零件失效的一般形式--煤礦機械修理與安裝

第一節 零件的磨損

在工程生產中，機械設備工作效率降低、生產事故頻發，80%以上都是由零件的磨損造成的。磨損是機械零件存在的一種不可避免的現象，但可以通過認識機械兩件的摩擦和磨損的規律，建立和保持合理的潤滑，采用相應措施預防磨損或者增強機械零件的耐磨性。

磨損的直接原因是摩擦，摩擦的結構造成磨損。

摩擦是在兩摩擦表麵間產生抵抗相對運動的阻力現象，這種阻力就叫摩擦力。

摩擦的種類

幹摩擦：在工程上認為，不加任何潤滑劑的摩擦就是幹摩擦。

幹摩擦產生的原因：①摩擦麵的實際接觸，產生分子吸引力。②兩接觸表麵凹凸不平的穀峰之間，產生相互的機械犁刨作用。

幹摩擦屬於外摩擦，其摩擦係數大於0.1，摩擦阻力大，磨損嚴重，很難保證零件的正常使用壽命。在進行機械設計時，應盡量避免幹摩擦的出現。

邊界摩擦：在兩摩擦表麵間注入潤滑劑後，兩摩擦表麵被吸附在表麵的邊界膜隔開。摩擦取決於邊界膜和表層吸附層的性質，這種摩擦為邊界摩擦。

邊界摩擦也是一種普遍的摩擦現象，它的摩擦規律基本上與幹摩擦相同，隻是摩擦係數小一些，在0.1以下。

液體摩擦：兩個滑動摩擦的表麵完全被充滿的液體潤滑劑隔開，摩擦不發生在摩擦表麵上，而是發生於液體潤滑劑內部。

液體摩擦的摩擦阻力最小，摩擦係數一般小於0.01，零件表麵磨損極小，使用壽命長，但必須在滿足一定技術下才適用。

混合摩擦：當摩擦表麵處於幹摩擦和邊界摩擦或液體摩擦和邊界摩擦的混合狀態時，就是混客摩擦。混合摩擦時，不平度凸峰的直接接觸，所以不可避免的有磨損的存在，但它的摩擦係數一般比邊界摩擦時要小。

滾動摩擦：當物體在力矩的作用下，沿另一物體表麵滾動時就產生了滾動摩擦。由於物體滾動時兩表麵之間的接觸麵積很小，其阻力比滑動摩擦時小得多。

磨損的種類

黏著磨損：在摩擦副相對運動時，接觸表麵發生黏著，表麵材料從一個轉移到另一個的磨損。

產生的原因：

粗糙不平的零件表麵在峰頂處接觸，受到較大的壓力產生塑性變形，由於摩擦使得摩擦副表麵的溫度升高，部分表麵的潤滑油膜、氧化膜被擠破，促使直接接觸的金屬表麵軟化或熔化，產生冷焊黏著，在隨後的相互滑動中，表麵的材料出現：黏著---撕裂---再黏著---再撕裂的循環過程。

為防止和減輕黏著磨損危害，采取的措施：

合理選擇摩擦副的材料。

采用油性好或有極壓添加劑的潤滑劑，保證摩擦副能得到良好的潤滑，避免幹摩擦。

限製摩擦表麵的溫度，防止油膜損壞，減小材料的軟化程度。

對摩擦副零件表麵進行處理，使其成為互溶性小的摩擦副。

磨粒磨損：由硬質顆粒或摩擦表麵上的硬質突出物，在摩擦的過程中引起摩擦表麵劃傷以及表層材料脫落的現象。(與材料表麵的硬度、磨粒的大小、形狀等有關)

減輕磨粒磨損的措施：

提高材料的硬度。

改善摩擦副表麵特性，提高耐磨性。

盡量減小摩擦表麵的粗糙度，以減小自身的硬質峰頂。

加強防護和密封，防止磨粒侵入。

加強潤滑，保持潤滑的清潔和質量。

表麵疲勞磨損：受到交變接觸應力的摩擦副，在其表明或表麵下一定深度出形成疲勞裂紋，從而形成點蝕或剝落的現象，叫表麵疲勞磨損。

表麵疲勞磨損最初誘因是裂紋，裂紋產生後，摩擦副間的潤滑油被擠入初始裂紋，造成巨大油壓，加速裂紋的發展，是裂紋折斷，出現表麵剝落，形成疲勞磨損。(油黏度越低，點蝕發展越快)如果沒有潤滑油，還會引起磨粒磨損。

為提高摩擦副的表麵疲勞壽命，應選擇雜質較少的鋼材，還應注意：

合理選擇表麵粗糙度。

合理選擇潤滑油的黏度。

合理選擇表麵的硬度。

腐蝕磨損：在摩擦副工作過程中，由於化學反應或電化學反應作用而引起材料的剝落。

氧化磨損、特殊介質磨損、氣蝕磨損。

磨損規律

正常磨損

跑合磨損階段： 第一階段(oA段)：

是跑合磨損階段。跑合是指機械使用

初期為改善機器零件工作適應性、固

體表麵的微觀幾何形狀和摩擦相容性

的研磨過程。

穩定磨損階段：跑合好的機械進入這一工作階段後，磨損曲線平緩，斜率小，其基本不變，磨損速度緩慢恒定，工作時間長，這段時間為零件的有效壽命。

劇烈磨損階段：在長期穩定磨損後，摩擦副表麵磨損到達一定值，零件處於失效臨界狀態，摩擦副之間間隙增大，表麵疲勞，運動精度下降，衝擊負荷增加，溫度升高，磨損速度急劇增強。

特殊磨損

磨損極限的確定

機械磨損是不可避免的事實，機械的壽命，大多取決於零件的磨損極限。零件的磨損極限點是穩定磨損階段與劇烈磨損階段的交彙點。即：

第二節 零件的潤滑

潤滑就是在相對運動的兩摩擦表麵之間加入潤滑劑，是摩擦麵之間形成潤滑膜，將原來幹摩擦的表麵分開，變幹摩擦為潤滑劑分子間的摩擦。

對大多數機械而言，解決摩擦和磨損的主要手段就是潤滑。

潤滑的內涵和作用

內涵：

①合理選擇潤滑劑。(根據摩擦副的工作條件和作用性質)

②確定正確的潤滑方式。

③搞好潤滑管理。

作用：

①降低摩擦，減少磨損。 ②降溫冷卻。 ③防鏽。④清洗。⑤緩衝減震。⑥密封.

潤滑劑的分類

按潤滑介質分類:氣體潤滑劑、液體潤滑劑、潤滑脂潤滑、固體潤滑、油霧潤滑等

按供應方式：單獨或分散潤滑和集中潤滑。

按潤滑劑的供給係統：流出(不循環)潤滑和循環潤滑。

按潤滑裝置供給潤滑劑時間：間歇潤滑和連續潤滑。

按供給有無壓力：無壓潤滑和有壓潤滑。

機械潤滑的基本要求：

潤滑質量要好，可靠度要高。

耗油量要少，機械運行成本低。

確保潤滑的各項作用從分發揮

潤滑裝置要簡單，維護工作量小。

盡量采用標準化、通用化的潤滑裝置。

潤滑劑

潤滑劑：凡是能降低兩摩擦麵的摩擦阻力的介質就是潤滑劑。

潤滑劑的基本類型：液體潤滑劑、半固態潤滑劑、固體潤滑劑、氣體潤滑劑。

潤滑油：是液體潤滑劑，其流動性好，易進入支撐的承載區，工作後又易於流出摩擦麵和機械，還有冷卻和清潔的作用。(按用途不同選擇最佳)

潤滑油的質量指標(8大指標)

①黏度②黏度係數③水分④閃點與燃點⑤凝點⑥機械雜質⑦酸值⑧灰分

潤滑脂：基礎油加稠化劑和添加劑在高溫下混合而成，它是稠化油，俗稱黃油或幹油。潤滑脂在常溫和靜止狀態下是半流體，具有較好的承載性能及潤滑能力。

潤滑脂按加入稠化劑的類型不同分為皂基潤滑脂、烴基潤滑脂、無機潤滑脂和有機潤滑脂。

潤滑脂的質量指標：錐入度、滴點、極壓性能、機械性能

固體潤滑劑

將某些固體材料研磨成粉末、衝壓成片材，或用燒結法做成薄膜，加入到摩擦副中。

潤滑劑選用的一般原則

選擇潤滑劑，兼顧適用性和經濟性。

優選品種齊全、貨源充足的

密封條件好

高溫下，選鈉基潤滑脂或合成潤滑油

明火或高溫熱遠處，應選擇難燃液

清潔度要求高的，選用便宜的水基乳化型工作液

低溫條件下，選含有降凝劑的潤滑劑

在水濕嚴重情況下，選抗乳化能力強的潤滑劑等。

潤滑劑牌號的確定

載荷及載荷特性

相對運動的速度

工作溫度

摩擦副間隙和精加工度

第三節 零件的變形和斷裂

變形：機械在工作的過程中，由於受力的作用，是零件的尺寸或形狀產生改變的現象。

零件變形的原因：

外載荷：外載荷使零件產生的應力超過材料的屈服極限。

溫度：溫度升高，零件材料熱運動增加，臨界切變抗力下降，產生滑移，材料的屈服極限降低。

內應力：機械設備的殼體零件，在製造和加工的過程中不可避免的產生較大的內應力

零件的斷裂

零件的完全破斷稱之斷裂

按斷口的形態分類：延性斷裂和脆性斷裂

按載荷的性質：一次加載斷裂和疲勞斷裂

零件的疲勞斷裂

疲勞裂縫的產生：承受交變載荷的零件，其結晶錯位運動而會出現不均勻的滑移帶。在某些強烈的滑移帶內，各小滑移帶的不均勻表現強烈，其高度差形成顯微裂口，由於高應力集中不斷加強，形成滑移裂縫。

疲勞裂縫不斷擴展，最後斷裂。

謝謝