机械设备维修与管理的基础知识

2011-2012第一学期主讲教师：陈丙三机制教研室第一章机械设备维修与管理的基础知识Logo机械设备维修主要内容：第一节机械设备的老化1第二节机械设备的故障2第三节机械设备维修方式及发展趋势3第四节维修的经济技术分析4Logo机械设备维修1、有形老化2、无形老化3、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、零件的原始尺寸，甚至形状发生改变2、零部件之间的公差配合性质发生变化，精度降低3、零件被破坏举例：机床的使用导致零件的磨损、加工精度的降低。【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修可以利用下面的经济指标估价机械设备的有形老化：αp＝R/K1式中αp一设备的有形老化程度(用占其再生产价值的百分比表达）R一修复全部老化零件所用的修理费用；K1一在确定设备老化程度时该种设备再生产的价值。设备有形老化程度指标不能超过αp＝1的极限。【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修（二）无形老化（经济老化）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。在技术进步影响下的无形老化程度，用设备价值降低系数来表示，即α1＝(K0-K1)/K0=1-K1/K0式中α1——设备无形老化程度；K0——设备的原始价值；K1——考虑到第I、II种无形老化内设备的再生价值。第ⅰ种无形老化第ⅱ种无形老化举例：手机的价值改变【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修计算α1时，必须反映技术进步的两个方面对现有设备贬值的影响：一是相同设备再生产价值的降低；二是具有较好功能和更高效率的新设备的出现。K1=Kn(q0/qn)α(cn/c0)ß式中Kn——新设备的价值；q0、qn——使用相应的旧设备、新设备时的年生产率；c0、cn——使用相应的旧设备、新设备时的单位产品耗费α、ß——劳动生产率提高指数和成本降低指数。指数取值范围：0α1,0ß1【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修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。用K表示设备有形老化的残余价值(用原始价值的比率表示)为1-αp；设备无形老化的残余价值(用原始价值的比率表示)为1-α1；两种老化同时发生后的设备残余价值为(1-αp)(1-α1）计算设备综合老化程度的公式:α=1-(1-αp)(1-α1）式中α——设备综合老化程度(用原始价值的比率表示)（三）综合老化【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修任何时刻设备在两种老化作用下的残余价值K，可用下式表示：K=（1-α）K0K=(1-α）K0=[1-1+(1-αp)(1-α1)]K0=（1-R/K1)[1-(K0–K1)/K0]K0=K1–R可见：K值等于设备再生产的价值减去修理费用【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修例一：某设备的原始价值K0＝30000元，当前需要修理，其修理费用R=10000元，若该种设备再生产时价值K1＝22000元，求综合老化程度及两种老化后的残余价值。αp=10000/22000=0.455α1=(30000-22000)/30000=0.267α=1-(1-αp)(1-α1）=1-(1-0.455)(1-0.267)=0.601K=22000-10000=12000【一、老化的分类】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修1．零件寿命的不平衡性和分散性零件寿命有两个特点，即异名零件寿命的不平衡性和同名零件寿命的分散性。2．机械设备寿命的地区性和递减性机械设备的寿命受自然条件影响很大3．机械设备性能和效率的递减性对于各种机械设备的老化规律，应积极研究，制定出老化的极限，作为维修的依据。【二、老化的共同规律】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修影响：有形老化严重的设备在修理之前常常不能正常工作：无形老化严重的设备却不影响它的继续使用补偿决策依据：假如有形老化期与无形老化期接近：更换新设备。假如有形老化期早于无形老化期：大修理或更换相似设备：假如无形老化期早于有形老化期：更新或继续使用，需经济上全面考虑补偿方式：局部补偿和完全补偿局部补偿：有形老化—修理；无形老化—现代化的改装完全补偿：更换【三、设备老化的补偿】第一节机械设备的老化Logo机械设备维修（一）、故障的概念故障：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。【一、故障的概念及其分类】第二节机械设备的故障第二节机械设备的故障Logo机械设备维修机械故障——结构、机器或机械零件在尺寸、形状、材料性质方面的改变，使结构、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。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。故障的广义定义：故障是不合格的状态。【一、故障的概念及其分类】第二节机械设备的故障Logo机械设备维修（二）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.按故障发生性质分类：间断性故障----只是短期内丧失某些功能，相加修理调试就能恢复；永久性故障----某些零部件己损坏，需要更换或修理才能恢复。【一、故障的概念及其分类】第二节机械设备的故障Logo机械设备维修3.按故障发生的快慢分类：突发性故障----不能靠早期试验或测试来预测的故障；渐进性故障----能够通过早期试验或测试来预测的故障。4.按故障程度分类：破坏性故障----既是突发性又是完全性的故障；渐衰失效性故障----既是部分性又是渐进性故障。【一、故障的概念及其分类】第二节机械设备的故障Logo机械设备维修5.按故障原因分类：磨损性故障----在设计设备时就预料到的正常磨损所造成的故障；错用性故障----由于使用的应力超过设计规定值所造成的故障。固有的薄弱性故障----使用时的应力虽未超过规定值，但此值已不适用而导致的故障。6.按故障发生、发展现律分类：随机故障----故障发生的时间是随机的；有规则故障----故障的发生比较有规则。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。【一、故障的概念及其分类】第二节机械设备的故障Logo机械设备维修第二节机械设备的故障表2-1700台工业汽轮机故障分布率产品原因运行原因外界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%20.416.59.17.512.53.810.78.46.34.8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轴承汽缸活塞燃烧室燃油系统涡轮机齿轮锅炉辅助装置凸轮机构故障数目283206130665641392824百分比%25.318.411.65.95.03.73.52.52.2装置及零件热交换器润滑系统机座泵压缩机冷却系统推进器曲轨增压器故障数目2118331815121099百分比%1.91.63.01.61.31.00.90.80.8装置及零件标准件连杆排气系统仪表锚机系统密封件液压系统其它故障数目866555362百分比%0.70.540.540.450.450.450.275.6Logo机械设备维修§1定义和分类1.定义：故障模式是指产品故障的表现现象。2.分类：有多种分类方法。其中一种是由故障表现形式、诱发故障的因素以及部位等进行分类。即每一种故障都是由一个或多个故障表现形式与诱发故障的因素以及一个部位组合而成。3.故障表现形式：弹性变形、塑性变形、断裂、材料变化（金相变化、化学变化、核变化）4.诱发故障的因素：力----稳定力、不稳定力、周期力、随机力。时间----很短、短、长。温度----低温、室温、升温、稳定温度、不稳定温度、周期变化温度、随机变化温度。作用环境----化学环境、核变环境。5.故障部位：整体、表面。（三）故障模式第二节机械设备的故障Logo机械设备维修为精确阐明一个特定的故障模式，必须从以上三个类别中选择适当的类别。例：某故障表现形式为塑性变形，诱发因素为稳定力、室温，故障部位为整体型，其故障模式称为屈服，即在室温下由于稳定力作用而形成整体塑性变形。第二节机械设备的故障Logo机械设备维修由作用力或温度诱发的弹性变形屈服、韧性断裂、脆性断裂、凹痕疲劳疲劳----高频、低频、热、表面、冲击、腐蚀、微动等疲劳。腐蚀----直接化学腐蚀、电化学腐蚀、裂隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、侵蚀、穴蚀、氢损伤、生物腐蚀、应力腐蚀。磨损----粘着、磨料、腐蚀、表面疲劳、形变、冲击、微动磨损等。冲击----冲击断裂、变形、磨损、微动、疲劳等。微动----微动疲劳、微动磨损、微动腐蚀等。蠕变、热松弛、应力破坏、热冲击、咬死、剥落、放射性破坏、翘曲、蠕变翘曲、蠕变--疲劳等。下表为部分机电产品（传动器、轴承、电缆、离合器、连接器、偶合器、齿轮、电机、电位器、继电器、螺线管、转换器等）故障模式所占百分比。故障模式腐蚀变形侵蚀摩擦绝缘击穿裂纹磨损其它%10.887.850.263.017.460.0432.320.66【二、故障的概念及其分类】第二节机械设备的故障Logo机械设备维修(一)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（二）可靠性的度量可靠性的度量指标有很多，常见的见表2-3【三、设备的可靠性】第二节机械设备的故障Logo机械设备维修表2-3常用的可靠性指标（续）第二节机械设备的故障Logo机械设备维修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02、不可靠度（或失效概率或累计故障概率）F(t)=1-R(t)设有N0个相同零件，当达到工作时间t时，有Nt个零件失效．而仍能正常工作的零件为N个，则零件的可靠度为R(t)=N/N0=(N0-Nt)/N0不可靠度（或失效概率）F(t)F(t)=Nt/N0=1-R(t)第二节机械设备的故障Logo机械设备维修例二：现有10000个相同的零件，工作达200h有9500个零件末失效；工作达500h有9000个零件未失效，求零件在200h和500h的可靠度和失效概率。第二节机械设备的故障Logo机械设备维修零件可靠度可进行分级，并运用于不同的场合。第二节机械设备的故障Logo机械设备维修系统是一个能够完成规定功能的综合体。它由若干独立的单元组成，每个独立单元不仅要完成各自的规定功能，而且还要在系统中与其它单元发生联系。根据单元在系统中的联接方式不同，可分为三类：串联系统并联系统混联系统三、系统的可靠性第二节机械设备的故障Logo机械设备维修大多数机械的传动系统均是串联系统。当串联系统由n个单元组成，它们的可靠度分别为RI、R2、…Rn时，根据概率乘法定理，系统的可靠度为Rs若各单元的R都相等，则Rs=Rn由于Ri＜1，所以单元数目愈多，系统的Rs就愈低。可见，在满足规定功能的前提下，系统愈简单，可靠性愈高。串联系统可靠度计算第二节机械设备的故障Logo机械设备维修例三：计算单级圆柱齿轮减速器的可靠度，见图2—1所示。已知使用寿命5000h内各零件的可靠度分别为：轴1、7的R1、7＝0.995，二对滚动轴承4、6的R4、6＝0.94；齿轮3、8的R3、8＝0.99；键2、5的R2、5＝0.9999第二节机械设备的故障Logo机械设备维修解：系统的可靠度：=0.995×0.995