机电设备故障诊断与维修 教学课件 ppt 作者 陆全龙 主编 机电设备维修与管理技术课件第二章
46页1、第2章 失效理论概述,知识点 1基本概念:磨损、断裂、腐蚀、变形和老化 2摩擦、磨损、断裂、腐蚀、变形和老化的类型及发生的规律 3提高设备寿命、减少失效的措施 学习要求 1掌握机电设备磨损、断裂、腐蚀的概念和类型 2掌握减少机电设备磨损断裂失效的措施 3了解磨损、断裂的机理 4了解减少机电设备腐蚀、变形和老化失效的措施,www.sciencepcom,第2章 失效理论概述,零件在使用过程中,由于设计、材料、工艺及装配等各方面原因,使其丧失规定的功能,无法继续工作的现象称失效。 零件主要失效形式有磨损、断裂、腐蚀、变形和老化等类型。,www.sciencepcom,.1 磨 损,2.1.1摩擦 阻止两个物体接触表面作相对切向运动的现象称摩擦,这个阻力称摩擦力。造成能量损耗和摩擦表面物质的丧失或迁移称磨损。 摩擦时相互运动的接触面可以看作为摩擦副。根据运动状态不同,摩擦可以分静摩擦、动摩擦。根据运动形式不同,摩擦可以分滑动摩擦、滚动摩擦。根据摩擦副之间的润滑状态不同,摩擦可以分干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。,www.sciencepcom,.1 磨 损,(1)干摩擦 当摩擦副表面间
2、无任何润滑剂时,将出现固体表面直接接触的摩擦称为干摩擦。在工程实际中任何零件的表面都会因为氧化而形成氧化膜或被润滑油所湿润,不存在真正的干摩擦。 (2)边界摩擦 当摩擦副表面间有润滑油存在时,由于润滑油与金属表面间的物理吸附作用和化学吸附作用,润滑油会在金属表面上形成极薄的边界膜。边界膜的厚度非常小,通常只有几个分子到十几个分子厚,不足以将微观不平的两金属表面分隔开,所以相互运动时,金属表面的微凸出部分将发生接触,这种状态称为边界摩擦。 与干摩擦状态相比,边界摩擦状态时的摩擦系数要小的多。,www.sciencepcom,.1 磨 损,(3)流体摩擦 当摩擦副表面间形成的油膜厚度达到足以将两个表面的微凸出部分完全分开时,摩擦副之间的摩擦就转变为油膜之间的摩擦,称为流体摩擦。形成流体摩擦的方式有两种:一是通过液压系统向摩擦面之间供给压力油,强制形成压力油膜隔开摩擦表面,这称为液体静压摩擦;二是通过两摩擦表面在满足一定的条件下,相对运动时产生的压力油膜隔开摩擦表面,这称为液体动压摩擦。 (4)混合摩擦 当摩擦副表面间处在边界摩擦与流体摩擦的混合状态时,称为混合摩擦。一般机器的摩擦表面多处于
3、混合摩擦状态。混合摩擦时的摩擦系数比边界摩擦小。在边界摩擦状态下,保持边界膜不破裂十分重要。,www.sciencepcom,.1 磨 损,2.1.2 磨损 磨损是一种微观和动态的过程,零件磨损时会出现各种物理、化学和机械现象,其外在的表现形态是表层材料的磨耗,磨耗程度的大小通常用磨损量度量。 根据磨损结果,磨损分为点蚀磨损、胶合磨损、擦伤磨损等;根据磨损机理,磨损分为磨料磨损、疲劳磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、微动磨损等。,www.sciencepcom,.1 磨 损,1) 磨料磨损 磨料磨损是指摩擦副的表面上硬的凸起部分和另一表面接触,或两摩擦面间存在着硬的质点,如空气中的尘土、磨损造成的金属微粒等,在发生相对运动时,两个表面中的一个表面的材料发生转移或两个表面的材料同时发生转移的磨损现象。 2)疲劳磨损 摩擦材料表面上局部区域在循环接触应力作用下,产生疲劳裂纹,分离出微片或颗粒的磨损形式称疲劳磨损。根据摩擦副间的接触和相对运动方式可分为滚动接触疲劳磨损和滑动接触疲劳磨损两种形式。,www.sciencepcom,.1 磨 损,a)根据摩擦副间的接触和相对运动方式可分: 1)滚动接触疲
4、劳磨损 滚动接触疲劳磨损会使滚动轴承、传动齿轮等有相对滚动的摩擦副表面间出现麻点和脱落现象,当一个表面在另一个表面作纯滚动或滚动加滑动时,最大切应力发生在亚表层。 2)滑动接触疲劳磨损 在相对运动时,作用于摩擦表面上的法向载荷会使表面产生压平或压入,使接触区产生相应的应力和应变,在摩擦运动的反复作用下,触点处结构、应力状态会出现不均匀、应力集中现象,从而引发裂纹,最终使部分表面材料以微粒形式脱落、形成磨屑。这就是滑动接触疲劳磨损机理。,www.sciencepcom,.1 磨 损,影响接触疲劳磨损的主要因素有: 1)材料性能 2)硬度 3)表面粗糙度 4)摩擦力 5)润滑 此外,接触应力的大小、循环速度、表面处理工艺、润滑油量等因素,对抗疲劳磨损也有较大影响。,www.sciencepcom,.1 磨 损,3)粘着磨损 当摩擦副表面在相互接触的各点处发生粘着或冷焊合后,在相对滑动时使一个表面的材料迁移到另一个表面上所引起的磨损,称为粘着磨损。 影响粘着磨损的因素有摩擦副表面材料成分与组织和摩擦副的表面状态。 工作时,可根据摩擦副的工作条件(载荷、温度、速度等),选用适当的润滑剂或在润滑
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