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.第十章机械设备的维修技术本章学习目标和要求学习目标：通过本章学习，了解机械设备诊断检查、拆卸与清洗的过程与方法；熟悉磨损零件、机械损伤零件常用的修理方法和特点，能根据实际需要采用合适的修理方法。学习重点：1、机械设备修理前的预检2、零件的拆卸清洗与检验3、磨损零件的修理4、机械损伤零件的修理学习难点：1、磨损零件的修理2、机械损伤零件的修理齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂齿轮齿面塑形变形轴瓦磨损机械设备在使用过程中，由于各种因素的影响和作用，而造成各零部件的损坏。机械零件常见的损坏形式有：磨损、变形、断裂和腐蚀损坏。针对损坏形式组织合理。第一节机械设备修理前的准备工作机械设备修理前的准备工作包括技术准备和生产准备两方面的内容。修前技术准备工作包括对需修设备技术状况的修前预检，在预检的基础上，编制出该设备的修理技术文件，作为修前生产准备工作的依据。修前的生产准备工作包括修理用主要材料、备件和专用工、检、研具的订货、制造和验收入库以及修理作业计划的编制等。一、预检预检的目的是全面深入掌握设备技术状况和了解生产对该设备的工艺要求，为修理准备更换件和专用工、检研具，以及为制定修理工艺等收集原始资料。预检时间应根据设备的复杂程度而定，通常中小型设备在修前２～４个月内进行预检，大型复杂设备的修前准备周期较长，其预检时间为修前４～６个月。预检主要是通过检查机械设备静态与动态下的状态，弄清设备的精度丧失程度和机能损坏程度。１．机械设备的状态检查机械设备的状态主要是指精度状态和机能状态精度状态主要是指设备运动部件主要几何精度的精确程度，对于金属切削机床来说，它反映了设备的加工性能。对于其他机械设备主要反映了机件的磨损程度。机能状态是指设备能完成各种功能动作的状态。它主要包括五项内容：（１）传动系统是否运转正常，变速齐全。（２）操作系统动作是否灵敏可靠。（３）润滑系统是否装置齐全、管道完整、油路畅通。（４）电气系统是否运行可靠、性能灵敏。（５）滑动部位是否运转正常，各滑动部位有无严重的拉、研、碰伤及裂纹损坏。诊断运转主要是空载运转和负载运转。空载运转诊断主要是由人的感官通过听、视、嗅、触诊断设备故障，也可通过故障诊断仪检测。负载运转诊断是使设备处于常用工作状态，检查负载运转中故障的表现形式，尤其是振动、温升、噪声、功能丧失的加剧程度。同时，也可以通过加工的试件判断机床有关零件，如导轨、轴承等件的磨损情况以及装配不当引起的精度性故障产生的原因。预检的步骤1.由操作人员介绍设备的技术状况和设备的使用情况，由维修工人介绍设备的事故情况、易发故障部位及现存的主要缺陷。2.检查各导轨的磨损情况和外露零件、部位的磨损情况。3.检查传动系统是否运转正常、变速齐全，高速时有无振动、噪声，低速时有无爬行，同时检查操纵系统的灵敏性和可靠性。4.检查安全防松装置，包括仪表、限位、联锁装置等。5.检查电气系统。6.部分解体检查（了解内部的磨损情况，掌握规律可不做）。7.预检后，清除故障，重新组装，保证机器在拆机前正常工作。对机床按说明书的出厂标准逐项检查，记录实测值，可用精度指数来判断。T=√(∑（Tp/Ts）2)/n当T≤0.5，新机床验收标准；T≤1，设备大修和重点修理后的验收标准；T≤2，设备仍可用，但需注意调整2＜T＜2.5，设备需重点修理或大修理；2.5＜T＜3，设备需大修理或更新。二、编制修理技术文件修理技术任务书；更换件明细表（包括修复件）；材料明细表（不包括辅助材料）；修理工艺；专用工、检、研具明细表及图纸；修理质量标准；更换件及修复件的图纸及制造（修复）工艺。对于项修，可按实际需要把各种修理技术文件的内容适当地加以综合和简化。三、编制修理作业计划编制修理作业计划的主要依据是：①各种修理技术文件规定的修理内容、工艺、技术要求及质量标准；②修理计划规定的工时定额及停歇天数；③修理单位有关工种的能力和技术水平以及装备条件；④可能提供的作业场地、起重运输、能源等条件。修理作业计划的主要内容是：①作业程序；②分阶段、分部作业所需的工人数、工时及作业天数；③对分部作业之间相互衔接的要求；④需要委托外单位劳务协作的事项及时间要求；⑤对用户配合协作的要求等。第二节零件的拆卸清洗与检验一、零件拆卸机械设备要进行大修或要对其内部零件修理或更换时，首先要进行解体，即将机械拆成零件。其工序包括由机器、机构总成、部件或组件零件。设备零件拆卸的一般原则：１.首先必须熟悉设备的构造、工作原理及装配关系等。２.机械设备的拆卸程序要坚持与装配程序相反的原则。３.使用合理的工具和设备，切忌乱锤、乱铲，防止将零件碰伤、拉丢，甚至损坏。４.对于拆卸大型零件要坚持慎重、安全的原则。５.要坚持拆卸服务于装配的原则。６.从实际出发，可不拆的尽量不拆，需要拆的一定要拆。清洗是修理工作中的一个重要环节，修理工作中的清洗包括机械外部清洗和零件清洗。零件清洗又因目的不同可分为鉴定前清洗、装配前清洗和零件镀层或粘接前工件准备工作的清洗。机械设备修理工件中的零件清洗工作主要包括除油、除锈等。１）单一的碱溶液只能除去可被皂化的油脂（动、植物油）。在碱溶液中加入乳化剂，则对清洗不能皂化的矿物油脂有良好的效果。当加入乳化剂后，并将溶液加热到７５℃以上时，油膜由于受热膨胀和表面张力作用，导致油膜破裂而凝集成油滴，然后在油滴外面形成乳化剂吸附层，以阻止油滴向一起聚集。同时乳化剂还湿润金属表面，使油膜和油滴与金属表面分离，从而实现清洗目的。常用的乳化剂有肥皂、水玻璃、树胶等，一般用量为溶液的０．２％～０．５％，不超过３％。碱溶液的浓度应适中，一般为１０％左右。由于碱对金属有腐蚀作用，对于较活泼的有色金属（如铝合金）不宜用强碱清洗，而用易水解的碱盐，如碳酸钠、磷酸钠等,如可能在清洗溶液中加少量钝化能力强的重铬酸钾作为缓蚀剂。碱溶液除油是目前修理工作中使用最广的除油方法，可以将零件放入被加热到７０～９０℃的碱溶液中煮洗，也可采用清洗机清洗。一般钢铁零件的煮洗时间为１０～１５ｍｉｎ，然后用热水冲洗干净，再行晾干。规模较大的企业，可采用不同型式的清洗机。２）有机溶剂除油有机溶剂能溶解各种油脂而又不损伤零件，所以是良好的除油剂。一般修理工作中使用的有机溶剂多为汽油、煤油、柴油等，这些油液能满足机械修理和装配时的清洗要求，且成本不太多，无需特殊设备。对于特殊要求的清洗如贵重仪表、粘接零件的表面处理，可以分别选用酒精、丙酮、乙醚、苯等有机溶剂。这类溶剂去油能力强，挥发性好，清洗质量高，但成本昂贵。３）合成洗涤剂除油合成洗涤剂由于其表面活性物质降低界面张力而产生湿润、渗透、乳化、分散等多种作用，使其具有很强的去污能力，成为良好的清洗剂。合成洗涤剂改善了劳动条件，安全无毒、无腐蚀、不燃烧、不爆炸，无公害，废液呈中性或弱碱性，可直接排入下水道。此外，还具有一定的防锈能力，成本也较低。合成洗涤剂的使用方法，可以采用浸洗或喷洗，还可采用超声波清洗，可以更有效地除去内孔和形状复杂的工件的油污，超声波的频率为１６～１７ｋＨｚ。２．除锈机器的各种金属零件，由于与大气中氧、水分等发生化学与电化学作用，表面生成一层腐蚀产物，通常称之为生锈或锈蚀。这些腐蚀产物主要是金属氧化物、水合物和碳酸盐等。Ｆｅ２Ｏ３及其水合物是铁锈的主要成分。除锈时根据具体情况，可采用机械方法、化学方法或电化学方法。１）机械法除锈它是利用机械的摩擦、切削等作用去清除锈层。常用的方法有刷、磨、抛光、喷砂等，可依靠人力用钢丝刷、刮刀、砂布等刷、刮或打磨锈蚀层，也可用电动机或风动机作动力，带动各种除锈工具，清除锈层，如磨光、刷光、抛光和滚光等。磨光轮可用砂轮，刷光轮一般用钢丝、黄铜丝、青铜丝制成，抛光轮可用棉布或其他纤维织品制成。滚光是把零件装入滚筒内，利用零件与滚筒中磨料之间的摩擦作用除锈。磨料可用砂、碎玻璃等。２）化学除锈它是利用金属的氧化物容易在酸中溶解的性质，用一些酸性溶液清除锈层。主要使用的有硫酸、盐酸、磷酸或几种酸的混合溶液，并加入少量缓蚀剂。因为溶液属酸性，故又称酸洗。在酸洗过程中，除氧化物的溶解外，钢铁零件本身还会和酸作用，因此有铁的溶解与氢的产生和析出。而氢原子的体积非常小，易扩散到钢铁内部，造成相当大的内应力，从而使零件的韧性降低，脆性及硬度提高，这种现象称为“氢脆”。①盐酸除锈除锈能力强，浓度为10％～15％盐酸溶液，室温下即可除锈，30～40°佳，去锈后对金属腐蚀大，见到有大量气泡生成，及时取出工件。②硫酸除锈：成本低，但低温时除锈能力也低，腐蚀作用大，因此硫酸除锈要在80°左右进行，不可低于60°，浓度5％，不超过10％。可用食盐作为缓蚀剂。稀释硫酸时，切记“必须把硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌”，决不能把水倒入硫酸中。③磷酸除锈采用８０℃的浓度为２％的磷酸水溶液。洗后不用水冲洗，在钢铁表面生成一层磷酸铁。磷酸铁能防止零件继续腐蚀，能和漆层良好地结合。此法主要用于油漆、喷塑等涂装前除锈。但不适用于电镀前除锈。对锈蚀不十分严重、精密度较高的中小型零件，可采用磷酸8.5％，铬酐15％，水76.5％的溶液在85～95℃温度下，洗20～60min。３）电化学除锈电化学除锈又称电解腐蚀或电解侵蚀，有阳极除锈法和阴极除锈法两种。阳极除锈是将锈蚀件当阳极，用镍、铅作阴极，置于硫酸溶液中，通电后，依靠阳极金属的溶解和阳极表面析出氧气的搅动作用而除锈。容易侵蚀过度，只适应于外形简单的零件。阴极除锈，是把零件作阴极，铅或铅锑合金作阳极。通电后，主要靠大量析出的氢把氧化铁还原及氢对氧化铁膜的机械剥离作用来清除金属锈层。阴极除锈无过蚀问题，但氢容易渗入金属中产生氢脆。电解液中加入铅或锡的离子后可克服氢脆问题。三、零件的检验1.零件的感觉检验法1）目测法检查表面裂纹、疲劳剥落、明显的变形、磨损、烧损、橡胶老化等。2）耳听法检验裂纹、砂眼，判断覆盖层结合质量。3）触觉法测温度高低、振动大小、配合松紧。2.零件的机械量仪检验法１）零件的尺寸和几何形状精度检验项目有：尺寸精度、圆度、圆柱度、平面度、直线度、线轮廓度和面轮廓度。检验时，一般采用通用量具，如游标量具、螺旋测微量具、量规、机械杠杆量仪，及浮标式气动量仪等。２）零件表面相互位置精度检验项目有：同轴度、对称度、位置度、平行度、垂直度、斜度以及跳动。检验一般采用心轴、量规与百分表等通用量具相互配合进行测量。3.零件的物理检验法检查零件的表面质量和内部缺陷及零件的机械物理性能。可用渗透探伤、磁粉探伤、涡流探伤及超声探伤等方法检查。零件的表面应力状态可采用ｘ射线、光弹、磁性及超声波等方法测量。1）磁粉检验磁粉检验能比较灵敏地查出铁磁性材料（铁、钴、镍等）以及它们的合金（奥氏体不锈钢除外）的表面裂纹、夹杂等缺陷。对于表面下的近表缺陷（2～5mm以内）在一定条件下也可查出。在最佳检验条件下可以检出长度为1mm以上，深度0.3mm以上的表面裂纹，能检查出的裂纹最小宽度约为0.1μm。磁粉检验时，必须先将被检零件磁化，零件表面或近表面有裂纹等缺陷，若缺陷的方向与磁力线垂直或成一定角度，缺陷中因空气等非磁物质的存在，其导磁能力大大降低，使得磁力线在缺陷处不易通过，产生干扰，迫使部分磁力线外泄，在缺陷边缘处形成漏磁。若将磁粉（高导磁率、低矫顽力的氧化铁粉末）撒到零件表面，磁粉就被漏磁场吸引聚集在零件表面缺陷边缘或附近，根据磁粉聚集的情况，就可以判断缺陷的位置和分布情况。当裂纹方向与磁力线方向平行时，这种缺陷不能被检出。为了检出不同方向的缺陷，必须在零件表面产生不同方向的磁场。喷撒磁粉分为干法（即干磁粉）和湿法（即磁悬液）两种，干法对零件表面缺陷检出能力差，可显示出较深的内部缺陷。湿法对检查表面微小缺陷灵敏度高。磁悬液分为油磁悬液和水磁悬液。磁粉有黑色（主要成分是Fe３O4）、红褐色（主要成分是Fe2O3）等。零件进行磁粉检验之后，应进行退磁。退磁时可让零件从交流线圈中缓慢通过，到远离线圈１ｍ以外即可。用直流磁化的零件，要用直流退磁，直流退磁一般采用继电器控制使磁场逐渐减弱到零，并使磁场方向不断变化。2）渗透检验渗透检验分为荧光法和着色