機電設備診斷與維修復習匯總

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《機電設備診斷與維修》復習匯總

第一章機械零件失效的模式及其機理

1．磨損形式主要有哪幾種？簡述每一種磨損產(chǎn)生的機理。

磨損形式主要有：粘著磨損、磨料磨損、疲乏磨損、腐蝕磨損和微動磨損。粘著磨損產(chǎn)生的機理：

兩個金屬零件表面的接觸，實際上是微凸體之間的接觸，實際接觸面積很小，僅為理論接觸面積的1/100~1/1000。所以在載荷不大時，單位面積的接觸應力也很大。假使當這一接觸應力大到足以使微凸體發(fā)生塑性變形，并且接觸處很清白，那么兩個零件的金屬面將直接接觸而產(chǎn)生粘著。而當摩擦表面發(fā)生相對滑動時，粘著點在切應力作用下變形以至斷裂，造成接觸表面的損傷破壞。假使粘著點的粘著力足夠大，超過摩擦接觸點兩材料之一的強度，則材料會從該表面上被扯下，使材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，尋常這種材料的轉(zhuǎn)移是由較軟的表面遷移到較硬的表面上。在載荷相和對運動作用下，兩接觸表面重復產(chǎn)生粘著—剪斷—再粘著的循環(huán)過程，使摩擦表面溫度顯著升高，油膜破壞，嚴重時表層金屬局部軟化或熔化，接觸點產(chǎn)生進一步粘著。因此，在金屬的摩擦中，粘著磨損是猛烈的，往往會導致摩擦副災難性破壞。

磨料磨損產(chǎn)生的機理：有4種假說：

1）微量切削說：即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，微量切削大多數(shù)呈螺旋狀或環(huán)狀，與金屬切削加工的切削形狀類似。

2）疲乏破壞說：即磨料磨損主要是磨料使金屬表面層受到交變應力和變形，使材料表面疲乏破壞，并呈顆粒狀態(tài)從表層脫落下來。

3）壓痕破壞說：即塑性較大的材料，因磨料在載荷的作用下壓入材料表面而產(chǎn)生壓痕，并從表層上擠出剝落物。

4）斷裂說：即磨料壓入和擦劃金屬表面時，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。在擦劃過程中產(chǎn)生的裂紋有兩種主要類型：一種是垂直于表面的中間裂紋，另一種是從壓痕底部向表面擴展的橫向裂紋。當橫向裂紋相交或擴展到表面時，便發(fā)生材料呈微粒狀脫落，形成磨屑的現(xiàn)象。

疲乏磨損產(chǎn)生的機理：有兩種假說。

1）滾動接觸疲乏磨損說：在滾動接觸過程中，材料表層受到周期性載荷作用，引起塑性變形、表面硬化，最終在表面出現(xiàn)初始裂紋，并沿與滾動方向呈小于450的傾角方向由表向里擴展。表面上的潤滑油由于毛細管的吸附作用而進入裂紋內(nèi)表面，當）滾動體接觸到裂口處時將把裂口封住，使裂紋兩側(cè)內(nèi)壁承受很大的擠壓作用，加速裂紋向內(nèi)擴展。在載荷的繼續(xù)作用下，形成麻點狀剝落，在表面上留下痘斑狀凹坑，深度在0.2㎜以下。

2）滾滑接觸疲乏磨損說：根據(jù)彈性力學，兩滾動接觸物體在距離表面下0.786b（b為平面接觸區(qū)的半寬度）切應力最大。該處塑性變形最猛烈，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處向表面移動，形成滾滑疲乏磨損，剝落層深度一般為0.2~0.4㎜。

腐蝕磨損產(chǎn)生的機理：分為氧化磨損和特別介質(zhì)下的腐蝕磨損。

氧化磨損產(chǎn)生的機理：除金、鉑等少數(shù)金屬外，大多數(shù)金屬表面都被氧化膜覆蓋著。若在摩擦過程中，氧化膜被磨掉，摩擦表面與氧化介質(zhì)反映速度很快，馬上又形成新的氧化膜，然后又被磨掉。

特別介質(zhì)下的腐蝕磨損產(chǎn)生的機理：它是摩擦副金屬材料與酸、堿、鹽等介質(zhì)作用生成的各種化合物，在摩擦過程中不斷被除去的磨損過程，其機理與氧化磨損產(chǎn)生的機理相像，但磨損速率較高。

微動磨損產(chǎn)生的機理：由于微動磨損集中在局部范圍內(nèi)，同時兩摩擦表面永遠不脫離接觸，磨損產(chǎn)物不易往外排除，磨屑在摩擦面起著磨料的作用。又因摩擦表面之間的壓力使表面凸起部分粘著，粘著處被外界小振幅引起的搖擺所剪切，剪切處表面又被氧化，故兼有粘著磨損和氧化磨損的作用。因此，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。

2．金屬零件腐蝕損傷的形式有哪幾種？如何防止和減輕機械設備中零件的腐蝕？

化學腐蝕、電化學腐蝕2類。1）正確選材

根據(jù)環(huán)境介質(zhì)和使用條件，選擇適合的耐腐蝕材料，如含有鎳、鉻、鋁、硅、鈦等元素的合金鋼；在條件許可的狀況下，盡量選用尼龍、塑料、陶瓷等材料。

2）合理設計

在設計結(jié)構(gòu)時，應盡量使整個部位的所有條件均勻一致，做到結(jié)構(gòu)合理、外形簡化、表面粗糙度適合。

3）覆蓋保護層

在金屬表面上覆蓋一層不同的材料，改變表面結(jié)構(gòu)，使金屬與介質(zhì)隔離開來，以防止腐蝕。常用的覆蓋材料有金屬或合金、非金屬保護層和化學保護層等。

4）電化學保護

電化學保護包括陰極保護法和陽極保護法。

陰極保護法，主要是在被保護金屬表面通以陰極直流電流，消除或減少被保護金屬表面的腐蝕電池作用。

陽極保護法，主要是在被保護金屬表面通以陽極直流電流，使其金屬表面生成鈍化膜，從而增大了腐蝕過程的阻力。

此外，可用一個比零件材料的化學性能更活潑的金屬鉚接到零件上，形成一個腐蝕電池，零件作為陰極，不會發(fā)生腐蝕。

5）添加緩蝕劑

按化學性質(zhì)，緩蝕劑有無機和有機兩種。如重鉻酸鉀、硝酸鈉、亞硫酸鈉等無機類，能在金屬表面形成保護，使金屬與介質(zhì)隔開；胺鹽、瓊脂、動物膠、生物堿等有機化合物，能吸附在金屬表面上，使金屬溶解和還原反應都受到抑制，從而減輕金屬腐蝕。

6）改變環(huán)境條件

將環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)去除，以減少其腐蝕作用。如采用通風、除濕、去除二氧化硫氣體等。對常用的金屬材料來說，把相對濕度控制在臨界濕度（50%—70%）以下，可顯著減緩大氣腐蝕。在酸洗車間和電解車間里，合理設計地面坡度和排水溝，做好地面防腐蝕隔離層，來防止酸液滲透地面而使其凸起，以免損壞貯槽及機械基礎。

3．對于機械設備中零件的變形，應從哪些方面進行控制？

應從設計、加工、修理和使用4個方面進行控制。

在設計方面：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、修理等問題。在設計中應注意應用新技術(shù)、新工藝和新材料，減少制造時的內(nèi)應力和變形。

在加工方面：在加工中，要采取一系列工藝措施來防止和減少變形。對毛坯要進行時效以消除其剩余內(nèi)應力；對高精度零件，在精加工過程中必需安排人工時效；在制定零件機械加工工藝中，均要在工序、工步安排上、工藝裝備和操作上采取減小變形的工藝措施；在加工和修理中，要減少基準的轉(zhuǎn)換，保存加工基準留給修理時使用，減少維修加工中因基準不一而造成的誤差。注意預留加工余量、調(diào)整加工尺寸和預加變形，這對于經(jīng)過熱處理的零件來說十分必要。也可以預加應力或控制應力的產(chǎn)生和變化，使最終變形量符合要求，達到減少變形的目的。

在修理方法：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、好用的專用量具和工夾具；推廣新的修復技術(shù)，如刷鍍、粘接等，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接，盡量減少零件在修理中產(chǎn)生的應力和變形。

在使用方法：加強設備管理，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。

其次章機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

1．設備振動狀態(tài)的判別常用哪幾類標準？各種判別標準如何協(xié)同使用？

一般分為絕對判斷標準、相對判斷標準、類比判斷標準三大類。絕對判斷標準是在規(guī)定的檢測方法基礎上制定的標準，因此必需注意適用的頻率范圍，并且必需按規(guī)定的方法進行振動檢測。適用于所有設備的絕對判斷標準是不存在的，因此一般都是兼用絕對判斷標準、相對判斷標準和類比判斷標準，這樣才能獲得確鑿、可靠的診斷結(jié)果。

2．如何區(qū)分機器的轉(zhuǎn)子的不平衡故障和不對中故障？

1）造成機器轉(zhuǎn)子不平衡的主要原因是：是材質(zhì)不勻、制造安裝誤差、孔位置有缺陷、孔的內(nèi)徑偏心、偏磨損、雜質(zhì)沉積、轉(zhuǎn)子零部件脫落、腐蝕等。

這些原因引起轉(zhuǎn)子中心慣性主軸往往會偏離其旋轉(zhuǎn)軸線，造成轉(zhuǎn)子不平衡。2）造成機器轉(zhuǎn)子不對中的主要原因是：主要是安裝誤差。

在安裝時應保證良好的對中，即連接的轉(zhuǎn)子中心線為一條連續(xù)的直線，并且軸承標高應能適應轉(zhuǎn)子軸心曲線運轉(zhuǎn)的要求，否則轉(zhuǎn)子軸線會產(chǎn)生不對中。

3．常規(guī)無損檢測方法有哪幾種？簡述這些方法各應用范圍。

常規(guī)無損檢測方法有：超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測等。超聲檢測應用的范圍：既可用于鍛件、棒材、板材、管材以及焊縫等檢測，又可用于厚度、硬度以及材料的彈性模量和晶粒度等的檢測。

射線檢測應用的范圍：幾乎適用于所有的材料，檢測結(jié)果（照相底片）可永久保存。但從檢測結(jié)果很難分辯缺陷的深度，要求在被檢試件的兩面都能操作，對厚的試件暴光時間需要很長。

磁粉檢測應用的范圍：適用于檢測鋼鐵材料的裂紋等表面缺陷。

滲透檢測應用的范圍：檢測一般不受試件材料的種類及其外形輪廓的限制。

渦流檢測應用的范圍：適用于由鋼鐵、有色金屬以及石墨等導電材料所制成的試件，而不適用于玻璃、石頭和合成樹脂等非導電材料的檢測。

4．紅外測溫的基本原理

紅外測溫的基本原理就是斯忒藩—玻爾滋曼定律。

斯忒藩—玻爾滋曼定律指出：絕對黑體的全部波長范圍的全輻射能與熱力學溫度的四次方成正比。其數(shù)學表達式為：

E0（T）=σT4對于非黑體，可表示為

E（T）=εσT4