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机械机械设备维设备维修修 主讲：陈晓颖1-第一章第一章 机械机械设备维设备维修与管理的基修与管理的基础础知知识识第一第一节节 机械机械设备设备的老化的老化一、老化的分一、老化的分类类有形老化、无形老化、有形老化、无形老化、综综合老化合老化（一）有形老化：（一）有形老化：设备实设备实体体发发生摩擦、磨生摩擦、磨损损等等现现象。象。主要表主要表现现在：在：1 1、零件的尺寸、零件的尺寸发发生改生改变变2 2、精度、精度发发生生变变化化3 3、零件被破坏、零件被破坏举举例：机床的使用例：机床的使用导导致零件的磨致零件的磨损损、加工精度的低。、加工精度的低。2-（二）无形老化（二）无形老化（经济经济老化）老化）由于非使用和非自然力作用引起的由于非使用和非自然力作用引起的设备设备的价的价值损值损失。失。两种方式两种方式1、技、技术进术进步生步生产产同种同种产产品的效率、成本降低，品的效率、成本降低，导导致原致原设设备备的的贬值贬值2、由于新、由于新设备设备的出的出现导现导致原来致原来设备设备价价值值的相的相对对降低。降低。举举例：手机的价例：手机的价值值改改变变3-（三）（三）综综合老化合老化 两种老化共同造成的两种老化共同造成的设备设备的的贬值贬值。残余价残余价值值是指机器是指机器设备设备、房屋建筑物或其他、房屋建筑物或其他有形有形资产资产等在不能等在不能继续继续使用前提下，拆除使用前提下，拆除变现变现的价的价值值估估计计数数额额。4-第第2节节 机械机械设备设备的故障的故障一、故障的概念一、故障的概念1.机械故障机械故障-机构、机器或机械零件在尺寸、形状、材机构、机器或机械零件在尺寸、形状、材料性料性质质方面的改方面的改变变，使机构、机器或机械零件不能达到，使机构、机器或机械零件不能达到原原设计设计要求的功能或者改要求的功能或者改变变原有的各种参数，称原有的各种参数，称为为机械机械故障。故障。2.影响机械工作能力的能量：影响机械工作能力的能量：机械能、机械能、热热能、化学能、核能、能、化学能、核能、电电磁能、生物能等，磁能、生物能等，这这些因素引起零件、些因素引起零件、产产品性能参数降低，最后品性能参数降低，最后导导致机械故致机械故障的障的发发生。生。5-故障：故障：是指整机或零部件在是指整机或零部件在规规定的定的时间时间和使用条件下和使用条件下不能完不能完成成规规定的功能定的功能，或各，或各项项技技术经济术经济指指标标偏离了它的正常状况偏离了它的正常状况，但在某种情况下尚能但在某种情况下尚能维维持一段持一段时间时间工作，若不能得到妥善工作，若不能得到妥善处处理理将将导导致事故致事故。例如：某些零部件例如：某些零部件损损坏、磨坏、磨损损超限、超限、焊缝焊缝开裂、螺栓松开裂、螺栓松动动，使工作能力使工作能力丧丧失；失；发动发动机的功率降低；机的功率降低；传动传动系系统统失去平衡和失去平衡和噪声增大；工作机构的工作能力下降；燃料和噪声增大；工作机构的工作能力下降；燃料和润润滑油的消耗滑油的消耗增加等，当其超出了增加等，当其超出了规规定的指定的指标时标时，即，即发发生了故障。生了故障。故障的广故障的广义义定定义义：故障是不合格的状故障是不合格的状态态。6-二、故障分二、故障分类类与与规规律律（一）（一）故障分故障分类类 目的：揭示、分析故障目的：揭示、分析故障实质实质，选择选择适当适当诊诊断手段。断手段。1.按故障按故障对对机械工作能力的影响分机械工作能力的影响分类类：完全性故障完全性故障-机器机器丧丧失主要功能，工作完全中断；失主要功能，工作完全中断；局部性故障局部性故障-机器机器丧丧失部分功能，工作失部分功能，工作还还能能继续进继续进行。行。2.按故障按故障发发生速度及演生速度及演变过变过程分程分类类 突突发发性故障性故障-故障概率与工作故障概率与工作时间时间无关，没有明无关，没有明显显征兆，征兆，来不及来不及监测预报监测预报；渐进渐进性故障性故障-长长期使用，某些零件技期使用，某些零件技术术指指标标超超标标引起的引起的故障，可通故障，可通过监测预报过监测预报；7-3.按故障按故障发发生性生性质质分分类类：人人为为故障故障-操作人操作人员违员违反反规规定操作、定操作、维维修、管理引起的故修、管理引起的故障，易被忽障，易被忽视视；自然故障自然故障-由于使用由于使用环环境、材料缺陷等造成的故障。境、材料缺陷等造成的故障。4.按故障按故障发发生生时间时间分分类类：早期故障；使用期故障；老化期故障早期故障；使用期故障；老化期故障。5.按故障相关性分按故障相关性分类类：非相关性故障非相关性故障-不是由于其它零件的故障引起的故障；不是由于其它零件的故障引起的故障；相关性故障相关性故障-由于其它零件的故障引起的故障，也称由于其它零件的故障引起的故障，也称为为二次故障。例：油二次故障。例：油泵泵故障故障-油中断油中断-曲曲轴轴与主与主轴轴瓦粘着瓦粘着（咬死），主（咬死），主轴轴瓦故障属相关性故障。瓦故障属相关性故障。以下两表可从以下两表可从总总体上分析故障分布情况，有助于抓关体上分析故障分布情况，有助于抓关键键，寻对寻对策。策。8-9-（二）（二）设备设备的可靠性的可靠性1、可靠性的概念：、可靠性的概念：产产品在品在规规定的条件下和定的条件下和规规定的定的时间时间内完成内完成规规定定功能的能力。功能的能力。规规定条件定条件包括工作包括工作环环境温度，境温度，负载负载情况，情况，维护维护方式等多方方式等多方面的条件面的条件2、可靠性的度量、可靠性的度量（1）可靠度）可靠度R(t)可靠度定可靠度定义义：产产品在品在规规定的条件下和定的条件下和规规定定时间时间内，完成内，完成规规定功定功能的概率。能的概率。R(t)最大最大值为值为1，最小，最小值为值为0（2）不可靠度）不可靠度F(t)F(t)=1-R(t)（3）故障密度）故障密度f(t)反反应应可靠度随可靠度随时间时间的的变变化情况化情况 f(t)=F(t)对时间对时间的微分的微分10-三、故障三、故障规规律律机械机械设备设备使用全使用全过过程分程分为为：磨合期（早期故障期）磨合期（早期故障期）正常使用期（随机故障期）正常使用期（随机故障期）耗耗损损期（磨耗故障期）期（磨耗故障期）11-1.早期故障期特点：早期故障期特点：故障率高，但随故障率高，但随时间时间增增长长，故障率很快下降，并，故障率很快下降，并趋趋于于稳稳定。定。产产生原因：由生原因：由设计设计、制造、安装等因素造成。、制造、安装等因素造成。2.随机故障期特点：随机故障期特点：故障率低而故障率低而稳稳定，近似常数，与定，近似常数，与时间时间t关系不大。关系不大。偶然因素引起故障，由于偶然因素引起故障，由于设计设计制造中潜在缺陷、制造中潜在缺陷、操作差操作差错错、不良、不良维维护护、环环境等因素所致。通境等因素所致。通过调试过调试不能消除，更不能消除，更换换零件不能零件不能预预防。防。时间长时间长，约约等于机器的使用期限。等于机器的使用期限。3.磨耗故障期特点：磨耗故障期特点：故障率随故障率随时间时间增增长长而大大增加，是由机器本身物理、化学等而大大增加，是由机器本身物理、化学等变变化化导导致磨致磨损损、疲、疲劳劳、腐、腐蚀蚀等故障等故障发发生。生。12-4.其它故障其它故障规规律特点：律特点：A、B-汽缸、汽缸、连连杆机构、杆机构、齿轮齿轮、轴轴承等另部件承等另部件 C-航空航空涡轮发动涡轮发动机机 D、E、F-电电子子产产品品13-四、四、设备设备在在设计时设计时本着及格原本着及格原则则1、三化：标标准化、系列化、通用化准化、系列化、通用化 标标准化准化是指将产品(特别是零部件)的质量、规格、性能、结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行。我国的标准已经形成一个庞大的体系,主要有国家标准,行业标准等。为了与国际接轨,我国的某些标准正在迅速向国际标准靠拢。常见的标准代号有GB,JB,ISO等等,他们分别代表中华人民共和国国家标准,机械工业标准,国际标准化组织标准。系列化系列化是指对同一产品,在同一基本结构或基本条件下规定出若干不同的尺寸系列。通用化通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同一结构和尺寸的零部件。14-2、四好、四好好造、好用、好好造、好用、好卖卖、好修、好修 可维修性好的产品，能在最短的时间、以最低限度的资源（人力与技术水平、备件、维修设备和工具等）和最省的费用，经过维修使产品恢复到良好状态。可维修性既是产品可靠 性的必要补充，又是产品维修保障决策的重要依据。维修工作的核心是保证产品的可靠性。产品结构的简单性、可互换性（系列化、通用化、标准化）、安全性、识别标记（防差错）等，既是可维修性的重要设计准则，又是判 断产品可维修性好坏的重要标准。15-维维修性及其度量修性及其度量o维修性是系统在规定的条件下进行维修时，在规定的时间内完成维修的可能性，也表征了产品进行维修的难以程度。o维修性往往在设计制造之初就已经被赋予了，它是一种设计特性。举例：焊接16-五、故障模式五、故障模式（一）（一）定定义义和分和分类类1.定定义义：故障模式是指故障模式是指产产品故障的表品故障的表现现现现象。象。2.分分类类：有多种分有多种分类类方法。其中一种是由故障表方法。其中一种是由故障表现现形式、形式、诱发诱发故障的因素以故障的因素以及部位等及部位等进进行分行分类类。即每一种故障都是由一个或多个故障表。即每一种故障都是由一个或多个故障表现现形式与形式与诱发诱发故故障的因素以及一个部位障的因素以及一个部位组组合而成。合而成。3.故障表故障表现现形式：形式：弹弹性性变变形、塑性形、塑性变变形、断裂、材料形、断裂、材料变变化（金相化（金相变变化、化学化、化学变变化、核化、核变变化）化）4.诱发诱发故障的因素：故障的因素：力力-稳稳定力、不定力、不稳稳定力、周期力、随机力。定力、周期力、随机力。时间时间-很短、短、很短、短、长长。温度温度-低温、室温、升温、低温、室温、升温、稳稳定温度、不定温度、不稳稳定温度、周期定温度、周期变变化温化温度、随机度、随机变变化温度。化温度。作用作用环环境境-化学化学环环境、核境、核变环变环境。境。5.故障部位：故障部位：整体、表面。整体、表面。17-为精确阐明一个特定的故障模式，必须从以上三个类别中选择适当的类别。例：某故障表例：某故障表现现形式形式为为塑性塑性变变形，形，诱发诱发因素因素为为稳稳定力、室温，故障部位定力、室温，故障部位为为整体型，其整体型，其故障模式故障模式称称为为屈服屈服，即在室温下由于，即在室温下由于稳稳定力作用而形成整定力作用而形成整体塑性体塑性变变形。形。18-（二）常（二）常见见的故障模式的故障模式o由作用力或温度由作用力或温度诱发诱发的的弹弹性性变变形形o屈服、屈服、韧韧性断裂、脆性断裂、凹痕疲性断裂、脆性断裂、凹痕疲劳劳o疲疲劳劳-高高频频、低、低频频、热热、表面、冲、表面、冲击击、腐、腐蚀蚀、微、微动动等疲等疲劳劳。o腐腐蚀蚀-直接化学腐直接化学腐蚀蚀、电电化学腐化学腐蚀蚀、裂隙腐、裂隙腐蚀蚀、点、点蚀蚀、晶晶间间腐腐蚀蚀、侵、侵蚀蚀、穴、穴蚀蚀、氢损伤氢损伤、生物腐、生物腐蚀蚀、应应力腐力腐蚀蚀。o磨磨损损-粘着、磨料、腐粘着、磨料、腐蚀蚀、表面疲、表面疲劳劳、形、形变变、冲、冲击击、微、微动动磨磨损损等。等。o冲冲击击-冲冲击击断裂、断裂、变变形、磨形、磨损损、微、微动动、疲、疲劳劳等。等。o微微动动-微微动动疲疲劳劳、微、微动动磨磨损损、微、微动动腐腐蚀蚀等。等。o蠕蠕变变、热热松弛、松弛、应应力破坏、力破坏、热热冲冲击击、咬死、剥落、放射性、咬死、剥落、放射性破坏、破坏、翘翘曲、蠕曲、蠕变翘变翘曲、蠕曲、蠕变变-疲疲劳劳等。等。19-下表下表为为部分机部分机电产电产品（品（传动传动器、器、轴轴承、承、电缆电缆、离合、离合器、器、连连接器、偶合器、接器、偶合器、齿轮齿轮、电电机、机、电电位器、位器、继电继电器、螺器、螺线线管、管、转换转换器等）故障模式所占百分比。器等）故障模式所占百分比。20-六、故障机理六、故障机理1.定定义义：故障机理故障机理-引起引起产产品故障的物理、化学品故障的物理、化学变变化等内在化等内在的原因、的原因、规规律极其原理。律极其原理。2.分分类类：SCWIFT分分类类法（六法（六类类）蠕蠕变变 或或应应力断裂（力断裂（S）、腐）、腐蚀蚀（C）、磨）、磨损损（W）、）、冲冲击击断裂（断裂（I）、疲）、疲劳劳（F）、）、热热（T）21-SCWIFT分分类类法之法之轴轴承、承、齿轮齿轮故障机理及其故障机理及其频频率。率。22-3.故障机理的演故障机理的演变过变过程：程：23-七、七、设备维护维设备维护维修的四种方式修的四种方式1、坏了才修、坏了才修(坐以待坐以待毙毙)时时机：机：机器故障或损坏，设备停止工作时特点：特点：巨大停机损失，严重设备损坏，极高修理费用2、预预防防维维修修（循（循规规蹈矩蹈矩）时时机：机：依据设备生产厂家推荐周期或管理经验而定（视时维修）特点：特点：有效防止突然失效，减少非计划停机，设备损坏减少。难免发生过剩维修，维修费用仍有1/3是浪费的。24-3、预测维预测维修（防微杜修（防微杜渐渐）：）：时时机：机：设备工况异常时（视情维修）特点：特点：使维修工作有计划地进行，有效避免突然停机，可使维修工作在尽可能小的范围内进行；经常是针对问题的征兆采取行动，仍有局限性4、主、主动维护动维护（未雨（未雨绸缪绸缪）：）：时时机：机：尽可能避免维修特点：特点：有效防止失效的发生，显著延长设备、元件的使用寿命，具有最佳的节约效果25-总结总结 设备维设备维修制度的改革路径修制度的改革路径为为事后事后维维修制度修制度-早期早期维维修制度。特点：不坏不修，修制度。特点：不坏不修，应应用于小型用于小型设备设备。预预防防维维修制度修制度-又称以又称以时间为时间为基基础础的的维维修制度或修制度或计计划划维维修制度。特点：静修制度。特点：静态维态维修制度。当修制度。当设备设备到了到了计计划划规规定的台小定的台小时时，或吨公里，或吨公里进进行行强强制制维维修，大多数修，大多数工交企工交企业业仍采用。仍采用。预预知知维维修制度修制度-又称又称为以状以状态为基基础的的维修制度。修制度。特点：以状特点：以状态监测为基基础，根据，根据设备运行状运行状态的的实际优劣程度决定劣程度决定维修修时间和和维修修规模，是模，是动态维修修制度，是制度，是发展方向。展方向。26-第四节 维修的经济技术分析随着科学技术的不断发展，高精度、高效能、高自动化的设备逐渐增多，设备的投资费用也越来越昂贵，与设备有关的费用在产品成本中所占的比重也不断增加。因此，加强设备管理，降低设备的寿命周期费用在提高企业经济效益中占有十分重要的地位。传统设备管理的主要目标是保持设备的正常生产能力，延长设备的寿命，其工作内容绝大部分是设备的技术管理。现代设备管理强调获得较高的综合效率和降低设备的寿命周期费用，追求的目标是经济效益，必须把技术管理与经济管理结合起来，获得最佳经济效益。27-设备的寿命周期指设备从规划、制造、安装调试、使用、维修、改造直至报废的全过程。设备的寿命周期费用指设备的全过程中消耗的总费用，由原始费和使用费组成。原始费(设置费)是一次支出或集中在短期内支出的费用。自制的设备包括研究、设计和制造费用；外购设备包括价格、运输和安装调试等费用。使用费(运转维持费)是为了保证设备正常运行而定期支付的费用，包括能源费、固定资产税、保险费、维修费和操作工人工资等。因此，在进行设备经营决策时，不能只考虑设备寿命周期某一阶段(制造、采购、使用维修)的经济性，更要十分注重设备原始费和使用费总和的最经济。28-如在设计某种新设备时，既要考虑降低制造成本，又要考虑使用费用经济合理；在选择新设备时，不能贪图价格便宜，而要同时考虑到设备购置后的一系列其它费用。事实上，购置价格最便宜不一定寿命周期费用最低，而寿命周期费用最佳并不等于寿命周期费用最低，还应考虑设备的生产效率和对产量质量的保证程度等因素。在实际工作中，经济与技术是辩证的统一，因为经济效益是推动生产工具发展的直接动力，只有技术先进、经济合理的新机器设备才能得到广泛应用，所以设备管理的计划、购置、使用、更新、改造等环节均须按技术先进和经济合理的原则进行经济效益分析，以此作为对诸多方案进行评价、选择和决策的主要依据，这也是提高经济效益的重要途径 29-设备从投入生产开始，经过有形磨损和无形磨损，直至在技术上或经济上不宜继续使用，需要进行更新所经历的时间。设备寿命包括以下3方面。自然寿命。亦称物理寿命，这是指设备以全新状态投入生产开始，经过有形磨损，直到在技术性能上不能按原有用途继续使用为止的时间。它与设备维修保养的状态有关，并可通过恢复性修理延长设备的物理寿命。技术寿命。设备以全新技术状态投入生产后，由于新技术的出现，使原来设备丧失其使用价值所经历的时间。技术进步越快，技术寿命也越短。经济寿命。设备以全新状态投入生产开始到使年平均总费用最低的使用年数。超过这个年限，设备在技术上虽可继续使用，但年平均总费用上升，在经济上不宜继续使用。30-