第一章機電設備故障及零部件失效機理

第一章機電設備故障及零部件失效機理2024/3/12第一章機電設備故障及零部件失效機理第一節(jié)概述一、故障的定義二、故障的分類三、故障的規(guī)律2024/3/122第一章機電設備故障及零部件失效機理一、故障的含義什么是故障？故障—機電設備全部或部分喪失原有的功能。

故障診斷—在機電設備運行中，根據(jù)設備的故障現(xiàn)象，在掌握機電設備各部分工作原理的前提下，對現(xiàn)行的狀態(tài)進行分析，并輔以必要檢測手段，查明故障的部位和原因。提出有效的維修對策。2024/3/123第一章機電設備故障及零部件失效機理一、故障的含義故障研究的目的：查明故障模式追尋故障機理探求減少故障的方法提高機電設備的可靠程度和有效利用率。2024/3/124第一章機電設備故障及零部件失效機理一、故障的含義故障的兩層含義：1）機械系統(tǒng)偏離正常功能—形成的主要原因是機械系統(tǒng)的工作條件不正常引起的，可以通過調(diào)節(jié)參數(shù)、修復零部件消除故障，使得設備恢復正常。

2）功能失效—系統(tǒng)連續(xù)偏離正常功能，并且偏離程度不斷加劇，使得設備基本功能得不到保障，一般零件失效可以更換，關(guān)鍵零件失效會導致整機功能喪失。2024/3/125第一章機電設備故障及零部件失效機理關(guān)于功能失效的基本概念：1）失效的原因：零件失去設計所要求的效能（功能）。2）失效的模式：即失效的外在表現(xiàn)形式。常見的失效形式主要有磨損、腐蝕、過量變形、斷裂3）失效的機理：失效的物理、化學、機械等變化的過程和內(nèi)在原因的實質(zhì)。一、故障的含義2024/3/126第一章機電設備故障及零部件失效機理一、故障的含義2024/3/127第一章機電設備故障及零部件失效機理故障診斷的基本方法(與醫(yī)學方法的對比)醫(yī)學診斷方法設備診斷方法原理及特征信息中醫(yī)：望聞問切聽摸看聞通過形貌、聲音、溫度、顏色的變化來診斷聽心率做心電圖振動與噪聲監(jiān)測通過振動大小與變化規(guī)律來診斷量體溫溫度檢測觀察溫度變化驗血驗尿油波分析觀察物理化學成分及細胞形態(tài)的變化量血壓應力應變測量觀察壓力或應力變化問病史查閱技術(shù)檔案資料找規(guī)律查原因做判別X射線超聲波檢查非破壞性檢測(裂紋)觀察內(nèi)部肌體缺陷2024/3/128第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的分類1.按故障性質(zhì)分：1）間歇性故障：

設備只是在短期內(nèi)喪失某些功能,在對設備稍加修理調(diào)試或在外部干擾消失后,功能即可恢復.多半由機電設備外部原因如工人誤操作、氣候變化、環(huán)境設施不良等因素引起2）永久性故障：此類故障必須經(jīng)人工修理才能恢復功能.該故障一般是因為某些零部件損壞引起的2024/3/129第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的分類2.按故障程度分：1）局部性故障

設備只是某一部功能喪失,不影響設備其它功能的實現(xiàn)(如冷卻電機)2）整體性故障雖然設備只是某一部功能喪失,但卻使設備整體功能不能實現(xiàn)(如主電動機故障)2024/3/1210第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的分類3.按故障形成速度分1）突發(fā)性故障

故障發(fā)生具有偶然性和突發(fā)性,一般與設備使用時間無關(guān),故障發(fā)生前無明顯征兆,通過早期試驗或測試很難預測,一般是由工藝系統(tǒng)本身不利因素與偶然的外界影響因素共同作用的結(jié)果2）緩變性故障

故障發(fā)展緩慢,一般在設備有效壽命的后期出現(xiàn),其發(fā)生概率與使用時間有關(guān),能夠通過早期試驗或測試進行預測,通常是因零部件的腐蝕磨損疲勞以及老化等發(fā)展形成的2024/3/1211第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的分類4.按故障形成原因分：操作或管理失誤形成的故障

設備未按原設計規(guī)定的條件使用,形成設備錯用、精機粗用。設備內(nèi)在原因形成的故障

一般是設備由于設計、制造遺留下的缺陷(如加工殘余應力、局部薄弱環(huán)節(jié)等)或材料內(nèi)部潛在的缺陷造成的。該故障無法預測,是突發(fā)性故障的重要原因自然故障設備在有效期內(nèi),因受到外部或內(nèi)部多種自然因素影響而引起的故障,如正常情況下零部件的磨損、斷裂、腐蝕、變形、蠕變、疲勞以及老化等。2024/3/1212第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的分類5.按故障造成的后果分：致命故障

危及或?qū)е聜?、引起設備報廢或造成重大經(jīng)濟損失的故障.如機架或機體斷裂、車輪脫落、發(fā)動機總成報廢等嚴重故障

是指嚴重影響設備正常使用,在短期內(nèi)無法排除的故障.如發(fā)動機燒瓦、曲軸斷裂、箱體開裂、齒輪損壞等一般故障指影響設備正常使用,但在短期內(nèi)能排除的故障.如V型帶斷裂、操縱手輪手柄損壞、電器開關(guān)損壞、輕微滲漏和一般緊固件松動等2024/3/1213第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的分類6.按故障表現(xiàn)形式分功能故障、潛在故障。7.按故障形成的時間分

早期故障、隨時間變化的故障、隨機故障。8.按故障程度和形成快慢分

破壞性故障、漸衰失效性故障。2024/3/1214第一章機電設備故障及零部件失效機理二、故障的規(guī)律T1早期故障期T2隨機故障期T3耗損故障期(設計、制造)(設計、零部件缺陷(耗損)維護不良、操作不當)

故障率浴盆曲線2024/3/1215第一章機電設備故障及零部件失效機理第二節(jié)機械零件的磨損世界近一半的能源——摩擦和磨損80%零件的失效——磨損機械零件的磨損是零件失效的主要模式,設備零件失效報廢80％是由磨損引起的2024/3/1216第一章機電設備故障及零部件失效機理第二節(jié)機械零件的磨損兩個物體接觸——摩擦——磨損磨損：微觀和動態(tài)的過程：1）外形和尺寸變化2）其他各種物理、化學和機械的變化通常將磨損分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動磨損五種形式。2024/3/1217第一章機電設備故障及零部件失效機理一、磨件磨損的一般規(guī)律1.跑合（磨合）磨損階段磨合的初期摩擦副表面具有微觀波峰,使得零件間實際接觸面積較小,接觸應力很大,因此零件表面的塑性變形大、磨損速度快選擇合理的載荷速度和潤滑等參數(shù)是縮短磨合期的關(guān)鍵因素。磨損特性曲線2024/3/1218第一章機電設備故障及零部件失效機理一、磨件磨損的一般規(guī)律磨損特性曲線2.穩(wěn)定磨損(正常工作)階段

隨著磨合的進行表面粗糙峰逐漸磨平,實際接觸面逐漸增大,另一方面由于塑性變形導致冷作硬化,因此磨損速率下降至穩(wěn)定狀態(tài),正常磨損條件已建立,該階段的持續(xù)時間較長合理地使用保養(yǎng)與維護設備是延長該階段的關(guān)鍵2024/3/1219第一章機電設備故障及零部件失效機理一、磨件磨損的一般規(guī)律磨損特性曲線3.急劇(崩潰)磨損階段隨著磨合的長期進行,實際接觸面間隙逐漸增大,造成潤滑條件改變,配合間隙增大,幾何變形,易產(chǎn)生沖擊等因素使磨損速率加快乃至急劇增加.此時,機械效率明顯下降,精度降低,若不采取相應措施有可能導致設備故障或意外事故及時發(fā)現(xiàn)和修復將進入該階段工作的零部件是關(guān)鍵2024/3/1220第一章機電設備故障及零部件失效機理二、磨損的類型根據(jù)磨損結(jié)果點蝕磨損膠合磨損擦傷磨損磨料磨損疲勞磨損粘著磨損腐蝕磨損微動磨損根據(jù)磨損機理2024/3/1221第一章機電設備故障及零部件失效機理二、磨損的類型

磨料磨損又稱磨粒磨損。它是當摩擦副（摩擦副就是相接觸的兩個物體產(chǎn)生摩擦而組成的一個摩擦體系）的接觸表面之間存在這硬質(zhì)顆粒，或者當摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多時，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損，其特征是在接觸表面上有明顯的切削痕跡。（一）磨料磨損2024/3/1222第一章機電設備故障及零部件失效機理金屬表面發(fā)生局部塑性變形磨粒嵌入金屬表面，切割金屬表面表面被劃傷（一）磨料磨損磨料磨損的過程：2024/3/1223第一章機電設備故障及零部件失效機理（一）磨料磨損1.磨料磨損的機理（1）微量切削：磨料磨損主要是由于磨料顆粒沿摩擦表面進行微量切削而引起的，微切削大多呈螺旋狀、彎曲狀或環(huán)狀。（2）疲勞破壞：磨料磨損是磨料使金屬表面層受交變應力和變形，使材料表面疲勞破壞，并呈小顆粒狀態(tài)從表層脫落下來。2024/3/1224第一章機電設備故障及零部件失效機理（一）磨料磨損1.磨料磨損的機理（3）壓痕破壞：塑性較大的材料，因磨料在載荷的作用下壓入材料的表面而產(chǎn)生壓痕，并從表層上擠出剝落物。（4）斷裂：磨料壓入和劃擦金屬表面時，壓痕處的金屬要產(chǎn)生變形，磨料壓入深度達到臨界值時，伴隨壓入而產(chǎn)生的拉伸應力足以產(chǎn)生裂紋。2024/3/1225第一章機電設備故障及零部件失效機理2.磨料磨損的分類（一）磨料磨損2024/3/1226第一章機電設備故障及零部件失效機理3.影響磨料磨損的主要因素由于磨料磨損主要是由磨料顆粒與摩擦表面的機械作用而引起的，而影響它的因素也就取決于這兩方面。（1）磨料：磨料磨損與磨料的相對硬度、形狀、大小有密切關(guān)系，如下：

。磨料相對于摩擦面材料硬度越大，磨損越嚴重；。呈棱角狀的磨料比圓滑狀的擠切能力強，磨損率高；。在一定粒度范圍內(nèi)，摩擦表面的磨損量隨磨料尺寸的增加而按比例較快增長，但磨粒達到臨界尺寸后，磨損量基本不變。（由于本身的缺陷和裂紋導致磨料的抗拉強度降低，容易斷碎破裂）（一）磨料磨損2024/3/1227第一章機電設備故障及零部件失效機理3.影響磨料磨損的主要因素（2）摩擦表面材料：摩擦表面材料的顯微組織，力學性能如硬度、斷裂韌度、彈性模量等，與磨料磨損也有很大的關(guān)系。一定范圍內(nèi)，硬度越高，材料越耐磨；斷裂韌度反應了材料對裂紋的產(chǎn)生和擴散的敏感性；彈性模量反映出被磨材料是否能以彈性變形的形式去適應磨料，允許磨料通過而不發(fā)生塑性變形或切削作用，避免或減輕磨損程度。（一）磨料磨損2024/3/1228第一章機電設備故障及零部件失效機理（4）磨料磨損的防止措施提高表面硬度（從選材方面）；b)減少磨粒數(shù)量（從工作狀況方面）。（一）磨料磨損2024/3/1229第一章機電設備故障及零部件失效機理二、磨損的類型（二）疲勞磨損（麻點磨損、接觸疲勞）定義：零件工作面作滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力的長期作用下引起的表面疲勞剝落破壞的現(xiàn)象。疲勞磨損機理：按裂紋產(chǎn)生的位置，疲勞磨損的機理有兩種情況：

(1)滾動接觸疲勞磨損滾動接觸過程中，材料表層受到周期性載荷作用，引起塑性變形，表面硬化，最后在表面出現(xiàn)初始裂紋，并沿與滾動方向呈45°方向由表向里擴展。2024/3/1230第一章機電設備故障及零部件失效機理（二）疲勞磨損（麻點磨損、接觸疲勞）1.疲勞磨損機理：（2）滾滑接觸疲勞磨損兩滾動接觸物體在距表面下0.786b處切應力最大，該處塑性變形最劇烈，在周期性載荷作用下的反復變形使材料局部弱化，并在該處首先出現(xiàn)裂紋，在滑動摩擦力引起的切應力和法向載荷引起的切應力疊加作用下，使最大切應力從0.786b(b為平面接觸區(qū)的半寬度

)處向表面移動。(二)疲勞磨損2024/3/1231第一章機電設備故障及零部件失效機理(二)疲勞磨損2.影響接觸疲勞磨損的主要因素：（1）材質(zhì)（2）接觸表面粗糙度適當降低表面粗糙度可有效提高抗疲勞磨損能力（3）表面殘余內(nèi)應力表層在一定深度范圍內(nèi)存在有殘余應力，不僅可提高彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞抗力，還能提高接觸疲勞抗力，減小疲勞磨損。（過大殘余應力反而有害）（4）其他因素裝配精度、潤滑油粘度、潤滑油中的化學添加劑等含有雜質(zhì)——應力集中——裂紋——降低接觸疲勞壽命材料組織狀態(tài)：晶粒細小、均勻，碳化物成球狀且均勻分布硬度在一定范圍內(nèi)增加，其接觸疲勞抗力將隨之增大2024/3/1232第一章機電設備故障及零部件失效機理（3）疲勞磨損的主要防止措施a.提高材料硬度；b.提高材料純度；c.提高零件心部和表面強度；d.減小表面粗糙度。(二)疲勞磨損2024/3/1233第一章機電設備故障及零部件失效機理(三)粘著磨損定義：當構(gòu)成摩擦副的兩個摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對的運動時，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面所引起的磨損稱為粘著磨損。粘著磨損又稱粘附磨損。2024/3/1234第一章機電設備故障及零部件失效機理2.粘著磨損的分類3.影響粘著磨損的因素（1）摩擦表面的狀態(tài)（潔凈程度和粗糙度）（2）摩擦表面的材料的成分和金相組織1.粘著磨損機理載荷和相對運動粘著—剪斷—再粘著(三)粘著磨損2024/3/1235第一章機電設備故障及零部件失效機理(三)粘著磨損類別破壞現(xiàn)象損壞原因?qū)嵗p微磨損剪切破壞發(fā)生在粘著結(jié)合面上，表面轉(zhuǎn)移的材料極輕微粘著結(jié)合強度比摩擦副的兩個基體金屬都弱軸與滑動軸承、缸套與活塞環(huán)涂抹剪切破壞發(fā)生在離粘著結(jié)合部不遠的較軟金屬層內(nèi)，軟金屬涂抹在硬金屬表面粘著結(jié)合強度大于較軟金屬的抗剪強度主軸軸頸與巴士合金軸瓦、重載蝸輪副擦傷剪切破壞，主要發(fā)生在較軟金屬的亞表層內(nèi)，有時硬金屬的亞表層也有劃痕粘著結(jié)合強度比兩基體金屬抗剪強度都高，轉(zhuǎn)移到硬面上的粘著物質(zhì)又拉削軟金屬表面減速器齒輪表面、內(nèi)燃機鋁活塞壁與缸體撕脫剪切破壞發(fā)生在摩擦副一方或兩方金屬較深處粘著結(jié)合強度大于任一基體金屬的抗剪強度，剪切應力高于粘著結(jié)合強度主軸-軸瓦咬死摩擦副之間咬死，不能相對運動粘著結(jié)合強度比任一基體金屬的抗剪強度都高，且粘著區(qū)域大，切應力低于粘著結(jié)合強度齒輪油泵中的軸與軸承、齒輪副、不銹鋼螺栓與螺母2024/3/1236第一章機電設備故障及零部件失效機理（3）粘著磨損的特點：磨損速度大；破壞嚴重。（4）防止措施合理選材，摩擦幅配對材料選用硬度差較大的異類材料；例如蝸桿用40Cr(鉻)，蝸輪用銅材;提高表面硬度；合理設計減小接觸壓應力；減小表面粗糙度。局部粘著粘著處被撕掉金屬表面被劃傷或者金屬屑粒脫落或遷移(三)粘著磨損2024/3/1237第一章機電設備故障及零部件失效機理(四)微動磨損定義：兩個接觸表面由于受相對低振幅震蕩運動而產(chǎn)生的磨損叫做微動磨損。產(chǎn)生于相對靜止的接合零件上，往往易被忽視。特點：外界變動載荷作用下，產(chǎn)生很小振幅的相對運動。后果：配合精度下降，緊配合部件緊度下降甚至松動，連接件松動乃至分離。2024/3/1238第一章機電設備故障及零部件失效機理(四)微動磨損1.微動磨損的機理2.影響微動磨損的主要因素微動磨損是一種兼有磨料磨損、粘著磨損和氧化磨損的復合磨損形式。實踐與試驗表明，外界條件（載荷、振幅、溫度、潤滑等）及材質(zhì)對微動磨損影響相當大。2024/3/1239第一章機電設備故障及零部件失效機理第三節(jié)金屬零件的腐蝕問題1什么是腐蝕？可分為幾類？高溫氧化腐蝕常發(fā)生在那些零件中？耐熱鋼為什么具有抗高溫氧化能力？發(fā)生電化學腐蝕的條件是什么？改善零件腐蝕抗力的主要措施是什么2024/3/1240第一章機電設備故障及零部件失效機理定義：金屬零件的腐蝕損傷，是指金屬材料與周圍介質(zhì)產(chǎn)生化學或電化學反應而導致的破壞。金屬腐蝕是普遍存在的自然現(xiàn)象。(化學腐蝕和電化學腐蝕）分類：化學腐蝕電化學腐蝕金屬零件的腐蝕2024/3/1241第一章機電設備故障及零部件失效機理一、金屬零件的化學腐蝕定義：單純由化學作用而引起的腐蝕叫化學腐蝕。（腐蝕過程中不產(chǎn)生電流）化學腐蝕過程（以高溫氧化腐蝕為主）高溫氧化過程：（1）金屬失去電子成為金屬離子（2）氧原子吸收電子成為氧離子（3）金屬離子和氧離子結(jié)合為金屬氧化物2024/3/1242第一章機電設備故障及零部件失效機理一、金屬零件的化學腐蝕①膜必須是緊密的，能完整的把金屬表面全部覆蓋住；②膜在氣體介質(zhì)中是穩(wěn)定的；③膜和基體金屬的結(jié)合力強，且具有一定的強度和塑性；④膜具有與基體金屬相當?shù)臒崤蛎浵禂?shù)?；w金屬能否繼續(xù)氧化，取決于氧化物薄膜是否致密。提高鋼抗氧化能力：加入Al、Si、Cr等元素，與氧結(jié)合形成致密的氧化物膜，防止基體金屬進一步氧化。2024/3/1243第一章機電設備故障及零部件失效機理防止化學腐蝕的措施：常采用以下方式：選擇抗氧化材料如耐熱鋼、高溫合金、陶瓷材料等；b)零件表面涂層。一、金屬零件的化學腐蝕2024/3/1244第一章機電設備故障及零部件失效機理二、金屬零件的電化學腐蝕常見的電化學腐蝕形式有：④在熔融鹽中的腐蝕①大氣腐蝕（潮濕空氣）②土壤腐蝕（地下管線）③在電解質(zhì)溶液中的腐蝕定義：電化學腐蝕是金屬與電解物質(zhì)接觸時產(chǎn)生的腐蝕。（產(chǎn)生電流）2024/3/1245第一章機電設備故障及零部件失效機理二、金屬零件的電化學腐蝕電化學腐蝕的根本原因：是腐蝕電池的形成。需要形成腐蝕電池的三個條件是：①有兩個或兩個以上的不同電極電位的物體，或在同一物體具有不同電極電位的區(qū)域，以形成正、負極；②電極之間需要有導體相連接或電極直接接觸；③要有電解液。電化學腐蝕形成條件：存在電極電位差，并且相互接觸并處于相互聯(lián)通的電介質(zhì)溶液中形成微電池。2024/3/1246第一章機電設備故障及零部件失效機理二、金屬零件的電化學腐蝕減輕電化學腐蝕危害的措施：正確選材：選擇耐腐蝕材料2.合理設計:犧牲陽極保護法、外加電流保護法3.覆蓋保護層：表面涂層,采用噴油漆，涂油脂，電鍍，噴鍍或表面鈍化等方法是金屬與介質(zhì)隔離，以防腐蝕

4.電化學保護:電化學保護法是根據(jù)電化學原理在金屬設備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。

金屬活動性順序表：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au2024/3/1247第一章機電設備故障及零部件失效機理二、金屬零件的電化學腐蝕減輕電化學腐蝕危害的措施：5.添加緩蝕劑：在腐蝕性介質(zhì)中加入少量能減少腐蝕速度的物質(zhì)，即緩蝕劑，可減輕腐蝕。6.改變環(huán)境條件：即將環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)除去，以減少其腐蝕作用。2024/3/1248第一章機電設備故障及零部件失效機理金屬零件腐蝕的應用：金屬的腐蝕雖然對生產(chǎn)帶來很大危害，但也可以利用腐蝕的原理為生產(chǎn)服務，發(fā)展為腐蝕加工技術(shù)。例如，在電子工業(yè)上，廣泛采用印刷電路。其制作方法及原理是用照相復印的方法將線路印在銅箔上，然后將圖形以外不受感光膠保護的銅用三氯化鐵溶液腐蝕，就可以得到線條清晰的印刷電路板。三氯化鐵腐蝕銅的反應如下：2FeCl3+Cu==2FeC12+CuCl2

此外，還有電化學刻蝕、等離子體刻蝕新技術(shù)，比用三氯化鐵腐蝕銅的濕化學刻蝕的方法更好，分辨率更高。金屬零件腐蝕的工業(yè)應用2024/3/1249第一章機電設備故障及零部件失效機理三、氣蝕氣蝕是一種比較復雜的破壞現(xiàn)象，它不單是機械作用，還有化學、電化學作用，當液體中含有雜質(zhì)或磨粒時，就會加劇這一破壞過程。氣蝕的實質(zhì)：氣泡被壓潰瞬時產(chǎn)生的局部高壓和微射流沖擊金屬的反復作用，使零件表面發(fā)生塑性變形，導致疲勞損壞而脫落。當液體中含有雜質(zhì)或磨粒時，會加劇這一破壞過程。2024/3/1250第一章機電設備故障及零部件失效機理三、氣蝕氣蝕的危害1、產(chǎn)生振動和噪聲：氣泡潰滅時，液體質(zhì)點互相撞擊，同時也撞擊金屬表面，產(chǎn)生各種頻率的噪聲，嚴重時可聽見泵內(nèi)有“劈啪”的爆炸聲，同時引起機組振動。2、降低泵的性能：汽蝕產(chǎn)生了大量的氣泡，堵塞了流道，破壞了泵內(nèi)液體的連續(xù)流動，使泵的流量、揚程和效率明顯下降。2024/3/1251第一章機電設備故障及零部件失效機理三、氣蝕氣蝕的危害3、破壞過流部件：因機械剝蝕和電化學腐蝕的作用，使金屬材料發(fā)生破壞，通常受汽蝕破壞的部位多在葉輪出口附近和排液室進口附近。汽蝕初期，表現(xiàn)為金屬表面出現(xiàn)麻點，繼而表面呈現(xiàn)海綿狀、溝槽狀、蜂窩狀、魚鱗狀等痕跡；嚴重時可造成葉片或前后蓋板穿孔、甚至葉輪破裂，釀成嚴重事故。2024/3/1252第一章機電設備故障及零部件失效機理產(chǎn)生原因：1）油液的抗泡沫性差，就很容易產(chǎn)生泡沫，從而導致氣蝕的發(fā)生。2）油液壓力的變化頻率過快、過高，也將直接造成氣泡的形成，加速氣泡的破裂速度。試驗證明，壓力變化頻率高的部位出現(xiàn)氣蝕的速度就會加快。如液壓缸進、回油口處等，由于壓力變化的頻率相對較高，氣蝕的程度也相對高于其他部位。3）油液過熱也會增加氣蝕發(fā)生的幾率。

常見氣蝕原因1：液壓油質(zhì)量不合格2024/3/1253第一章機電設備故障及零部件失效機理產(chǎn)生原因：

由于在裝配或維修時未注意使液壓系統(tǒng)充分排氣，從而導致系統(tǒng)中存在氣體，在高溫、高壓的作用下即可產(chǎn)生氣蝕。常見氣蝕原因2：維修操作不當2024/3/1254第一章機電設備故障及零部件失效機理產(chǎn)生原因：

當冷卻液中含有腐蝕介質(zhì)，如各種酸根離子、氧化劑等，則易發(fā)生化學、電化學腐蝕等，在它們的聯(lián)合作用下，也會加快氣蝕的速度;若冷卻系統(tǒng)維護得好，可預防氣蝕的發(fā)生。例如，冷卻系統(tǒng)散熱器的壓力蓋，如果維護得好，就可以使散熱器的冷卻液壓力始終高于蒸氣壓力，從而防止氣蝕的產(chǎn)生。再如，冷卻系統(tǒng)的節(jié)溫器;一個性能良好的節(jié)溫器可以使冷卻液保持在合適的溫度范圍內(nèi)，就能降低氣泡破裂時所釋放的能量。常見氣蝕原因3：冷卻液質(zhì)量問題2024/3/1255第一章機電設備故障及零部件失效機理1）選用質(zhì)量好的液壓油，可以有效地防止液壓系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)氣泡。2）在選用油液時，應根據(jù)不同地區(qū)的最低氣溫進行選擇，并按油尺標準加注液壓油。3）保持液壓系統(tǒng)的清潔(加注液壓油時，應防止將水分和其他雜質(zhì)帶入)。4）經(jīng)常檢查液壓油的油質(zhì)、油位和油色，如果發(fā)現(xiàn)液壓油中出現(xiàn)水泡、泡沫，或油液變成乳白色時，應認真地查找油液中空氣的來源，并及時加以消除。氣蝕的預防措施1：嚴把液壓油選用關(guān)2024/3/1256第一章機電設備故障及零部件失效機理合理設計散熱系統(tǒng)、防止油溫過高，是保持液壓油油溫正常的關(guān)鍵。如果出現(xiàn)異常，應查找原因，及時排除。在操縱液壓操縱桿和分配閥時，要力求平穩(wěn)，不宜過快、過猛，也不宜頻繁地加大發(fā)動機油門，盡量減輕液壓油對液壓元件的沖擊。同時，還應及時地維護冷卻系統(tǒng)，使冷卻系統(tǒng)的溫度保持在合適的范圍內(nèi)，以降低氣泡破裂時釋放的能量。在不影響冷卻液正常循環(huán)的同時，可以適當?shù)靥砑右欢康胤栏砑觿﹣硪种其P蝕。氣蝕的預防措施2：防止油溫過高2024/3/1257第一章機電設備故障及零部件失效機理1）在制造或修理液壓缸的主要零件(如缸體、活塞桿等)時，應按照裝配尺寸的公差下限值進行裝配，實踐證明，這樣可以很好地減少氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。2）如果液壓元件已經(jīng)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，則只能采用金相砂紙拋光技術(shù)除去氣蝕的麻點和表面積炭，切不可用一般的細砂紙進行打磨處理。

知識延展：金相砂紙：50~5000目目：每平方英尺網(wǎng)孔數(shù)一英尺=25.4mm氣蝕的預防措施3：保證液壓元件結(jié)合面的正常間隙2024/3/1258第一章機電設備故障及零部件失效機理1）液壓缸在維修后，應使液壓系統(tǒng)平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)一定的時間，以使液壓系統(tǒng)中的液壓油得到充分循環(huán)。2）必要時，可將液壓缸進油管(或回油管)拆開，使液壓油溢出，以達到單只液壓缸排氣的效果。

氣蝕的預防措施4：維修時注意排氣2024/3/1259第一章機電設備故障及零部件失效機理1）減小與液體接觸表面的振動，以減少水擊現(xiàn)象的發(fā)生。2）選用耐氣蝕的材料。3）零件表面涂塑料、陶瓷等防氣蝕材料，也可在表面鍍鉻。4）改進零件結(jié)構(gòu)，減小表面粗糙度，減少渦流現(xiàn)象。5）水中添加乳化油，減小氣泡爆破時的沖擊力。氣蝕的其他預防措施：2024/3/1260第一章機電設備故障及零部件失效機理第四節(jié)機械零件的變形定義：機械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過量的變形是機械失效的重要類型，也是判斷韌性的明顯征兆。變形量隨著時間的不斷增加，逐漸改變了產(chǎn)品的初始參數(shù)，當超過允許極限時，將喪失規(guī)定的功能。2024/3/1261第一章機電設備故障及零部件失效機理變形的種類1：彈性變形根據(jù)外力去除后變形能否恢復，變形可分為彈性變形和塑性變形。1）彈性變形：金屬零件在作用應力小于材料屈服強度時產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。金屬零件在使用過程中，若產(chǎn)生超過設計允許的彈性變形（稱為超量彈性變形），則會影響零件正常工作。2024/3/1262第一章機電設備故障及零部件失效機理變形的種類2：塑性變形定義：機械零件在外載荷去除后留下來的一部分不可恢復的變形稱為塑性變形或永久變形。金屬零件的塑性變形從宏觀形貌特征上看主要有翹曲變形、體積變形和時效變形等。2024/3/1263第一章機電設備故障及零部件失效機理變形的種類2：塑性變形（1）翹曲變形當金屬零件本身受到某種應力（機械應力、熱應力等）的作用，其實際應力值超過了金屬在該狀態(tài)下的抗拉強度或抗剪強度后，就會產(chǎn)生呈翹曲、橢圓和歪扭得塑性變形。常見于細長軸類、薄板狀零件以及薄壁的環(huán)形或套類零件。（2）體積變形金屬零件在受熱與冷卻過程中，由于金相組織轉(zhuǎn)變引起質(zhì)量體積變化，導致金屬零件體積脹縮的現(xiàn)象稱為體積變形。2024/3/1264第一章機電設備故障及零部件失效機理減少變形的措施：（1）設計不僅要考慮零件的強度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸和修理等問題。注意應用新技術(shù)、新工藝，減少制造時的內(nèi)應力和變形。（2）加工采取一系列工藝措施來防止和減少變形。如對毛坯要進行時效以消除其殘余內(nèi)應力；高精度零件在精加工過程中必須安排人工時效。（3）修理在修理中，應制定出與變形有關(guān)的標準和修理規(guī)范；設計簡單可靠、好用的專業(yè)量具和工夾具；盡量減少零件在修理過程中產(chǎn)生的應力和變形。（4）使用加強設備的管理，制定并嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，不超負荷運行，避免局部超載或過熱，加強機械設備的檢查和維護。2024/3/1265第一章機電設備故障及零部件失效機理第五節(jié)機械零件的斷裂靜載荷和沖擊載荷 斷裂：材料在外力作用下發(fā)生局部開裂或分裂為兩個或者兩個以上部分的現(xiàn)象。斷裂的分類：脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、過載斷裂斷裂過程：裂紋萌生和裂紋擴展韌性：表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能