第10章--机器设备的质量检验及试验

第10章机器设备的质量检验及试验本章内容第1节机器设备质量评定的主要内容第2节金属切削机床质量评定及检验第3节内燃机质量评定及检验第4节压力容器、锅炉的检验及试验第5节起重机的检验与试验第1节机器设备质量评定的主要内容一、机器设备完好的主要评价内容（一）主要性能：考核的指标有生产性、可靠性、节能性、维修性、耐用性、环保性等。1.生产性：机器设备的生产效率，又称设备的生产率，通常表现为功率、行程、速率等技术参数。效率高就是指机器设备在单位时间内能生产更多的产品或提供更多的服务。2.可靠性：在规定时间和规定条件下，完成规定功能的能力。主要指设备的精度、准确度的保持性及零件的耐用性、安全可靠性等。3.节能性：指机器设备节约能源的能力。4.维修性：指设备维修的难易程度。5.耐用性：指设备在使用过程中所经历的自然寿命时间。6.环保性：机器的噪声影响正常的工作环境，危害人的身心健康。机器工作时的振动等因素会产生噪声，特别是现代化机器功率增大，自动化功能增多，其噪声污染问题越来越严重。此外，机器的油污、粉尘和腐蚀介质都对人体有害。考核机器质量时，机器的环保状况必须引起足够的重视。评定环保性可将ISO14000环境管理标准作为衡量依据。（二）精度要求：精度指数T是评价机器设备有形磨损造成各部件之间相互位置变动的一个重要数据，设备精度指数T值越小，说明期精度越高。式中：TP－实测精度TS－标准精度n－实测项数精度指数：T≤0.5，新机床验收0.5＜T≤1大修后验收1＜T≤2继续使用注意调整2＜T≤2.5需要重点修理或大修T＞3需要大修或更新（三）运动系统规定速度或载荷下机器运行平稳、无故障，噪声、振动和温升等不超过规定范围。（四）操作系统灵活、可靠，手动操作机构的空程量，转动手轮、手柄所需的力不超过规定值。（五）液压系统1.液压、润滑、冷却系统完整、正常，油液清洁，管路畅通，压力表指示正常，无明显漏油现象，油质符合技术要求；2.液压传动部分不发生振动，无显著噪声、冲击和停滞，各项主要精度和超程量应符合有关技术标准。（六）电气系统1.电气部分接触和绝缘良好，配线整齐，接地牢靠，不受其他有害物的影响；2.讯号、仪器和仪表指示正确，自动保护装置、监控系统动作准确可靠，定期进行各项预防性的试验和检查。（七）动力系统1.安全可靠，输出功率和效率应达到原设计标准；2.燃料、油料等消耗正常，经济合理。（八）环境保护和工业卫生1.机器设备工作时无异常振动和较大噪声；2.机器设备排放的三废应配备相应的治理和配套工程；3.机器设备的排放物不应污染环境和妨碍工业卫生。（九）安全可靠1.各种保险、安全、防护装置应完整可靠；2.制动装置操纵应灵活、安全可靠；3.对高压容器、安全阀门等装置定期进行各项预防性试验。（十）维护保养使用合理，定期开展良好的维护保养工作；各导轨滑动表面不应有严重的腐蚀、碰伤、划伤、拉毛等现象；机器设备内外整洁，无明显的积尘和油垢，应漆见本色，铁见光。（十一）配套齐全1.机器设备的随机附件齐全可用；2.精密机器设备的全部附件完整无缺；3.说明书和有关技术资料齐备。二、机器设备质量评定中应注意的问题（一）机器设备主要质量指标的劣化程度在机器设备的主要质量指标中，输出参数是根据机器设备的用途提出的。输出参数确定了机器设备的状态，它可以是工作精度、运动参数、动力参数和经济指标。例如，内燃机的主要输出参数是功率、耗油率，机床的主要输出参数是精度，工艺设备的主要输出参数为质量和生产率。机器设备在使用过程中，输出参数是变化的，但它容易检测，同时技术文件中又规定了其极限值，因此，输出参数是判断机器设备质量的重要依据之一。（二）机器设备的可靠度机器设备的可靠性是指机器设备在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性是体现机器设备耐用和可靠程度的一种性能。可靠性是一项时间性质量标准，随着时间的推移，设备的可靠性将越来越低。因此，在评估机器设备时应注意其时间性指标，如：使用期、有效期、行驶里程、作用次数等。可靠性是个定性概念，可用可靠度来定量表示。机器设备的可靠度是指在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率，用R(t)表示。可靠度的最大值为1，称为100%可靠；最小值为0，称为完全不可靠。由此可见：0≤R(t)≤1。可靠度也可理解为在规定的条件和规定的时间内不发生任何一个故障的概率，所以，可靠度又可称为无故障工作概率。（三）机器设备的经济指标1.机器设备在使用过程中，是否能以最小的消耗获得尽可能大的效益。2.机器设备在使用过程中，其维持费的高低。金属切削机床质量的优劣主要表现在其技术性能和精度上。如在装配车床中，车床主轴轴线对溜板移动的平行度较差，则加工出工件外圆的圆柱度必然差。机床精度在一定程度上反映机床综合技术状态，因此，对金属切削机床质量进行评定时，应考查其精度。第2节金属切削机床质量评定及检验机床精度在一定程度上反映机床综合技术状态，对金属切削机床质量进行评定时，应考查其精度。（一）几何精度：机床在不运转时部件间相互位置精度以及主要零件的形状精度和位置精度，包括：1.导轨的直线度2.工作台面的平行度；3.导轨或部件之间的垂直度；4.主轴回转中心线的径向跳动和轴向窜动；5.主轴中心与其它对应构件中心或孔中心的同轴度；6.回转工作台的分度精度等。几何精度是评定机床精度的主要指标。普通车床几何精度国家规定了15项检验标准，其主要检验项目如下：一、机床精度的检验国家规定普通机床的主要检验项目：1.主轴锥孔轴线的径向跳动百分表固定在溜板上，探头顶在检验棒表面上，旋转主轴在a、b两处检验。测量长度L=300mm时，允差值a=0.01mm；b=0.02mm。2.主轴轴线对溜板移动的平行度将检验棒插入主轴锥孔内，而百分表固定在溜板上，在移动溜板时，探头在棒的上母线a和侧母线b处测量。长度L=300mm时，允差值a=0.03mm(只许向上偏)；b=0.015mm(只许向前偏)。3.主轴轴向窜动将检验棒插入主轴锥孔内，检验棒中心放一钢球；而百分表固定在溜板上，探头顶在钢球上。转动主轴时，百分表读数的最大差值，允差值为0.01mm。4.尾座套筒锥孔轴线对溜板箱移动的平行度将检验棒紧固在固定的尾座上，百分表随溜板移动，在上母线和侧母线上读数的最大值。长度L=300mm时，允差值a=0.03mm(只许向上偏)；b=0.03mm(只许向前偏)。5.床头和尾座两顶尖等高度检验棒安装在主轴和尾座顶尖之间，百分表随溜板移动，在检验棒两端读数的差值，即为等高度误差。允差值为0.04mm（只允许尾座高）。检验项目溜板是否移动主轴是否旋转合格标准主轴锥孔轴线的径向跳动固定旋转L=300mma=0.01mmb=0.02mm主轴轴线对溜板移动的平行度移动不旋转L=300mma=0.03mm(只许向上偏)b=0.015mm(只许向前偏)主轴轴向窜动固定旋转0.01mm尾座套筒锥孔轴线对溜板箱移动的平行度移动不旋转L=300mma=0.03mm(只许向上偏)b=0.03mm(只许向前偏)床头和尾座两顶尖等高度移动不旋转0.04mm(只许尾座高)（二）工作精度机床在动态条件下对工件进行加工时所反映出来的机床精度。通过机床加工后工件的实际几何参数与理想几何参数符合程度好，则机床工作精度高；符合程度差，则机床工作精度低。1.影响机床工作精度的主要因素（1）机床变形①机床刚度：机床在工作时，由机床—夹具—刀具—工件组成的工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力和重力等作用后，往往会产生弹性或塑性变形。机床刚度是指机床在外力作用下抵抗变形的能力，包括构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度取决于构件本身的材料性质、构件的截面形状和大小、壁厚、筋板的布置等。接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。②热变形：机床由于外部热源(包括阳光及环境温度的变化)和内部热源(如电动机、齿轮箱、轴承、液压系统和切削热等)的影响，使机床各部分温度发生了变化。由于各个零件的温度不尽相同，各种材料热膨胀系数不同，因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移，这种现象叫做机床的热变形。据统计，机床在长期工作中由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%，特别是对精密机床、大型机床和自动化机床，热变形的影响尤其不能忽视。（2）机床振动：机床在切削过程中的振动严重影响机床的性能。振动可影响到机床的加工精度、加工表面的质量和引起噪声，降低生产率，缩短刀具寿命，激烈的振动甚至可以损坏机床的运动件。机床振动在本质上可分为受迫振动和自激振动两种。机床的抗振性能由机床刚度、阻尼特性、固有频率决定。2.机床工作精度的评价：目前，对机床工作精度的评价主要是通过切削典型零件所达到的精度，间接地对机床工作精度做出综合评价。普通车床工作精度主要采用以下项目评价：（1）精车外圆的圆度和圆柱度取直径不小于床身最大回转直径的1/8，实际长度为直径三倍的中碳钢件，用卡盘夹持，精车外圆。精车后检验试件的圆度和圆柱度。允差值圆度为0.01mm，圆柱度在300mm测量长度上为0.03mm。表面粗糙度Ra不大于2.5μm。（2）精车端面的平面度取直径不小于床身最大回转直径1/2的盘形铸铁试件，用卡盘夹持，精车端面。精车后测量试面平面度误差。允差值在300mm直径上为0.02mm（只许凹）。表面粗糙度Ra不大于2.5μm。（3）精车螺纹螺距误差在两顶尖中间，顶持一根和车床丝杠直径相等，长度不小于300mm的钢质试件，精车出和车床丝杠螺距相等的60°普通螺纹，检验其螺距误差。允差值在300mm测量长度内为0.04mm，任意500mm测量长度上为0.015mm。机床的精度项目颇多，只要有一项超差，就会牵涉到整个机床精度的评价。例题：已知某机床其几何精度和工作精度的实测值和允差值，如下表所示。试确定该机床的精度指数。表10-1某车床各检查项目的标准精度值和实测值项目名称允差值（mm）实测数值（mm）几何精度主轴锥孔轴线的径向跳动主轴线对溜板移动的平行度主轴轴向窜动尾座套筒锥孔轴线对溜板箱移动的平行度床头和尾座两顶尖等高度0.010.030.010.030.040.020.020.010.020.03工作精度精车外圆圆柱度精车端面平面度精车螺纹距误差0.030.020.040.040.020.04结论：精度指数小于2，故该机床可继续使用，但需要注意调整。二、金属切削机床的质量评定在金属切削机床的质量判定中，机床精度的检查最为重要，此外，尚须检查传动系统、操作系统、润滑系统、电气系统、运动系统等。对金属切削机床质量评定的方法包括仪器测定法和观察判断法。机床几何精度和工作精度的检验使用仪器测定法。机床运动系统发热、振动、磨损以及裂纹等也可使用仪器测定法。观察判断法是借助简单的工具以及人的感官，对机床的质量进行定性分析判断的方法。包括查、看（变形、伤痕、加工件质量、颜色、油路、电气等情况）、听（摩擦、泄漏、冲击、敲击等声音）、摸（温升、振动、伤痕、松紧程度等）。二、金属切削机床质量评定（熟悉）在金属切削机床的质量判定中，机床精度的检查最为重要，除此之外，还须检查传动系统、操作系统、润滑系统、电气系统、运动系统等。对金属切削机床质量评定的方法包括仪器测定法和观察判断法。观察判断法：查、看、听、摸。三、金属切削机床试验金属切削机床在出厂前、大修后或质量检查需要时，为检验机床的制造质量、加工性质和生产能力而进行试验。主要是空运转试验和负荷试验。（一）机床的空运转试验1.机床的空转试验是在无载荷状态下运转机床，检验各机构成的运转状态、温度变化、功率消耗，操纵机构动作的灵活性、平稳性、可靠性和安全性。2.机床的主运动机构需从低速到高速依次运转(每级速度的运转时间不得少于2min)并在最高速度下运转