機(jī)電設(shè)備維修技術(shù) 課件 第一章故障分析診斷與修復(fù)

第一章故障分析診斷和修復(fù)技術(shù)1.故障分析2.故障診斷3.設(shè)備維修與零件修復(fù)隨著現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，制造系統(tǒng)的自動(dòng)化、集成化程度越來越高。在這樣的生產(chǎn)環(huán)境下，一旦某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障而又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，就可能會(huì)造成整臺(tái)設(shè)備停轉(zhuǎn)，甚至整個(gè)流水線、整個(gè)車間停產(chǎn)，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)設(shè)備故障的研究以及對(duì)設(shè)備實(shí)施狀態(tài)的檢測(cè)與故障診斷技術(shù)的提高越來受到人們的重視，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是巨大的。開展設(shè)備故障分析和診斷能夠預(yù)防生產(chǎn)事故，保障人身和設(shè)備的安全，同時(shí)能夠推動(dòng)設(shè)備維修制度的全面改革，使設(shè)備維修制度由定期維修向動(dòng)態(tài)化的狀態(tài)維修的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的成熟和完善。1.1故障分析故障研究的目的是要查明故障模式，追尋故障機(jī)理，探求減少故障的方法，提高機(jī)電設(shè)備的可靠程度和有效利用率。通常人們將故障定義為：設(shè)備（系統(tǒng)）或零部件喪失了規(guī)定功能的狀態(tài)。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，故障包含兩層含義：一是機(jī)械系統(tǒng)偏離正常功能。其形成的主要原因是機(jī)械系統(tǒng)（含零部件）的工作條件不正常引起的，這類故障通過參數(shù)調(diào)節(jié)或零部件修復(fù)即可消除，系統(tǒng)隨之恢復(fù)正常功能。二是功能失效。此時(shí)系統(tǒng)連續(xù)偏離正常功能，并且偏離程度不斷加劇，使機(jī)械設(shè)備基本功能不能保證，這種情況稱之為失效。一般零件失效可以更換，關(guān)鍵零件失效，則往往導(dǎo)致整機(jī)功能喪失。

1.1故障分析在對(duì)故障進(jìn)行研究時(shí)，要注意明確以下幾個(gè)問題

1.故障狀況隨規(guī)定對(duì)象的變化面不同。規(guī)定對(duì)象是指一臺(tái)單機(jī)或某些單機(jī)組成的系統(tǒng)或機(jī)械設(shè)備上的某個(gè)零部件。不同的對(duì)象在同一時(shí)間將有不同的故障狀況，例如：在一條自動(dòng)化生產(chǎn)線上，某單機(jī)的故障造成整條自動(dòng)線系統(tǒng)功能喪失時(shí)，表現(xiàn)出的故障狀態(tài)是自動(dòng)線故障；但在機(jī)群式布局的車間里，就不能認(rèn)為某單機(jī)的故障是全車間的故障。

2.故障狀況是針對(duì)規(guī)定功能而言的。例如：同一狀態(tài)的車床，進(jìn)給絲杠的損壞對(duì)加工螺紋而言是發(fā)生了故障；但對(duì)加工端面來說卻不算發(fā)生故障，因?yàn)檫@兩種加工所需車床的功能項(xiàng)目不同。

3.故障狀況應(yīng)達(dá)到一定的程度，即應(yīng)從定量的角度來估計(jì)功能喪失的嚴(yán)重性。1.1故障分析

1．按故障性質(zhì)

1)間歇性故障

設(shè)備只是在短期內(nèi)喪失某些功能，故障多半由機(jī)電設(shè)備外部原因如工人誤操作、氣候變化、環(huán)境設(shè)施不良等因素引起，在外部干擾消失成對(duì)設(shè)備稍加修理調(diào)試后，功能即可恢復(fù)。

2)永久性故障

此類故障出現(xiàn)后必須經(jīng)人工修理才能恢復(fù)功能，否則故障一直存在。這類故障一般是由某些零部件損壞引起的。1.1.1故障的分類?

2．按故障程度

1)局部性故障機(jī)電設(shè)備的某一部分存在故障，使這一部分功能不能實(shí)現(xiàn)而其他部分功能仍可實(shí)現(xiàn)，即局部功能失效。

2)整體性故障整體功能失效的故障，雖然也可能是設(shè)備某一部分出現(xiàn)故障，但卻使設(shè)備整體功能不能實(shí)現(xiàn)。1.1.1故障的分類

3．按故障形成速度

1)突發(fā)性故障故障發(fā)生具有偶然性和突發(fā)性，一般與設(shè)備使用時(shí)間無關(guān)，故障發(fā)生前無明顯征兆，通過早期試驗(yàn)或測(cè)試很難預(yù)測(cè)。此種故障一般是由工藝系統(tǒng)本身的不利因素與偶然的外界影響因素共同作用的結(jié)果。

2)

緩變性故障故障發(fā)展緩慢，一般在機(jī)電設(shè)備有效壽命的后期出現(xiàn)，其發(fā)生概率與使用時(shí)間有關(guān)，能夠通過早期試驗(yàn)或測(cè)試進(jìn)行預(yù)測(cè)。通常是因零部件的腐蝕、磨損、疲勞以及老化等發(fā)展形成的。1.1.1故障的分類

4．按故障形成的原因

1)

操作或管理失誤形成的故障如機(jī)電設(shè)備未按原設(shè)計(jì)規(guī)定條件使用，形成設(shè)備錯(cuò)用等。

2)機(jī)器內(nèi)在原因形成的故障一般是由于機(jī)器設(shè)計(jì)、制造遺留下的缺陷（如殘余應(yīng)力、局部薄弱環(huán)節(jié)等）或材料內(nèi)部潛在的缺陷造成的，無法預(yù)測(cè)，是突發(fā)性故障的重要原因。

3)自然故障機(jī)電設(shè)備在使用和保有期內(nèi)，因受到外部或內(nèi)部多種自然因素影響而引起的故障，如正常情況下的磨損、斷裂、腐蝕、變形、蠕變、老化等損壞形式都屬自然故障。1.1.1故障的分類

5．按故障造成的后果

1)致命故障危及或?qū)е氯松韨?、引起機(jī)電設(shè)備報(bào)廢或造成重大經(jīng)濟(jì)損失的故障。如機(jī)架或機(jī)體斷離、車輪脫落、發(fā)動(dòng)機(jī)總成報(bào)廢等。

2)嚴(yán)重故障是指嚴(yán)重影響機(jī)電設(shè)備正常使用，在較短的有效時(shí)間內(nèi)無法排除的故障。例如發(fā)動(dòng)機(jī)燒瓦、曲軸斷裂、箱體裂紋、齒輪損壞等。

3)一般故障影響機(jī)電設(shè)備正常使用，但在較短的時(shí)間內(nèi)可以排除的故障。例如傳動(dòng)帶斷裂、操縱手柄損壞、鈑金件開裂或開焊、電器開關(guān)損壞、輕微滲漏和一般緊固件松動(dòng)等。

1.1.1故障的分類

此外，故障還可按其表現(xiàn)形式分為功能故障和潛在故障；按故障形成的時(shí)間分為早期故障、隨時(shí)間變化的故障和隨機(jī)故障；按故障程度和故障形成快慢分為破壞性故障和漸衰失效性故障等。1.1.1故障的分類大多數(shù)設(shè)備的故障率是時(shí)間的函數(shù)，如圖1-1所示，設(shè)備的故障率曲線為兩頭高、中間低，圖形有點(diǎn)像浴盆，通常稱為浴盆曲線。設(shè)備的故障率隨時(shí)間的變化，大致可以劃分為三個(gè)階段，即早期故障期、偶然故障期和耗損故障期。1.1.2設(shè)備故障發(fā)生的一般規(guī)律1.早期故障期早期故障期出現(xiàn)在設(shè)備開始工作的較早時(shí)間，它的特點(diǎn)是故障率較高，且故障率隨時(shí)間增加而迅速下降。故障的原因往往是設(shè)計(jì)。制造的缺陷或質(zhì)量不佳引起的。對(duì)于剛修理過的設(shè)備來說，裝配不當(dāng)是發(fā)生故障的主要原因。對(duì)新出廠的或修理過的設(shè)備，可以在出廠前或投入使用初期的較短一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行磨合或調(diào)試，以便減少或排除這類故障，使設(shè)備進(jìn)入偶然故障期，一般不認(rèn)為早期故障是使用中總故障的一個(gè)重要部分。1.1.2設(shè)備故障發(fā)生的一般規(guī)律2.偶然故障期偶然故障期是指設(shè)備在早期故障期之后耗損故障期之前的這一時(shí)期。這是設(shè)備最良好的工作階段，也稱為有效壽命期。它的特點(diǎn)是故障率低而穩(wěn)定，近似為常數(shù)。這一階段的故障是隨機(jī)性質(zhì)的，與機(jī)器新舊無關(guān)。突發(fā)故障是由偶然因素，如材料缺陷、操作錯(cuò)誤以及環(huán)境因素等造成的。偶然故障不能通過延長磨合期來消除，也不能由定期更換故障件來預(yù)防，一般來說，再好的維修工作也不能消除偶然故障。偶然故障什么時(shí)候發(fā)生時(shí)無法預(yù)測(cè)的。但是，人們希望在有效壽命期內(nèi)故障率盡可能低，并且持續(xù)的時(shí)間盡可能長。因此，提高使用管理水平，適時(shí)維修以減少故障率，延長設(shè)備使用壽命是十分必要的。1.1.2設(shè)備故障發(fā)生的一般規(guī)律3.耗損故障期設(shè)備使用后期，故障率隨時(shí)間的增加而明顯增加。這是由于設(shè)備長期使用，產(chǎn)生磨損、疲勞、腐蝕、老化等造成的。防止耗損故障的唯一辦法就是在設(shè)備進(jìn)入耗損期前后及時(shí)進(jìn)行維修。這樣可以把上升的故障率降下來。如果設(shè)備故障太多，維修費(fèi)用太高而不經(jīng)濟(jì)，則只好報(bào)廢。可見，準(zhǔn)確掌握設(shè)備何時(shí)進(jìn)入耗損故障期，對(duì)維修工作具有重要意義。1.1.2設(shè)備故障發(fā)生的一般規(guī)律并不是所有設(shè)備都有三個(gè)故障階段，有的設(shè)備只有其中一個(gè)或兩個(gè)故障期，甚至有些質(zhì)量低劣的設(shè)備在早期故障后就進(jìn)入了耗損故障期。由于機(jī)件的工作條件和材質(zhì)不同，其實(shí)際故障規(guī)律不盡相同；即使符合典型故障率曲線，但其故障率曲線的長短也不一樣，這一點(diǎn)需要維修人員認(rèn)真探索、研究解決。浴盆曲線說明了設(shè)備的故障規(guī)律，按故障率隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線，可以歸納出故障有三種類型：遞減型、恒定型和遞增型。1.1.2設(shè)備故障發(fā)生的一般規(guī)律機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障的原因，有的來自設(shè)備自身缺陷的影響。有設(shè)計(jì)方面的問題，如原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、尺寸、配合、材料選擇不合理等；有零件材料缺陷的問題，如材料材質(zhì)不均勻、內(nèi)部殘余應(yīng)力過大等；有制造方面的問題，如制造過程中的機(jī)械加工、鑄鍛、熱處理、裝配、標(biāo)準(zhǔn)件等存在工藝問題；有裝配方面的問題，如零件的選配、調(diào)整不合理、安裝不當(dāng)?shù)?；還有檢驗(yàn)、試車等方面的問題。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因機(jī)械零件喪失規(guī)定的功能即稱為失效。一個(gè)零件處于下列兩種狀態(tài)之一就認(rèn)為是失效：一是不能完成規(guī)定功能；二是不能可靠和安全地繼續(xù)使用。零件的失效是導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備故障的主要原因。因此，研究零件的失效規(guī)律，找出其失效原因和采取改善措施，對(duì)減少機(jī)械故障的發(fā)生和延長機(jī)械的使用壽命有著重要意義。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因零件失效的基本形式為：磨損（磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損）、疲勞及斷裂、變形（彎曲、扭曲、壓潰）、腐蝕。機(jī)械零件失效的主要表現(xiàn)形式是零件工作配合面的磨損，它占零件損壞的比例最大。材料的腐蝕、老化等是零件工作過程中不可避免的另一類失效形式，但其比例一般要小得多。這兩種形式的失效，基本上概括了在正常使用條件下機(jī)械零件的主要失效形式。其他形式的失效，如零件疲勞斷裂、變形等雖然實(shí)際生產(chǎn)中也經(jīng)常發(fā)生，且屬于最危險(xiǎn)的失效形式，但多屬于制造、設(shè)計(jì)方面的缺陷，或者是對(duì)機(jī)器維護(hù)、使用不當(dāng)引起的。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因失效分析是指分析研究機(jī)件磨損、斷裂、變形、腐蝕等現(xiàn)象的機(jī)理或過程的特征及規(guī)律，從中找出產(chǎn)生失效的主要原因，以便采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?。失效分析的目的是為制定維修技術(shù)方案提供可靠依據(jù)，并對(duì)引起失效的某些因素進(jìn)行控制，以降低設(shè)備故障率，延長設(shè)備使用壽命。此外，失效分析也能為設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造反饋信息，為設(shè)備事故的鑒定提供客觀依據(jù)。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因1．零件的磨損總所周知，一臺(tái)機(jī)器如汽車、拖拉機(jī)，其構(gòu)成的基本單元是機(jī)件，許多零件構(gòu)成的摩擦副，如軸承、齒輪、活塞-缸筒等，它們?cè)谕饬ψ饔孟乱约盁崃Α⒒瘜W(xué)等環(huán)境因素的影響下，經(jīng)受著一定的摩擦、磨損直至最后失效，其中磨損這種故障模式，在各種機(jī)械故障中占有相當(dāng)?shù)谋戎亍Ｒ虼?，了解零件及其配合副的磨損規(guī)律是非常必要的。磨損這種故障模式屬于漸進(jìn)性故障，例如氣缸由于磨損而產(chǎn)生的故障與風(fēng)扇皮帶的斷裂、電容器被擊穿等故障不同，后者屬于突發(fā)性故障，而磨損產(chǎn)生的故障是耗損故障。使用經(jīng)驗(yàn)表明，零件磨損及配合副間隙的增長是隨使用時(shí)間的延長而增大的。零件的磨損過程基本上可以分為運(yùn)轉(zhuǎn)磨合、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因（1）運(yùn)轉(zhuǎn)磨合階段零件在裝配后開始運(yùn)轉(zhuǎn)磨合，它的磨損特點(diǎn)是在短時(shí)間內(nèi)磨損量增長較快，經(jīng)過一定的時(shí)間后趨于穩(wěn)定。它反映了零件配合副初始配合的情況。在該階段的磨損強(qiáng)度在很大程度上取決于零件表面的質(zhì)量、潤滑條件和載荷。隨著表面粗糙度的變大以及載荷的增大，在零件初始工作階段，都會(huì)加速磨損。零件配合副的間隙也由初始狀態(tài)逐步過渡到穩(wěn)定狀態(tài)。（2）正常磨損階段零件及其配合副的磨損特點(diǎn)是磨損量慢慢增長，屬于自然磨損，大多數(shù)零件的磨損量與工作時(shí)間呈線性關(guān)系，并且磨損量與使用條件和技術(shù)維護(hù)的好壞關(guān)系很大。使用保養(yǎng)得好，可以延長零件工作時(shí)間。（3）急劇磨損階段磨損強(qiáng)度急劇增加，配合間隙加劇變大，磨損量較大，破壞了零件正常的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，摩擦加劇，零件過熱，以致由于沖擊載荷出現(xiàn)噪聲和敲擊，零件強(qiáng)度進(jìn)入了極限狀態(tài)，因此達(dá)到急劇磨損臨界點(diǎn)后，不能繼續(xù)工作，否則將出現(xiàn)事故性故障。一般零件或配合副使用到一定時(shí)間就應(yīng)該采取調(diào)整、維修和更換的預(yù)防措施，來防止事故性故障發(fā)生。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因由于零件在整機(jī)中所處的位置及摩擦工況不同，以及制造質(zhì)量及其功能等原因，并不是所有零件開始時(shí)都有磨合期和使用末期的急劇磨損期，例如密封件。燃油泵的精密配件和其他一些零件，它們呈現(xiàn)不能繼續(xù)使用的不合格情況，并不是因?yàn)樵谒鼈兊哪┢诔霈F(xiàn)了急劇磨損或者事故危險(xiǎn)，而是由于它們的磨損量已經(jīng)影響到不能完成自身的功能；另外一些元件，例如電器導(dǎo)線、蓄電池、各種油管、散熱器管、油箱等，它們實(shí)際上沒有初始工作磨損較快階段。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因磨損與零件所受的應(yīng)力狀態(tài)、工作條件、潤滑條件、加工表面形貌、材料的組織結(jié)構(gòu)與性能以及環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用等一系列因素有關(guān)，若按表面破壞機(jī)理和特征來界定的話，磨損可以分為磨粒磨損、黏著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動(dòng)磨損。1.1.3設(shè)備故障發(fā)生的原因磨粒磨損也稱為磨料磨損，它是由于摩擦副的接觸表面之間存在著硬質(zhì)顆粒，或者當(dāng)摩擦副材料的一方硬度比另一方的硬度大得多時(shí)，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損現(xiàn)象。它是機(jī)械磨損的一種，特征是在接觸面上有明顯的切削痕跡。在各類磨損中，磨粒磨損約占50%左右，是十分常見且危險(xiǎn)性最嚴(yán)重的一種磨損，其磨損速率和磨損強(qiáng)度很大，致使機(jī)械設(shè)備的使用壽命大大降低，能源和材料大量消耗。根據(jù)摩擦表面所受的應(yīng)力和沖擊的不同，磨粒磨損的形式又分為鏨削式、高應(yīng)力碾碎式和低應(yīng)力擦傷式三類。（1）磨粒磨損屬于磨粒顆粒的機(jī)械作用，一種是磨粒沿摩擦表面進(jìn)行微量切削的過程；另一種是磨粒使摩擦表面層受交變接觸應(yīng)力作用，使表面層產(chǎn)生不斷變化的密集壓痕，最后由于表面疲勞而剝蝕。磨粒的來源有外界沙塵、切屑侵入、流體帶入、表面磨損產(chǎn)物、材料組織的表面硬點(diǎn)及夾雜物等。磨粒磨損的顯著特點(diǎn)是：磨損表面具有與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向平行的細(xì)小溝槽，有螺旋狀、環(huán)狀或彎曲狀細(xì)小切削及部分粉末。磨粒磨損的機(jī)理磨粒磨損是由磨粒與摩擦副表面的機(jī)械作用引起的，因而減少或消除磨粒磨損的對(duì)策可以從以下兩方面著手。首先，減少磨粒的進(jìn)入。對(duì)機(jī)械設(shè)備中的摩擦副應(yīng)阻止外界磨粒進(jìn)入并及時(shí)清除摩擦副磨合過程中產(chǎn)生的磨屑。具體措施是配備空氣濾清器及燃油、機(jī)油過濾器；增加用于防塵的密封裝置等；在潤滑系統(tǒng)中裝入吸鐵石，集屑房及油污染程度指示器；經(jīng)常清理及更換空氣、燃油、機(jī)油濾清裝置。其次，增強(qiáng)零件摩擦表面的耐磨性。一是可以選用耐磨性能好的材料；二是對(duì)于要求耐磨又有沖擊載荷作用的零件，可采用熱處理和表面處理的方法改善零件材料表面的性質(zhì)，提高表面硬度，盡可能使表面硬度超過磨粒的硬度；三是對(duì)于精度要求不太高的理念，可在工作面上堆焊耐磨合金以提高其耐磨性。減輕磨粒磨損的措施構(gòu)成摩擦副的兩個(gè)摩擦表面，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面所引起的磨損稱為黏著磨損。根據(jù)零件摩擦副表面破壞程度，黏著磨損可分為輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫以及咬死五類。（2）黏著磨損

摩擦副在重載條件下工作，因潤滑不良、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度高、摩擦等原因產(chǎn)生的熱量來不及散發(fā)，摩擦副表面產(chǎn)生極高的溫度，嚴(yán)重時(shí)表層金屬局部軟化或熔化，材料表面強(qiáng)度降低，使承受高壓的表面凸起部分相互黏著，繼而在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中被撕裂下來，使材料從強(qiáng)度低的表面上轉(zhuǎn)移到材料強(qiáng)度高的表面上，造成摩擦副的災(zāi)難性破壞，如咬死或劃傷。黏著磨損機(jī)理首先，控制摩擦副的表面狀態(tài)。摩擦表面越潔凈、光滑，表面粗糙度過分小，越易發(fā)生黏著磨損。金屬表面經(jīng)常存在吸附膜，當(dāng)有塑性變形后，金屬滑移，吸附膜被破壞，或者溫度升高達(dá)到100-200℃時(shí)吸附膜也會(huì)破壞，這些都容易導(dǎo)致黏著磨損的發(fā)生。為了減少黏著磨損，應(yīng)根據(jù)其載荷、溫度、速度等工作條件，選用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?，或在潤滑劑中加入添加劑等，以建立必要的潤滑條件。而大氣中的氧通常會(huì)在金屬表面形成一層保護(hù)性氧化膜，也能防止金屬直接接觸和發(fā)生黏著，有利于減少摩擦和磨損。其次，采取措施控制摩擦副表面的材料成分與金相組織。材料成分和金相組織相近的兩種金屬材料之間最容易發(fā)生黏著磨損，這是因?yàn)閮赡Σ粮北砻娴牟牧闲纬晒倘荏w或金屬間化合物的傾向強(qiáng)烈。因此，作為摩擦副的材料應(yīng)當(dāng)是形成固溶體傾向最小的兩種材料，即應(yīng)當(dāng)選用不同材料成分和晶體結(jié)構(gòu)的材料。在摩擦副的一個(gè)表面上覆蓋鉛、錫、銀、銅等金屬或者軟的合金可以提高抗黏著磨損的能力，如經(jīng)常用巴氏合金、鋁青銅等作為軸承襯的表面材料，可提高其抗黏著磨損的能力，鋼與鑄鐵配對(duì)的抗黏著性能也不錯(cuò)。第三，改善熱傳遞條件。通過選用導(dǎo)熱性能好的材料，對(duì)摩擦副進(jìn)行冷卻降溫或采取適當(dāng)?shù)纳岽胧?，以降低摩擦副相?duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的溫度，保持摩擦副的表面強(qiáng)度。減少黏著磨損的措施疲勞磨損是摩擦副材料表面上局部區(qū)域在循環(huán)接觸應(yīng)力周期性的作用下產(chǎn)生疲勞裂紋而發(fā)生材料微粒脫落的現(xiàn)象。根據(jù)摩擦副之間的接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，可將疲勞磨損分為滾動(dòng)接觸疲勞磨損和滑動(dòng)接觸疲勞磨損兩種形式。（3）疲勞磨損疲勞磨損的過程就是裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展、微粒形成和脫落的破壞過程。磨粒磨損和黏著磨損都與摩擦副表面直接接觸有關(guān)，有潤滑劑將摩擦兩表面分隔開，則這兩類磨損機(jī)理就不起作用。對(duì)于疲勞磨損，即使摩擦表面間存在潤滑劑，并不直接接觸，也可能發(fā)生，這是因?yàn)槟Σ帘砻嫱ㄟ^潤滑油膜傳遞而承受很大的應(yīng)力。疲勞磨損與磨粒磨損和黏著磨損不同，它不是一開始就發(fā)生的，而是應(yīng)力經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后發(fā)生微粒脫落，以致摩擦副失去工作能力。根據(jù)裂紋產(chǎn)生的位置，疲勞磨損的機(jī)理有如下兩種情況。疲勞磨損機(jī)理滾動(dòng)接觸疲勞磨損：滾動(dòng)軸承、傳動(dòng)齒輪等有相對(duì)滾動(dòng)摩擦副表面間出現(xiàn)深淺不同的針狀、痘斑狀凹坑（深度在0.1～0.2mm以下）或較大面積的微粒脫落，都是由滾動(dòng)接觸疲勞磨損造成的，又稱為點(diǎn)蝕或痘斑磨損?；瑒?dòng)接觸疲勞磨損：兩滑動(dòng)接觸物體在距離表面下0．786b處（b為平面接觸區(qū)的半寬度）切應(yīng)力最大，該處塑性變形最劇烈，在周期性載荷作用下的反復(fù)變形會(huì)使材料表面出先局部強(qiáng)度弱化，并在該處首先出現(xiàn)裂紋。在滑動(dòng)摩擦力引起的切應(yīng)力和法向載荷引起的切應(yīng)力疊加作用下，使最大切應(yīng)力從0．786b處向表面深處移動(dòng)，形成滑動(dòng)疲勞磨損，剝落層深度一般為0.2～0.4mm.減少或消除疲勞磨損的對(duì)策就是控制影響裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的因素，主要有以下兩方面。合理選擇材質(zhì)和熱處理：鋼中非金屬夾雜物的存在易引起應(yīng)力集中，這些夾雜物的邊緣最易形成裂紋，從而降低材料的接觸疲勞壽命。材料的組織狀態(tài)、內(nèi)部缺陷等對(duì)磨損也有重要的影響，通常，晶粒細(xì)小、均勻，碳化物成球狀且均勻分布，均有利于提高滾動(dòng)接觸疲勞壽命，在未溶解的碳化物狀態(tài)相同的條件下，馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0．4％～0．5％左右時(shí)，材料的強(qiáng)度和韌性配合較佳，接觸疲勞壽命高。對(duì)未溶解的碳化物，通過適當(dāng)熱處理，硬度在一定范圍內(nèi)增加，其接觸疲勞抗力也將隨之增大。例如，軸承鋼表面硬度為62HRC左右時(shí)，其抗疲勞磨損能力最大；對(duì)傳動(dòng)齒輪的齒面，硬度在58～62HRC范圍內(nèi)最佳。此外，兩接觸滾動(dòng)體表面硬度匹配也很重要，例如滾動(dòng)軸承中，以滾道和滾動(dòng)元件的硬度相近，或者滾動(dòng)元件比滾道硬度高出10％為宜。合理選擇表面粗糙度：實(shí)踐表明，適當(dāng)減小表面粗糙度值是提高抗疲勞磨損能力的有效途徑．例如，將動(dòng)軸承的表面相糙度值從Ra0.40μm減小到Ra0.20μm時(shí)，壽命可提高2～3倍；從Ra0.20μm減小到Ra0.10μm時(shí)，壽命可提高1倍：而減小到Ra0.05μm以下則對(duì)壽命的提高影響甚小，表面粗糙度要求的高低與表面承受的接觸應(yīng)力有關(guān)，通常接觸應(yīng)力大或表面硬度高時(shí)，均要求表面粗糙度值要小。此外，表面應(yīng)力狀態(tài)、配合精度的高低、潤滑油的性質(zhì)等都會(huì)對(duì)疲勞磨損的速度產(chǎn)生影響，通常，表面應(yīng)力過大、配合間隙過小或過大、潤滑油在使用中產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)等都會(huì)加劇疲勞磨損。

減少成消除疲勞磨損的對(duì)策

①腐蝕磨損的機(jī)理運(yùn)動(dòng)副在摩擦過程中，金屬同時(shí)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬表面產(chǎn)生腐蝕物并剩落，這種現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。它是腐蝕與機(jī)械磨損相結(jié)合而形成的一種磨損現(xiàn)象，因此腐蝕磨損的機(jī)理與磨粒磨損、黏著磨損和疲勞磨損的機(jī)理不同，它是一種極為復(fù)雜的磨損過程，經(jīng)常發(fā)生在高溫或潮濕的環(huán)境中，更容易發(fā)生在有酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)的條件下，根據(jù)腐蝕介質(zhì)及材料性質(zhì)的不同，通常將腐蝕磨損分為氧化磨損和特殊介質(zhì)中的腐蝕磨損兩大類。（4）腐蝕磨損氧化磨損：在摩擦過程中，摩擦表面在空氣中的氧或潤滑劑中的氧的作用下所生成的氧化膜很快被機(jī)械摩擦去除的磨損形式稱為氧化磨損。工業(yè)中應(yīng)用的金屬絕大多數(shù)都能被氧化而生成表面氧化膜，這些氧化膜的性質(zhì)對(duì)磨損有著重要的影響。若金屬表面生成致密完整、與基體結(jié)合牢固的氧化膜，且膜的耐磨性能很好，則磨損輕微；若膜的耐磨性不好則磨損嚴(yán)重。例如，鋁和不銹鋼都易形成氧化膜，但鋁表面氧化膜的耐磨性不好，不銹鋼表面氧化膜的耐磨性好，因此不銹鋼具有的抗氧化磨損能力比鋁更強(qiáng)。

特殊介質(zhì)中的腐蝕磨損：在摩擦過程中，環(huán)境中的酸、堿等電解質(zhì)作用于摩擦表面上所形成的腐蝕產(chǎn)物迅速被機(jī)械摩擦所除去的磨損形式稱為特殊介質(zhì)中的腐蝕損。這種磨損的機(jī)理與氧化磨損相似，但磨損速率較氧化磨損高得多。介質(zhì)的性質(zhì)、環(huán)境溫度、腐蝕產(chǎn)物的強(qiáng)度、附著力等都對(duì)磨損速率有重要影響。這類腐蝕磨損出現(xiàn)的概率很高，如流體輸送泵，當(dāng)其輸送帶腐蝕性的流體，尤其是含有固體顆粒的流體時(shí)，與流體有接觸的部位都會(huì)受到腐蝕磨損。

首先，通過合理選擇材質(zhì)和對(duì)表面進(jìn)行抗氧化處理，可以選擇含鉻、鎳、鉬、等成分的鋼材，提高運(yùn)動(dòng)副表面的抗氧化磨損能力?；蛘邔?duì)運(yùn)動(dòng)副表面進(jìn)行噴丸、滾壓等強(qiáng)化處理，或者對(duì)表面進(jìn)行陽極化處理等，使金屬表面生成致密的組織或氧化膜，提高其抗氧化磨損能力。

其次，對(duì)于特定介質(zhì)作用下的腐蝕磨損，可以通過控制腐蝕性介質(zhì)的形成條件，選用合適的耐磨材料以及改變腐蝕性介質(zhì)的作用方式來減輕腐蝕磨損速率。減少腐蝕磨損的對(duì)策兩個(gè)固定接觸表面由于受相對(duì)小振幅振動(dòng)而產(chǎn)生的磨損稱為微動(dòng)磨損，主要發(fā)生在相對(duì)靜止的零件結(jié)合面上，例如鍵連接表面、過盈或過渡配合表面、機(jī)體上用螺栓連接和鉚釘連接的表面等，因而往往易被忽視。

微動(dòng)磨損的主要危害是使配合精度下降，過盈配合部件的過盈量下降甚至松動(dòng)，連接件松動(dòng)乃至分離，嚴(yán)重者還會(huì)引起事故。微動(dòng)磨損還易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致連接件疲勞斷裂。

（5）微動(dòng)磨損微動(dòng)磨損是一種兼有磨粒磨損、黏著磨損和氧化磨損的復(fù)合磨損形式。微動(dòng)磨損通常集中在局部范圍內(nèi)，接觸應(yīng)力使結(jié)合表面的微凸體產(chǎn)生塑性變形，并發(fā)生金屬的黏著；黏著點(diǎn)在外界的小振幅振動(dòng)反復(fù)作用下被剪切，黏附金屬脫落，剪切處表面波氧化；兩結(jié)合表面水遠(yuǎn)不脫離接觸，磨損產(chǎn)物不易往外排除，磨屑在結(jié)合表面因振動(dòng)而起著磨粒的作用，所以微動(dòng)磨損兼有黏著磨損、氧化磨損和磨粒磨損的作用。微動(dòng)磨損的機(jī)理a．改善材料性能b．控制載荷和增加預(yù)應(yīng)力

c．控制振幅d．合理控制溫度

e．選擇合適的潤滑劑影響磨損的因素是十分復(fù)雜的，主要有幾個(gè)方面，即材料性能、接觸表面的幾何形貌、運(yùn)動(dòng)副的裝配質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)狀態(tài)以及摩擦環(huán)境，每一個(gè)方面有都包含很多具體內(nèi)容。需要特別指出的是，并不是任何磨損過程的控制都必須全面考慮這些因素，對(duì)于給定的磨損條件而言，有的因素很重要，必須考慮，但有的因素卻可能并不重要甚至無關(guān)。正確選材對(duì)控制零件的磨損，保證產(chǎn)品質(zhì)量是十分重要的。正確選材的第一步必須對(duì)零件的工作條件及環(huán)境有詳細(xì)的了解，在此基礎(chǔ)上，確定對(duì)該零件的總的性能要求。以滑動(dòng)軸承為例，作為機(jī)械零件，它必須具有一定的強(qiáng)度、一定的塑性、具有可加工性、成本低廉等，這些都屬于對(duì)機(jī)械零件的一般要求。然而，作為滑動(dòng)軸承，它還應(yīng)具有合適的硬度、較好的導(dǎo)熱性等，這是對(duì)滑動(dòng)軸承非摩擦學(xué)性能中的特殊要求.關(guān)于摩擦因數(shù)，在有些情況下是必須特別加以考慮的，如剎車裝置、夾緊裝置及一些傳動(dòng)裝置中。一般情況下，摩擦因數(shù)確定了系統(tǒng)的動(dòng)力性能、材料表面的應(yīng)力、表面溫度及系統(tǒng)所要求的功率。至于磨損率，它直接影響零件的使用壽命，在選材考慮中的重要地位是顯而易見的。要特別強(qiáng)調(diào)的是，不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的磨損機(jī)理可能很不相同，要使不同磨損機(jī)理或磨損類型的磨損率減少，對(duì)材料性能的要求是不完全相同的，因此在選擇磨損件材料時(shí)，非常重要的一點(diǎn)是，必須首先確定占主導(dǎo)地位的是何種磨損機(jī)制。零件的腐蝕損傷是指金屬材料與周圍介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)造成的表面材料損耗、表面質(zhì)量破環(huán)、內(nèi)部品體結(jié)構(gòu)損傷，最終導(dǎo)致零件失效的現(xiàn)象。金屬零件的腐蝕損傷具有以下特點(diǎn)：損傷總是由金屬表層開始，表面常常有外形變化，如出現(xiàn)凹坑、斑點(diǎn)、潰破等；被破壞的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘驓溲趸锏然衔?，形成的腐蝕物部分附著在金屬表面上，如鋼板生銹表面附著一層氧化鐵。2.零件的腐蝕

按金屬與介質(zhì)作用機(jī)理，機(jī)械零件的腐蝕損傷可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類。

①機(jī)械零件的化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是指金屬和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，在這一腐蝕過程中不產(chǎn)生電流，介質(zhì)是非導(dǎo)電的?；瘜W(xué)腐蝕的介質(zhì)一般有兩種形式，一種是氣體腐蝕，指在干燥空氣、高溫氣體等介質(zhì)中的腐蝕；另一種是非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，指在有機(jī)液體、汽油和潤滑油等介質(zhì)中的腐蝕，它們與金屬接觸時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成表面膜，在不斷脫落又不斷生成的過程中使零件腐蝕的。

大多數(shù)金屬在室溫下的空氣中就能自發(fā)地氧化，但在表面形成氧化物層之后，如能有效地隔離金屬與介質(zhì)間的物質(zhì)傳遞，就成為保護(hù)膜：如果氧化物層不能有效阻止氧化反應(yīng)的進(jìn)行，那么金屬將不斷地被氧化而受到腐蝕損傷。

②金屬零件的電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是金屬與電解質(zhì)物質(zhì)接觸時(shí)產(chǎn)生的腐蝕，大多數(shù)金屬的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)是，引起腐蝕的介質(zhì)是具有導(dǎo)電性的電解質(zhì)，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍而且要強(qiáng)烈得多。

腐蝕損傷的類型①正確選材根據(jù)環(huán)境介質(zhì)和使用條件，選擇合適的耐腐蝕材料②合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量使整個(gè)部位的所有條件均勻一致，做到結(jié)構(gòu)合理，外形簡化，表面粗糙度合適，應(yīng)避免電位差很大的金屬材料相互接觸，還應(yīng)避免結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中、熱應(yīng)力及流體停滯和聚集的結(jié)構(gòu)以及局部過熱等現(xiàn)象。

③覆蓋保護(hù)層在金屬表面上覆蓋耐腐蝕的金屬保護(hù)層.④電化學(xué)保護(hù)⑤添加緩蝕劑⑥改變環(huán)境條件這種方法是將環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)去掉，如采用強(qiáng)制通風(fēng)、除濕、除二氧化硫等有害氣體，以減少腐蝕損傷。減少或消除機(jī)械零件腐蝕損傷的對(duì)策

斷裂是指零件在某些因素經(jīng)歷反復(fù)多次的應(yīng)力或能量負(fù)荷循環(huán)作用后才發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。零件斷裂后形成的表面稱為斷口。斷裂的類型很多，與斷裂的原因密切相關(guān)，工程中分為五種類型。

3.零件的斷裂

①過載斷裂當(dāng)外力超過了零件危險(xiǎn)截面所能承受的極限應(yīng)力時(shí)發(fā)生的斷裂。其斷口特征與材料拉伸試驗(yàn)斷口形貌類似。對(duì)鋼等韌性材料在斷裂前有明顯的塑性變形，斷口有頸縮現(xiàn)象，呈杯錐狀，稱韌性斷裂；分析失效原因應(yīng)從設(shè)計(jì)、材質(zhì)、工藝、使用載荷、環(huán)境等角度考慮問題。對(duì)鑄鐵等脆性材料，斷裂前幾乎無塑性變形，發(fā)展速度極快，斷口平齊光亮，且與正應(yīng)力垂直，稱脆性斷裂；由于發(fā)生脆性斷裂之前無明顯的預(yù)兆，事故的發(fā)生具有突然性，因此是一種非常危險(xiǎn)的斷裂破壞形式。目前，關(guān)于斷裂的研究主要集中在脆性斷裂上。

②腐蝕斷裂零件在有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中承受低于抗拉強(qiáng)度的交變應(yīng)力作用，經(jīng)過一定時(shí)間后產(chǎn)生的斷裂。斷口的宏觀形貌呈現(xiàn)脆性特征，即使是韌性材料也如此。裂紋源常常發(fā)生在表面而且呈多發(fā)源。在斷口上可看到腐蝕特征。

③低應(yīng)力脆性斷裂一種是零件制造工藝不正確或使用環(huán)境溫度低，使材料變脆，在低應(yīng)力下發(fā)生脆斷，常見的有鋼材回火脆斷和低溫下脆斷；另一種是由于氫的作用，零件在低于材料屈服極限的應(yīng)力作用下導(dǎo)致的氫脆斷裂，氫脆斷裂的裂源在次表層，裂紋源不是一點(diǎn)而是一小片，裂紋擴(kuò)展區(qū)呈氧化色顆粒狀，與斷裂區(qū)成鮮明對(duì)比，斷口宏觀上平齊。

④蠕變斷裂金屬零件在長時(shí)間的恒溫、恒應(yīng)力作用下，即使受到小于材料屈服極限的應(yīng)力作用，也會(huì)隨著時(shí)間的延長，而緩慢產(chǎn)生塑性變形，最后導(dǎo)致零件斷裂。在蠕變斷裂口附近有較大變形，并有許多裂紋，多為沿晶斷裂，斷口表面有氧化膜，有時(shí)還能見到蠕變孔洞。

⑤疲勞斷裂金屬零件經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)載荷或交變應(yīng)力作用后引發(fā)的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。在機(jī)械零件的斷裂失效中，疲勞斷裂占很大的比重，約為50％～80％。軸、齒輪、內(nèi)燃機(jī)連桿等都承受交變載荷，若發(fā)生斷裂多半為疲勞斷裂。

疲勞斷裂斷口的宏觀特征明顯分為三個(gè)區(qū)域，即疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)破斷區(qū)。疲勞源區(qū)是疲勞裂紋最初形成的地方，它一般總是發(fā)生在零件的表面，但若材料表面進(jìn)行了強(qiáng)化或內(nèi)部有缺陷，也在皮下或內(nèi)部發(fā)生；疲勞源區(qū)往往是一表面光滑細(xì)潔、貝紋線不明顯的狹小區(qū)域。疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)最明顯的特征是常常呈現(xiàn)宏觀的疲勞弧帶和微觀的疲勞紋，疲勞弧帶大致以疲勞源為核心，似水波形式向外擴(kuò)展，形成許多同心圓或同心弧帶，其方向與裂紋擴(kuò)展方向相垂直。瞬時(shí)破斷區(qū)是當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸時(shí)發(fā)生的快速破斷區(qū)，其宏觀特征與靜載拉伸斷口中快速破斷的放射區(qū)及剪切唇相同。通過對(duì)斷裂零件斷口形貌的研究，推斷出斷裂的性質(zhì)和類型，找出破壞原因，以便采取預(yù)防措施。

零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中，根據(jù)環(huán)境介質(zhì)、溫度、負(fù)載性質(zhì)合理選擇材料。通過表面強(qiáng)化處理可大大提高零件疲勞壽命，適當(dāng)?shù)谋砻嫱繉涌煞乐闺s質(zhì)造成的脆性斷裂。在對(duì)某些材料進(jìn)行熱處理時(shí)，在爐中通入保護(hù)氣體可大大改善其性能。要正確安裝，防止產(chǎn)生附加應(yīng)力與振動(dòng)，對(duì)重要零件應(yīng)防止碰傷拉傷；同時(shí)應(yīng)注意正確使用，保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，防止腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，防止零件各部分溫差過大，如有些設(shè)備在冬季生產(chǎn)時(shí)需先低速空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待各部分預(yù)熱以后才能負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)械設(shè)備在作業(yè)過程中，由于受力的作用，使零件的尺寸或形狀產(chǎn)生改變的現(xiàn)象稱為變形，過量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷性斷裂的明顯征兆。有的機(jī)械零件因變形引起結(jié)合零件出現(xiàn)附加載荷、加速磨損或影響各零部件間的相互關(guān)系，甚至造成斷裂等災(zāi)難性后果。例如，各類傳動(dòng)軸的彎曲變形、橋式起重機(jī)主梁下繞曲或扭曲、汽車大梁的扭曲變形、缸體或變速箱殼等基礎(chǔ)零件發(fā)生變形等，相互間位置精度就會(huì)道到破壞：當(dāng)變形量超過允許極限時(shí)，將喪失規(guī)定的功能。4.零件的變形①金屬的彈性變形彈性變形是指金屬在外力去除后能完全恢復(fù)的那部分變形。彈性變形的機(jī)理，是晶體中的原子在外力作用下偏離了原來的平衡位置，使原子間距發(fā)生變化，從而造成晶格的伸縮或扭曲。因此，彈性變形量很小，一般不超過材料原來長度的0.10％一1.0％。面且金屬在彈性變形范圍內(nèi)符合虎克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比。許多金屬材料在低于彈性極限應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生滯后彈性變形。在一定大小應(yīng)力的作用下，試樣將產(chǎn)生一定的平衡應(yīng)變。但該平衡應(yīng)變不是在應(yīng)力作用的一瞬間產(chǎn)生，而需要應(yīng)力持續(xù)充分的時(shí)間后才會(huì)完全產(chǎn)生。應(yīng)力去除后平衡變形也不是在一瞬間完全消失，而是需經(jīng)充分時(shí)間后才完全消失。材料發(fā)生彈性滯后變形時(shí)，平衡應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象稱為彈性滯后現(xiàn)象，簡稱彈性后效。曲軸等經(jīng)過冷校直的零件，經(jīng)過一段時(shí)間后又發(fā)生彎陷，這種現(xiàn)象就是彈性后效所引起的。消除彈性后效的辦法是長時(shí)間的回火，一般鋼件的回火溫度為300～450℃。在金屬零件使用過程中，若產(chǎn)生超過設(shè)計(jì)允許的超量彈性變形，則會(huì)影響零件正常工作，例如，傳動(dòng)軸工作時(shí)，超量彈性變形會(huì)引起軸上齒輪嚙合狀況惡化，影響齒輪和支承它的滾動(dòng)軸承的工作壽命；機(jī)床導(dǎo)軌或主軸超量彈性變形，會(huì)引起加工精度降低甚至不能滿足加工精度要求。因此，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中防止超量彈性變形是十分必要的。（1）零件變形的類型塑性變形是指金屬在外力去除后，不能恢復(fù)的那部分永久變形。實(shí)際使用的金屬材料，大多數(shù)是多晶體，且大部分是合金。由于多晶體有晶界的存在，各晶粒位向的不同以及合金中溶質(zhì)原子和異相的存在，不但使各個(gè)晶粒的變形互相阻礙和制約，而且會(huì)嚴(yán)重阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)。因此，多晶體的變形抗力比單晶體高，而且使變形復(fù)雜化。由此可見，晶粒愈細(xì)，則單位體積內(nèi)的晶界愈多，因而塑性變形抗力也愈大，即強(qiáng)度愈高。金屬材料經(jīng)塑性變形后，會(huì)引起組織結(jié)構(gòu)和性能的變化。較大的塑性變形，會(huì)使多晶體的各向同性遭到破壞，而表現(xiàn)出各向異性，也會(huì)使金屬產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。同時(shí)，由于晶粒位向差別和晶界的封鎖作用，多晶體在塑性變形時(shí)，各個(gè)晶粒及同一晶粒內(nèi)部的變形是不均勻的。因此，外力去除后各晶粒的彈性恢復(fù)也不一樣，因而在金屬中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或殘余應(yīng)力。另外，塑性變形使原子活潑能力提高，造成金屬的耐腐蝕性下降。塑性變形導(dǎo)致機(jī)械零件各部分尺寸和外形的變化，將引起一系列不良后果。例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，甚至使主軸不能工作。零件的局部塑性變形雖然不像零件的整體塑性變形那樣明顯引起失效。但也是引起零件失效的重要形式。如鍵連接、花鍵連接、擋塊和銷釘?shù)?，由于靜壓力作用，通常會(huì)引起配合的一方或雙方的接觸表面擠壓而產(chǎn)生局部塑性變形，隨著擠壓變形的增大，特別是那些能夠反向運(yùn)動(dòng)的零件將引起沖擊，使原配合關(guān)系破壞的過程加劇，從而導(dǎo)致機(jī)械零件失效。②金屬的塑性變形

①工作應(yīng)力②工作溫度③殘余內(nèi)應(yīng)力④材料內(nèi)部缺陷（2）引起零件變形的原因使用中的零件，變形是不可避免的，因此在進(jìn)行設(shè)備大修時(shí)不能只檢查配合面的磨損情況，對(duì)于相互位置精度也必須認(rèn)真檢查和修復(fù)，尤其對(duì)第一次大修機(jī)械設(shè)備的變形情況更要注意檢查、修復(fù)，因?yàn)榱慵趦?nèi)應(yīng)力作用下的變形，通常在12～20個(gè)月內(nèi)完成。

實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)械零件的變形是不可避免的。引起變形的原因是多方面的，因此減輕變形危害的措施也應(yīng)從設(shè)計(jì)、加工、修理、使用等多方面來考慮。在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸、修理等問題。因此要注意正確選材，注意材料的工藝性能。如鑄造的流動(dòng)性、收縮性、鍛造的可鍛性、焊接的冷裂、機(jī)加工的可切削性等。選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，合理布置零部件，改善零件的受力狀況。如避免尖角、棱角，將其改為圓角、倒角，厚薄懸殊的部分可開工藝孔或加厚太薄的部位安排好孔洞位置，把盲孔改為通孔；形狀復(fù)雜的零件盡可能采用組合結(jié)構(gòu)、鑲拼結(jié)構(gòu)等。在加工中要采取一系列工藝措施來防止和減少變形。例如對(duì)毛坯進(jìn)行時(shí)效處理，以消除其殘余內(nèi)應(yīng)力。在制定機(jī)械零件加工工藝規(guī)程時(shí)，要在工序、工步的安排以及工藝裝備和操作上采取減小變形的工藝措施。例如，按照粗、精加工分開的原則，在粗、精加工中間留出一段存放時(shí)間，以利于消除內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械零件在加工和修理過程中要減少基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，盡量保留工藝基準(zhǔn)留給維修時(shí)使用，減少維修加工中因基準(zhǔn)不統(tǒng)一而造成的誤差。對(duì)于經(jīng)過熱處理的零件來說，注意預(yù)留加工余量、調(diào)整加工尺寸、預(yù)加變形非常必要。在知道零件的變形規(guī)律之后，可預(yù)先加以反向變形量，經(jīng)熱處理后兩者抵消；也可預(yù)加應(yīng)力或控制應(yīng)力的產(chǎn)生和變化，使最終變形量符合要求，達(dá)到減少變形的目的。加強(qiáng)設(shè)備管理，嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢查和維護(hù)，避免超負(fù)荷運(yùn)行和局部高溫。還應(yīng)注意正確安裝設(shè)備，精密機(jī)床不能用于粗加工，合理存放備品備件等。機(jī)械設(shè)備在使用過程中受到種種因素作用，逐漸損壞或老化，以致發(fā)生故障甚至失去應(yīng)有的功能，因此在使用過程中應(yīng)注意設(shè)備工作環(huán)境的粉塵、腐蝕情況，以及自然環(huán)境因素和設(shè)備承受的載荷情況。同時(shí)，設(shè)備使用過程中的維護(hù)與管理水平，在很大程度上決定著設(shè)備的故障率。使用過程中的人為因素，包括未遵守制造和修理的技術(shù)規(guī)程、保管運(yùn)輸不當(dāng)、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)、操作者的技術(shù)水平和熟練程度未達(dá)到規(guī)范等。因此，需要通過建立合理的維修保養(yǎng)制度，制訂技術(shù)操作規(guī)程，嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)，加強(qiáng)人員培訓(xùn)等方法，以消除不利的影響，減少故障發(fā)生，延長機(jī)器使用壽命。機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是指利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和儀器，根據(jù)機(jī)械設(shè)備外部信息參數(shù)的變化來判斷機(jī)器內(nèi)部的工作狀態(tài)或機(jī)械結(jié)構(gòu)的損傷狀況，確定故障的性質(zhì)、程度、類別和部位，預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢(shì)，并研究故障產(chǎn)生的機(jī)理。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是近年來國內(nèi)外發(fā)展較快的一門新興學(xué)科，它所包含的內(nèi)容比較廣泛，請(qǐng)如機(jī)械狀態(tài)量（力、位移、振動(dòng)、噪聲、溫度、壓力和流量等）的監(jiān)測(cè)，狀態(tài)特征參數(shù)變化的辨識(shí)，機(jī)械產(chǎn)生振動(dòng)和損傷時(shí)的原因分析、振源判斷、故障預(yù)防，機(jī)械零部件使用期間的可靠性分析和剩余壽命估計(jì)等，都屬于機(jī)械故障診斷的范疇。1.2故障診斷機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是保障設(shè)備安全運(yùn)行的基本措施之一，其實(shí)質(zhì)是了解和掌握設(shè)備在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備的可靠性，確定其整體或局部是正常還是異常。它能對(duì)設(shè)備故障的發(fā)展作出早期預(yù)報(bào)，對(duì)出現(xiàn)故障的原因、部位、危險(xiǎn)程度等進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，預(yù)報(bào)故障的發(fā)展趨勢(shì)，迅速地查尋故障源，提出對(duì)策建議，并針對(duì)具體情況迅速地排除故障，避免或減少事故的發(fā)生。從設(shè)備診斷技術(shù)的起源與發(fā)展來看，設(shè)備診斷技術(shù)的目的應(yīng)是“保證可靠地、高效地發(fā)揮設(shè)備應(yīng)有的功能”。這包含了三點(diǎn)：一是保證設(shè)備無故障，工作可靠；二是保證物盡其用，設(shè)備要發(fā)揮其最大的效益；三是保證設(shè)備在將有故障或已有故障時(shí)，能及時(shí)診斷出來，正確地加以維修，以減少維修時(shí)間，提高維修質(zhì)量，節(jié)約維修費(fèi)用，應(yīng)使重要的設(shè)備能按其狀態(tài)進(jìn)行維修，即視情維修或預(yù)知維修，改革目前按時(shí)維修的體制。應(yīng)該指出，設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)為設(shè)備維修服務(wù)，可視為設(shè)備維修技術(shù)的內(nèi)容，但它絕不僅限于為設(shè)備維修服務(wù)，正如前兩點(diǎn)所示，它還應(yīng)保證設(shè)備能處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，這意味著它還應(yīng)為設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行服務(wù)。例如，它應(yīng)能保證動(dòng)力設(shè)備具有良好的抗振、消振、減振能力，具有良好的出力能力等。還應(yīng)指出，故障是指設(shè)備喪失其規(guī)定的功能。顯然，故障不等于失效，更不等于損壞，失效與損壞是嚴(yán)重的故障。設(shè)備診斷技術(shù)的最根本的任務(wù)是通過測(cè)取設(shè)備的信息來識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)，因?yàn)橹挥凶R(shí)別了設(shè)備的有關(guān)狀態(tài)，才有可能達(dá)到設(shè)備診斷的目的。概括起來，對(duì)于設(shè)備的診斷，一是防患于未然，早期診斷；二是診斷故障，采取措施。具體講，設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)包括以下五方面內(nèi)容。①正確選擇與測(cè)取設(shè)備有關(guān)狀態(tài)的特征信號(hào)。顯然，所測(cè)取的信號(hào)應(yīng)該包含設(shè)備有關(guān)狀態(tài)的信息。②正確地從特征信號(hào)中提取設(shè)備有關(guān)狀態(tài)的有用信息。一般來講，從特征信號(hào)來直接判明設(shè)備狀態(tài)的有關(guān)情況，查明故障的有無是比較難的，還需要根據(jù)相關(guān)理論、信號(hào)分析理論、控制理論等提供的理論與方法，加上試驗(yàn)研究，對(duì)特征信號(hào)加以處理，提取有用的信息，才有可能判明設(shè)備的有關(guān)狀態(tài)。③根據(jù)征兆正確地進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)診斷。一般來講，還不能直接采用征兆來進(jìn)行設(shè)備的故障診斷、識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)。這時(shí)，可以采用多種的模式識(shí)別理論與方法，對(duì)征兆加以處理，構(gòu)成判別準(zhǔn)則，進(jìn)行狀態(tài)的識(shí)別與分類。顯然，狀態(tài)診斷這一步是設(shè)備診斷重點(diǎn)所在。當(dāng)然，這絕不表明設(shè)備診斷的成敗只取決于狀態(tài)診斷這一步，特征信號(hào)與征兆的獲取正確與否，應(yīng)該是能否進(jìn)行正確的狀態(tài)診斷的前提。④根據(jù)征兆與狀態(tài)正確地進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)分析。當(dāng)狀態(tài)為有故障時(shí)，則應(yīng)采用有關(guān)方法進(jìn)一步分析故障位置、類型、性質(zhì)、原因與趨勢(shì)等。例如，故障樹分析是分析故障原因的一種有效方法，當(dāng)然，故障的原因往往是次一級(jí)的故障，如軸承燒壞是故障，其原因是輸油管不輸油，不輸油是因油管堵塞，后者是因?yàn)V油器失效等，這些原因就可稱為第二、三、四級(jí)故障。正因?yàn)楣收系脑蚩赡苁谴渭?jí)故障，從而有關(guān)的狀態(tài)診斷方法也可用于狀態(tài)分析。⑤根據(jù)狀態(tài)分析正確地作出決策。干預(yù)設(shè)備及其工作進(jìn)程，以保證設(shè)備可靠、高效地發(fā)揮其應(yīng)有功能，達(dá)到設(shè)備診斷的目的。干預(yù)包括人為干預(yù)和自動(dòng)干預(yù)，即包括調(diào)整、修理、控制、自診斷等。應(yīng)當(dāng)指出，實(shí)際上往往不能直接識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)，因此事先要建立同狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)模式，由征兆所作出的判別準(zhǔn)則，此時(shí)是同基準(zhǔn)模式相聯(lián)系來對(duì)狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別與分類的。故障診斷技術(shù)方法有多種分類形式，具體如下：1．功能診斷和運(yùn)行診斷2．定期診斷和連續(xù)監(jiān)控3．直接診斷和間接診斷4．常規(guī)工況診斷和特殊工況診斷5.在線診斷和離線診斷6.精密診斷與簡易診斷

在工業(yè)領(lǐng)域普遍存在的振動(dòng)是衡量設(shè)備狀態(tài)的重要指標(biāo)之一，當(dāng)機(jī)械內(nèi)部發(fā)生異常時(shí)，設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)加劇的現(xiàn)象。振動(dòng)診斷就是以系統(tǒng)在某種激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)作為診斷信息的來源，通過對(duì)所測(cè)得的振動(dòng)參量（振動(dòng)位移、速度、加速度）進(jìn)行各種處理，借助一定的識(shí)別策略，對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)作出判斷，進(jìn)而對(duì)于有故障的設(shè)備給出故障部位、故障程度以及故障原因等方面的信息。由于振動(dòng)診斷具有診斷結(jié)果準(zhǔn)確可靠，便于實(shí)時(shí)診斷等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而它成為應(yīng)用最廣泛、最普遍的診斷技術(shù)之一。特別是近年來，隨著振動(dòng)信號(hào)采集、傳輸以及分析用儀器技術(shù)性能的提高，更進(jìn)一步地促進(jìn)了振動(dòng)診斷技術(shù)在機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用。1.2.1振動(dòng)診斷技術(shù)從物理意義上來說，機(jī)械振動(dòng)是指物體在平衡位置附近作往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中常遇到的振動(dòng)有：周期振動(dòng)、非周期振動(dòng)、窄帶隨機(jī)振動(dòng)和寬帶隨機(jī)振動(dòng)，以及其中集中振動(dòng)的組合。周期振動(dòng)和非周期振動(dòng)屬確定性振動(dòng)范圍，由簡諧振動(dòng)及簡諧振動(dòng)的疊加構(gòu)成。振幅、頻率和相位是描述機(jī)械振動(dòng)的3個(gè)基本要素。描述機(jī)械振動(dòng)的3個(gè)特征量是位移、速度和加速度。對(duì)于機(jī)電設(shè)備的振動(dòng)診斷而言，可測(cè)量的幅值參數(shù)有位移、速度和加速度。振動(dòng)測(cè)量參數(shù)的選擇應(yīng)考慮振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成和所關(guān)心的振動(dòng)后果兩方面因素。此外，測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的確定及監(jiān)測(cè)周期的確定都會(huì)對(duì)診斷結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性產(chǎn)生較大的影響。振動(dòng)測(cè)量的方法很多，從測(cè)量原理上課分為機(jī)械法、光測(cè)法和電測(cè)法三大類。目前使用最廣的是電測(cè)法，其特點(diǎn)是首先通過振動(dòng)傳感器將機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度、加速度等）變換為電參量（電壓、電荷、電阻、電容、電感等），然后再對(duì)電參量進(jìn)行測(cè)量。振動(dòng)分析就是將測(cè)量獲得的振動(dòng)信號(hào)中含有的與設(shè)備狀態(tài)有關(guān)的特征參數(shù)提取出來。振動(dòng)分析按信號(hào)處理的方式不同，分為幅域分析、時(shí)域分析和頻域分析。不同的振動(dòng)信號(hào)分析方法可以從不同的角度觀察、分析信號(hào)，從而可根據(jù)不同需要得出各種信號(hào)處理結(jié)果。振動(dòng)診斷常用的儀器有測(cè)振傳感器和信號(hào)記錄儀器兩大類。其中測(cè)振傳感器俗稱拾振器，其作用是將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于電測(cè)的電參量。主要有壓電加速度傳感器、電渦流振動(dòng)位移傳感器。信號(hào)記錄儀器是用來記錄和顯示被測(cè)振動(dòng)隨時(shí)間的變化曲線或頻譜圖的，記錄振動(dòng)信號(hào)的儀器有光線示波器、電子示波器、磁帶機(jī)和數(shù)據(jù)采集器等。機(jī)械故障診斷的結(jié)論最終要通過對(duì)采集信號(hào)的分析處理獲得，用于信號(hào)分析與處理的設(shè)備分為通用型和專用型兩大類。通用型信號(hào)分析與處理設(shè)備，是指通用計(jì)算機(jī)硬件和基于其上的信號(hào)分析與處理軟件組成的系統(tǒng)；專用型信號(hào)分析與處理設(shè)備，則是指除通用型之外的其他各種信號(hào)分析與處理設(shè)備。一般通用型信號(hào)分析與處理設(shè)備的各種功能主要是靠軟件實(shí)現(xiàn)的，而專用型信號(hào)分析與處理設(shè)備有部分功能是靠硬件實(shí)現(xiàn)的。過去專用型設(shè)備在信號(hào)分析與處理的速度上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這種優(yōu)勢(shì)已不復(fù)存在，相反，由于通用型系統(tǒng)能更快地享用計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果，使得通用型系統(tǒng)不僅具有速度上的優(yōu)勢(shì)，在處理數(shù)據(jù)的容量等方面也更具優(yōu)勢(shì)。此外，通用型系統(tǒng)還具有組態(tài)靈活、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，所以近年來通用型系統(tǒng)發(fā)展很快，我國目前研制開發(fā)的機(jī)械設(shè)備故障診斷系統(tǒng)多為基于通用計(jì)算機(jī)的通用型信號(hào)分析與處理系統(tǒng)。

目前，絕大多數(shù)信號(hào)分析與處理系統(tǒng)，其信號(hào)處理的輸出都具有圖形（二維／三維、單色／彩色）輸出功能，使得信號(hào)處理的結(jié)果更加直觀明了，只是極少數(shù)信號(hào)分析與處理系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)形式輸出。對(duì)大型機(jī)械設(shè)備或自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的的振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成如圖1-2所示。

圖1-2振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能隨時(shí)監(jiān)督機(jī)械設(shè)備是否出現(xiàn)異常振動(dòng)或振級(jí)超過規(guī)定值，一旦出現(xiàn)，能立即發(fā)出警報(bào)或自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，以防故障擴(kuò)大。長期積累機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，有助于監(jiān)測(cè)人員對(duì)機(jī)械故障趨勢(shì)做出判斷。多路傳感器及測(cè)量放大系統(tǒng)多路數(shù)據(jù)采集或巡回檢測(cè)系統(tǒng)多路顯示儀器設(shè)備報(bào)警及自動(dòng)保護(hù)裝置溫度是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝參數(shù)，它也是機(jī)電設(shè)備故障診斷與工況監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要特征量。機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的許多故障都會(huì)引起相應(yīng)的溫度變化，如潤滑不良造成的機(jī)件異常磨損，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管阻塞，電氣接點(diǎn)燒壞等均會(huì)造成相應(yīng)部位的溫度升高。一方面，溫度的變化也會(huì)對(duì)材料的力學(xué)、物理性能產(chǎn)生影響，如溫度過高使機(jī)械零件發(fā)生軟化等異常現(xiàn)象，導(dǎo)致零件性能降低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成零件的燒損等。由此可以看出，溫度與機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，因而溫度監(jiān)測(cè)也就在機(jī)電設(shè)備故障診斷的技術(shù)體系中，占有重要位置。1.2.2溫度診斷技術(shù)溫度是一個(gè)很重要的物理量，它表示物體的冷熱程度，是物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。溫度用溫標(biāo)來量度。各種各樣溫度計(jì)的數(shù)值都是由溫標(biāo)決定的，有華氏、攝氏、列氏、理想氣體、熱力學(xué)和國際實(shí)用溫標(biāo)等。其中攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)最常用。

在機(jī)電設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，根據(jù)測(cè)量時(shí)測(cè)溫傳感器是否與被測(cè)對(duì)象接觸可將測(cè)溫方式分為接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩大類。其中接觸式測(cè)溫是使傳感器與被測(cè)對(duì)象接觸，讓被測(cè)對(duì)象與測(cè)溫傳感器之間通過熱傳導(dǎo)達(dá)到熱平衡，然后根據(jù)測(cè)溫傳感器中的溫度敏感元件的某一物性隨溫度而變化的特性來檢測(cè)溫度的。常用的接觸測(cè)量法有熱電阻法、熱電偶法、集成溫度傳感法3種。接觸式測(cè)溫儀可以測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布，但對(duì)運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量小的測(cè)量對(duì)象，測(cè)量誤差較大。常用的接觸式測(cè)溫儀有液體玻璃溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)等。在工業(yè)領(lǐng)域中有許多溫度測(cè)量問題用接觸式測(cè)量方法無法解決，如高壓輸電線接點(diǎn)處的溫度監(jiān)測(cè)，煉鋼高爐以及熱軋鋼板等運(yùn)動(dòng)物體的溫度監(jiān)測(cè)等。19世紀(jì)末，根據(jù)物體熱輻射原理進(jìn)行溫度檢測(cè)的非接觸式測(cè)溫方法問世。但是由于當(dāng)時(shí)感溫元件的材料、制造技術(shù)等方面的原因，這種測(cè)溫方式只能測(cè)量800－900℃的高溫。直到20世紀(jì)60年代后，由于紅外線和電子技術(shù)的發(fā)展，使非接觸式測(cè)溫技術(shù)有了重大突破，促進(jìn)了它在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。非接觸式溫度計(jì)不會(huì)破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，不必與被測(cè)對(duì)象達(dá)到熱平衡，測(cè)溫上限不受限制，動(dòng)態(tài)特性較好，可測(cè)運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)及熱容量小或溫度變化迅速的對(duì)象表面溫度，使用范圍較廣泛，但易受周圍環(huán)境的影響，限制了測(cè)溫的精度。常用的非接觸式測(cè)溫儀有光學(xué)高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)、紅外測(cè)溫儀和熱幅度溫度圖像儀。機(jī)械設(shè)備中的潤滑油和液壓油在工作中是循環(huán)流動(dòng)的，油中包含著大量的由各種摩擦副產(chǎn)生的磨損殘余物（磨屑或磨粒），這些殘余物攜帶著豐富的關(guān)于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息。油樣分析就是在設(shè)備不停機(jī)、不解體的情況下抽取油樣，并測(cè)定油樣中磨損顆粒的特性，對(duì)機(jī)器零部件磨損情況進(jìn)行分析判斷，從而預(yù)報(bào)設(shè)備可能發(fā)生的故障的方法。1.2.3油樣分析與診斷技術(shù)通過油樣分析，能夠取得以下信息：

1）磨屑的濃度和顆粒大小反映了機(jī)器磨損的嚴(yán)重程度。

2）磨屑的大小和形貌反映了磨損產(chǎn)生的原因，即磨損發(fā)生的機(jī)理

3）磨屑的成分反映了磨屑產(chǎn)生的部位，即零件磨損的部位。油樣是油樣分析的依據(jù)，是設(shè)備狀態(tài)信息的來源。采樣部位和方法的不同，會(huì)使所采取的油樣中的磨粒濃度及其粒度分布發(fā)生明顯的變化，所以采樣的時(shí)機(jī)和方法是油樣分析的重要環(huán)節(jié)。為保證所采油樣的合理性，采取油樣時(shí)應(yīng)遵循以下幾條基本原則：

1）應(yīng)始終在同一位置、同一條件（如停機(jī)則應(yīng)在相同的時(shí)間后）和同一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速、載荷相同）下采樣；

2）應(yīng)盡量選擇在機(jī)器過濾器前并避免從死角、底部等處采樣；

3）應(yīng)盡量選擇在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，或剛停機(jī)時(shí)采樣；

4）如關(guān)機(jī)后采樣，必須考慮磨粒的沉降速度和采樣點(diǎn)位置，一般要求在油還處于熱狀態(tài)時(shí)完成采樣；

5）采油口和采樣工具必須保持清潔，防止油樣間的交又污染和被灰塵污染，采樣軟管只用一次。油樣采集周期應(yīng)根據(jù)機(jī)器摩擦副的特性、機(jī)器的使用情況以及用戶對(duì)故障早期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度的要求而定。一般機(jī)器在新投入運(yùn)行時(shí)，其采樣間隔時(shí)間應(yīng)短，以便于監(jiān)測(cè)分析整個(gè)磨合過程；機(jī)器進(jìn)入正常期后，摩擦副的磨損狀態(tài)變得穩(wěn)定，可適當(dāng)延長采樣間隔。如變速箱、液壓系統(tǒng)等一般每500h采一次油樣；新的或大修后的機(jī)械在第一個(gè)1000h的工作期間內(nèi)，每隔250h采一次油樣；油樣分析結(jié)果異常時(shí)，應(yīng)縮短采樣時(shí)間間隔。采樣的主要工具是抽油泵、油樣瓶和抽油軟管等。油樣分析方法主要有油樣鐵譜分析技術(shù)和油樣光譜分析技術(shù)。油樣鐵譜分析技術(shù)是目前使用最廣泛的潤滑油油樣分析方法。它的基本原理是把鐵質(zhì)磨粒用磁性方法從油樣中分離出來，然后在顯微鏡下或肉眼直接觀察，通過對(duì)磨料形貌、成分等的判斷，確定機(jī)器零件的磨損程度。油樣光譜分析技術(shù)可以檢測(cè)因零件磨損而產(chǎn)生的小于10μm的懸浮細(xì)小金屬微粒的成分和尺寸。它的基本工作原理是根據(jù)油樣中各種金屬磨粒在離子狀態(tài)下受到激發(fā)時(shí)所發(fā)射的特定波長的光譜來檢測(cè)金屬成分和含量的。它用特征譜線檢測(cè)該種金屬元素是否存在，用特征譜線強(qiáng)度表示該種金屬含量的多少。通過檢測(cè)出的金屬元素的種類和濃度，即可推測(cè)出磨損發(fā)生的部位及其嚴(yán)重程度，并依此對(duì)相應(yīng)零部件的工況做出判斷。機(jī)器的零部件在制造過程中其內(nèi)部常常會(huì)出現(xiàn)各種缺陷。如鑄鐵件常會(huì)有氣孔、縮松以及夾砂、夾渣等現(xiàn)象；鍛件常有燒裂、龜裂現(xiàn)象；型材常見皮下氣孔、夾雜等現(xiàn)象；焊縫則常有裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、夾雜、氣孔以及咬邊現(xiàn)象。由于這些缺陷深藏在零部件的內(nèi)部，因此采用一般的檢測(cè)方法很難發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)中由此引起的設(shè)備故障也很多。無損檢測(cè)技術(shù)就是針對(duì)材料或零部件缺陷進(jìn)行檢測(cè)的一種技術(shù)手段。1.2.4無損檢測(cè)技術(shù)無損檢測(cè)是利用物體因存在缺陷而使某一物理性能發(fā)生變化的特點(diǎn)，在不破壞或不改變被檢物體的前提下，實(shí)