煤矿机械修理与安装--零件失效的一般形式 培训课件ppt

第一节 零件的磨损

在工程生产中，机械设备工作效率降低、生产事故频发，80%以上都是由零件的磨损造成的。磨损是机械零件存在的一种不可避免的现象，但可以通过认识机械两件的摩擦和磨损的规律，建立和保持合理的润滑，采用相应措施预防磨损或者增强机械零件的耐磨性。

磨损的直接原因是摩擦，摩擦的结构造成磨损。

摩擦是在两摩擦表面间产生抵抗相对运动的阻力现象，这种阻力就叫摩擦力。

摩擦的种类

干摩擦：在工程上认为，不加任何润滑剂的摩擦就是干摩擦。

干摩擦产生的原因：①摩擦面的实际接触，产生分子吸引力。②两接触表面凹凸不平的谷峰之间，产生相互的机械犁刨作用。

干摩擦属于外摩擦，其摩擦系数大于0.1，摩擦阻力大，磨损严重，很难保证零件的正常使用寿命。在进行机械设计时，应尽量避免干摩擦的出现。

边界摩擦：在两摩擦表面间注入润滑剂后，两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。摩擦取决于边界膜和表层吸附层的性质，这种摩擦为边界摩擦。

边界摩擦也是一种普遍的摩擦现象，它的摩擦规律基本上与干摩擦相同，只是摩擦系数小一些，在0.1以下。

液体摩擦：两个滑动摩擦的表面完全被充满的液体润滑剂隔开，摩擦不发生在摩擦表面上，而是发生于液体润滑剂内部。

液体摩擦的摩擦阻力最小，摩擦系数一般小于0.01，零件表面磨损极小，使用寿命长，但必须在满足一定技术下才适用。

混合摩擦：当摩擦表面处于干摩擦和边界摩擦或液体摩擦和边界摩擦的混合状态时，就是混客摩擦。混合摩擦时，不平度凸峰的直接接触，所以不可避免的有磨损的存在，但它的摩擦系数一般比边界摩擦时要小。

滚动摩擦：当物体在力矩的作用下，沿另一物体表面滚动时就产生了滚动摩擦。由于物体滚动时两表面之间的接触面积很小，其阻力比滑动摩擦时小得多。

磨损的种类

黏着磨损：在摩擦副相对运动时，接触表面发生黏着，表面材料从一个转移到另一个的磨损。

产生的原因：

粗糙不平的零件表面在峰顶处接触，受到较大的压力产生塑性变形，由于摩擦使得摩擦副表面的温度升高，部分表面的润滑油膜、氧化膜被挤破，促使直接接触的金属表面软化或熔化，产生冷焊黏着，在随后的相互滑动中，表面的材料出现：黏着---撕裂---再黏着---再撕裂的循环过程。

为防止和减轻黏着磨损危害，采取的措施：

合理选择摩擦副的材料。

采用油性好或有极压添加剂的润滑剂，保证摩擦副能得到良好的润滑，避免干摩擦。

限制摩擦表面的温度，防止油膜损坏，减小材料的软化程度。

对摩擦副零件表面进行处理，使其成为互溶性小的摩擦副。

磨粒磨损：由硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物，在摩擦的过程中引起摩擦表面划伤以及表层材料脱落的现象。(与材料表面的硬度、磨粒的大小、形状等有关)

减轻磨粒磨损的措施：

提高材料的硬度。

改善摩擦副表面特性，提高耐磨性。

尽量减小摩擦表面的粗糙度，以减小自身的硬质峰顶。

加强防护和密封，防止磨粒侵入。

加强润滑，保持润滑的清洁和质量。

表面疲劳磨损：受到交变接触应力的摩擦副，在其表明或表面下一定深度出形成疲劳裂纹，从而形成点蚀或剥落的现象，叫表面疲劳磨损。

表面疲劳磨损最初诱因是裂纹，裂纹产生后，摩擦副间的润滑油被挤入初始裂纹，造成巨大油压，加速裂纹的发展，是裂纹折断，出现表面剥落，形成疲劳磨损。(油黏度越低，点蚀发展越快)如果没有润滑油，还会引起磨粒磨损。

为提高摩擦副的表面疲劳寿命，应选择杂质较少的钢材，还应注意：

合理选择表面粗糙度。

合理选择润滑油的黏度。

合理选择表面的硬度。

腐蚀磨损：在摩擦副工作过程中，由于化学反应或电化学反应作用而引起材料的剥落。

氧化磨损、特殊介质磨损、气蚀磨损。

磨损规律

正常磨损

跑合磨损阶段： 第一阶段(oA段)：

是跑合磨损阶段。跑合是指机械使用

初期为改善机器零件工作适应性、固

体表面的微观几何形状和摩擦相容性

的研磨过程。

稳定磨损阶段：跑合好的机械进入这一工作阶段后，磨损曲线平缓，斜率小，其基本不变，磨损速度缓慢恒定，工作时间长，这段时间为零件的有效寿命。

剧烈磨损阶段：在长期稳定磨损后，摩擦副表面磨损到达一定值，零件处于失效临界状态，摩擦副之间间隙增大，表面疲劳，运动精度下降，冲击负荷增加，温度升高，磨损速度急剧增强。

特殊磨损

磨损极限的确定

机械磨损是不可避免的事实，机械的寿命，大多取决于零件的磨损极限。零件的磨损极限点是稳定磨损阶段与剧烈磨损阶段的交汇点。即：

第二节 零件的润滑

润滑就是在相对运动的两摩擦表面之间加入润滑剂，是摩擦面之间形成润滑膜，将原来干摩擦的表面分开，变干摩擦为润滑剂分子间的摩擦。

对大多数机械而言，解决摩擦和磨损的主要手段就是润滑。

润滑的内涵和作用

内涵：

①合理选择润滑剂。(根据摩擦副的工作条件和作用性质)

②确定正确的润滑方式。

③搞好润滑管理。

作用：

①降低摩擦，减少磨损。 ②降温冷却。 ③防锈。④清洗。⑤缓冲减震。⑥密封.

润滑剂的分类

按润滑介质分类:气体润滑剂、液体润滑剂、润滑脂润滑、固体润滑、油雾润滑等

按供应方式：单独或分散润滑和集中润滑。

按润滑剂的供给系统：流出(不循环)润滑和循环润滑。

按润滑装置供给润滑剂时间：间歇润滑和连续润滑。

按供给有无压力：无压润滑和有压润滑。

机械润滑的基本要求：

润滑质量要好，可靠度要高。

耗油量要少，机械运行成本低。

确保润滑的各项作用从分发挥

润滑装置要简单，维护工作量小。

尽量采用标准化、通用化的润滑装置。

润滑剂

润滑剂：凡是能降低两摩擦面的摩擦阻力的介质就是润滑剂。

润滑剂的基本类型：液体润滑剂、半固态润滑剂、固体润滑剂、气体润滑剂。

润滑油：是液体润滑剂，其流动性好，易进入支撑的承载区，工作后又易于流出摩擦面和机械，还有冷却和清洁的作用。(按用途不同选择最佳)

润滑油的质量指标(8大指标)

①黏度②黏度系数③水分④闪点与燃点⑤凝点⑥机械杂质⑦酸值⑧灰分

润滑脂：基础油加稠化剂和添加剂在高温下混合而成，它是稠化油，俗称黄油或干油。润滑脂在常温和静止状态下是半流体，具有较好的承载性能及润滑能力。

润滑脂按加入稠化剂的类型不同分为皂基润滑脂、烃基润滑脂、无机润滑脂和有机润滑脂。

润滑脂的质量指标：锥入度、滴点、极压性能、机械性能

固体润滑剂

将某些固体材料研磨成粉末、冲压成片材，或用烧结法做成薄膜，加入到摩擦副中。

润滑剂选用的一般原则

选择润滑剂，兼顾适用性和经济性。

优选品种齐全、货源充足的

密封条件好

高温下，选钠基润滑脂或合成润滑油

明火或高温热远处，应选择难燃液

清洁度要求高的，选用便宜的水基乳化型工作液

低温条件下，选含有降凝剂的润滑剂

在水湿严重情况下，选抗乳化能力强的润滑剂等。

润滑剂牌号的确定

载荷及载荷特性

相对运动的速度

工作温度

摩擦副间隙和精加工度

第三节 零件的变形和断裂

变形：机械在工作的过程中，由于受力的作用，是零件的尺寸或形状产生改变的现象。

零件变形的原因：

外载荷：外载荷使零件产生的应力超过材料的屈服极限。

温度：温度升高，零件材料热运动增加，临界切变抗力下降，产生滑移，材料的屈服极限降低。

内应力：机械设备的壳体零件，在制造和加工的过程中不可避免的产生较大的内应力

零件的断裂

零件的完全破断称之断裂

按断口的形态分类：延性断裂和脆性断裂

按载荷的性质：一次加载断裂和疲劳断裂

零件的疲劳断裂

疲劳裂缝的产生：承受交变载荷的零件，其结晶错位运动而会出现不均匀的滑移带。在某些强烈的滑移带内，各小滑移带的不均匀表现强烈，其高度差形成显微裂口，由于高应力集中不断加强，形成滑移裂缝。

疲劳裂缝不断扩展，最后断裂。

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