修一台镗床，有10道工序，拆卸、清洗、检验、床身与工作台研合、零件修理、零件加工、变速箱组装、电气检修和安装、总装试车等，这些工序之间相互关系如图1.18所表示。机电设备故障诊断与维修培训教材第46页1．网络图组成络图由箭线、结点、线路3部分组成（1）箭线（2）结点（3）线路2．网络图编绘（1）先编制作业明细表先以镗床大修为例，按各工序间相互关系图编制作业明细表，如表1.5所表示。（2）绘制网络图镗床大修网络图如图1.19所表示。（二）网络时间参数计算现以CA6140车床大修计划网络图为例介绍时间参数计算。CA6140车床大修工序明细表如表1.6所表示。CA6140大修计划网络如图1.20所表示。1．结点最早开始时间tE2．结点最迟结束时间tL

3．确定关键路线（三）网络管理关键路线是工程管理重点，因为关键线路上任意一道工序假如不能按期完成都会拖延整个工程工期。关键线路上耗时最多几道工序称为关键工序，如图1-20中E1、F2、G均为关键工序。经过网络分析能够进行以下几个方面工作。（1）向关键工序要时间（2）在非关键工序上挖潜力（3）着眼于全局机电设备故障诊断与维修培训教材第47页四、设备修理计划实施（1）部件修理法（2）分部修理法（3）同时修理法单台设备修理计划实施中有以下几个步骤。(一)交付修理（二）修理施工在修理过程中，普通应抓好以下几个步骤。1．解体检验2．生产调度3．工序质量检验4．暂时配件制造进度（三）完工验收1.5.3维修技术、工艺、质量管理设备维修技术、工艺管理是对维修系统与维修过程中一切技术与工艺活动所进行科学管理。一、维修技术基础工作管理（一）维修技术资料管理1．管理内容（1）规格标准（2）图样资料（3）动力站房设备布置图及动力管线网图。（4）工艺资料（5）修理质量标准和设备试验规程。（6）普通技术资料（7）样本和图书

2．管理程序维修技术资料主要供设备业务系统使用。管理程序应从搜集、整理、评价、分类、编号、复制（描绘）、保管、检索和资料供给全过程来考虑。机电设备故障诊断与维修培训教材第48页（二）修理图册编制设备维修图册按设备型号分别编制。图册中应包含以下内容：1．特征与特征图2．装配图3．备件、易损件图样和明细表和外购件清单4．其它内容对动力设备，还应有完工图、管道或线路网络图等。（三）维修技术准备工作设备维修前技术准备工作也是一项主要技术基础工作，主要包含修前技术情况调查和编制维修技术文件。

二、维修工艺规范化工作为确保维修质量、提升维修效率、预防资源浪费，有必要规范维修过程中各类工艺秩序。（一）修理工艺1．经典修理工艺2．专用修理工艺（二）工艺规范工作关键点1．拆卸工艺（1）拆卸中安全第一（2）拆卸服务于修理（3）拆卸服务于装配2．零件清洗工艺清洗工艺应确定清洗方法、清洗程序、清洗剂种类或配方、清洗参数、清洗质量和清洗注意事项等内容。机电设备故障诊断与维修培训教材第49页3．经典零件修复工艺在设备维修中，有些主要零件需要修复，如床身、箱体、工作台、大型回转件等，为了确保修复和提升功效，应选择适当修复方案并编制修理工艺规程。4．修理装配工艺（三）采取先进修理工艺在设备维修中应主动学习国内外先进修理工艺和技术。应结合本企业实际情况，采取比较成熟新工艺、新材料，逐步取代陈旧工艺方法。三、设备修理质量管理（一）设备修理质量管理内容1．制订设备修理质量标准。2．编制设备修理工艺。3．设备修理质量检验和评定工作。4．加强修理过程中质量管理。5．开展修后用户服务和质量信息反馈工作。6．加强技术培训工作，提升技术水平和管理水平。（二）设备修理质量检验企业应设有设备修理质量检验与判定组织和人员。设备修理质量检验主要内容是：1．外购备件、材料入库检验。2．自制备件和修复零件工序质量检验和终检。3．设备修理过程中零部件和装配质量检验。4．修理后外观、试车、精度及性能检验。机电设备故障诊断与维修培训教材第50页（三）设备修理质量确保体系设备维修计划管理、备件管理、生产管理、技术管理、财务管理以及修理材料供给等是一个有机整体，把各方面管理工作组织协调起来，建立健全管理制度、工作标准、工作流程、考评方法，形成设备修理质量确保体系。1.5.4备件管理一、概述（一）备件范围与分类1．备件范围2．备件分类（二）备件管理工作内容1．备件技术管理2．备件计划管理3．备件库存控制4．备件经济管理5．备件库房管理（三）备件管理工作流程备件管理工作流程如图1.21所表示。

二、备件库存控制企业为确保生产和设备维修，按照经济合理标准，在搜集各类相关资料并经过计算和实际统计基础上制订备件贮备数量、库存资金和贮备时间等标准限额称贮备定额。备件库存控制需要确定备件贮备额定。（一）平均消耗库存控制1．库存模型如图1.22所表示。

机电设备故障诊断与维修培训教材第51页2．库存模型中贮备定额计算（1）经济库存量计算公式为：式中，R——单位时间平均消耗量，单位为件/天；

k­­——一次订货量费用（差旅运费等）；

h——单位备件在单位时间库存费，单位为元/（件天）（2）最小库存量Qmin式中，K——保险系数，重点设备取1.4，普通设备取1.2。（3）最大库存量Qmax（4）订货点贮备量Qp以上4个量称为三量一点,是备件库存控制与管理关键点。实际备件贮备量不会像图1.22那样有规律,会有改变,需要对未来备件消耗量作出预测。机电设备故障诊断与维修培训教材第52页3．计算举例某工厂滚动轴承天天消耗两件，订货周期Tp为30天，一次订货费用为300元，一个轴承天天库存费用为0.05元/（件天）。试求三量一点。Qmin=KRTp=1.2×2×30件=72件Qmax=Qmin+Qa=72+155件=227件Qp=Qmin+RTp=72+2×30件=132件(二)控制库存ABC分析法1．A类备件A类备件是关键少数备件，但主要程度高、采购和制造困难、价格高、贮备期长。这类备件占全部备件品种10%左右，但资金却占全部备件资金80%左右。2．B类备件其品种比A类备件多，占全部品种25%左右，占用资金比A类少，普通占用备件全部资金15%左右。3．C类备件其品种占全部品种65%左右，占用资金仅占备件全部资金5%左右。对C类备件，依据维修需要，贮备量可大一些，订货周期能够长一些。备件管理重点应放到A类和B类备件管理上。本章内容完！机电设备故障诊断与维修培训教材第53页图1.22备件库存模型图返回机电设备故障诊断与维修培训教材第54页图1.21备件管理工作流程图返回机电设备故障诊断与维修培训教材第55页图1.20CA6140大修计划网络图返回机电设备故障诊断与维修培训教材第56页表1.6CA6140车床大修工序明细表序号工序内容工序代码紧前工序工序时间/h1修前检验A—42车床拆卸BA163零件清洗C1B84零件检测DC1125加工传动零件E1D806修理箱体类零件E2D487刀架、尾座刮削E3D408刀架、尾座装配F1E3169箱体类组装F2E1E24010修理车床导轨C2B3211电气修理C3B4012总装配GF1F2C2C33213调整试车HG414验收交付IH4返回机电设备故障诊断与维修培训教材第57页返回图1.19镗床大修网络图机电设备故障诊断与维修培训教材第58页表1.5镗床大修作业明细表序号代号作业名称紧前作业作业时间/d1A拆卸—22B清洗A23C检验B34D电气检修A25E床身与工作台研合C56F零部件修理C37G零件加工C88H变速箱组装FG39I部件组装EH410J总装和试车DI4返回机电设备故障诊断与维修培训教材第59页图1.18各工序间相互关系图返回机电设备故障诊断与维修培训教材第60页图1.17功效模块控制流程图举例返回机电设备故障诊断与维修培训教材第61页图1.16某部设备管理信息系统返回机电设备故障诊断与维修培训教材第62页返回图1.15设备维修信息系统及信息传输结构机电设备故障诊断与维修培训教材第63页返回图1.14设备信息分类图机电设备故障诊断与维修培训教材第64页返

回技术要求类别大修中修小修拆卸分解程度全部拆卸分解针对检修部分拆卸、分解拆卸检验部分磨