第一章设备管理03.doc

上 篇设 备 维 护 与 管 理1 设备管理常识联合国教科文组织在 1974年将设备维修正式列入技术科学学科分类目录中,设备维修已成为一门独立学科。目前飞速发展的工业与科学技术，新形势下涌现出的新产品、新技术、新材料和管理的新理念、新模式，大量新型机电设备的引进应用，都突显出设备维修水平的滞后。面临各行业装备水平迅猛发展的新形势，迫切需要设备维修与时俱进。设备维修已不仅仅是维持简单再生产的需要，它已发展成为生产力的重要组成部分,是企业赢得市场竞争的重要手段之一。它关系到企业的整体效益、生存与发展，甚至关系到一个行业、一个地区的资源合理配置、经济可持续发展大局。设备维修是设备维护、检查与修理的简称。他具有明显的“三性-实践性、综合性和多样性.设备维修涉及设备一生管理过程中的人、机、料、法、环和资金流、信息流等要素的计划、组织、指挥、协调和控制。设备一生的管理内容如图11所示。图11 设备一生管理示意图设备维修所涵盖的内容与阶段性维修过程、相互关系，可通过图1-2直观地表述。维 护检 查 修 理润 滑、清 扫、调 整、紧 固、 检 查运转检查修前检查拆卸清洗检测修复、装配安 装试车检查验收 图12 设备维修的内容与关系众所周知，任何机械设备的寿命都是有限的，设备只要使用就会发生失效、损坏,这是毋庸置疑的。工业生产中常会遇到正在运行的生产设备突然停机,全线停产的情况。为什么出现这种情况呢？因为生产设备出现了故障，设备的内因或外因引起了某种障碍,导致零部件出现异常或丧失了本身功能,不能继续工作了。在设备使用过程中，零部件由于设计、制造、组装、使用、维护、修理等种种原因,丧失规定的功能,无法继续工作的现象，称之为零部件失效。图1-3 所示为运行中的减速器齿轮轮齿突然发生断裂故障而损坏的照片.在设备一生的很多阶段都存在着零部件失效的隐患，且种类繁多。那么深层次的原因是什么呢？人们把引起失效的诱发因素归纳为三大基本因素：应力、环境、时间。在分析零部件失效的原因时首先要联想到这些基本因素，结合现场实际情况再予以拓展。遵循这种思维方式，便可快速、准确地收集信息、归纳分析直至做出正确地判断。研究讨论零部件失效模式和机理是找寻设备故障发生原因的重要内容。图13 齿轮轮齿断裂1。1 维护管理要则1.1。1 设备维修宗旨设备维修是指对设备进行维护、检查和修理,恢复设备性能与使用功能的一切活动的总称。其中的维护是指对设备进行清扫、润滑、紧固、调整、检查等，又称保养。修理按功用不同可分为恢复性修理和改善性修理，即存在两类修复方式。狭义的设备维修概念是指除设备大、中修以外的一切活动。维修是设备自身运动规律的客观要求。设备维修贯穿设备一生的全过程.维修不仅是技术性工作,也是一项复杂的管理工作，其内容包括： 日常设备保养工作 （清扫、润滑、紧固、调整、检查）。 设备检查工作，主要是指动态监测与故障诊断活动和修理前后的检查工作。 定期的设备拆箱检查、诊断工作。 各种形式的修复修理工作,包括日常维修、设备小修、中修（项修）、大修等.追求设备使用寿命周期效益最大化是设备维修的宗旨.贯彻预防为主方针，把事故消灭在萌芽状态，力保设备最佳经济、技术状态，为企业提供连续、稳定的设备运行保障，就是这一宗旨的核心思想和基本原则。此宗旨也可称为设备维修的指导思想,可诠释为在维修领域所作的一切工作、活动、工程等都不能违背它.无论维护还是检修，无论技术工作还是管理工作都要遵照这个原则办事情、想问题。设备维修的任务是：贯彻现代化设备管理理念，执行最经济、最先进的维护修理方式，进行有效的维护保养和必要的动态监测与故障诊断，以便在故障(事故)发生前进行预知性计划修理、改进性修理,为生产经营“保驾护航”。1。1.2 设备检查的内容设备检查的直接目的在于掌握运行设备全面、真实的状况。设备管理、技术人员须根据现场检查工作来了解真实状况，掌握人、机、料、法、环等方面情况，为下一步的计划、决策找出依据。打个比喻，设备检查工作好比部队战役前的敌情侦察，只有“情况明”,才能“决心大”,才能作出较为正确的判断与部署。需要纠正“以修代查”、盲目安排修理项目的错误观念,“一切结论产生于调查研究的结尾，而不是在它的先头”。1。1。2。1 检查内容 查安全。 设备检查的首项内容是结合安全规程(安全技术）通则和专则开展全面检查。消除安全隐患是设备检查工作的首项任务。特别需要检查涉及全局性的危险源点设备设施,如厂区动力、能源供应站所、易燃、易爆区域(油站、燃气站、锅炉房类)、起重、运输设施尤其是载人升降设施(提升机、电梯类）、生产现场的各种安全防护设施（安全栏杆、防护网类）和各种行程开关、限位器、过载过流保护装置等。 查异常。 通过“听、摸、嗅、看”等感官手法或通过专业仪器的动态监测诊断，依据运转设备的标准状态来比较所查设备的即时状态在温度、振动、声音、特性参数、仪表显示等方面是否出现异常现象以及出现的准确时间和程度等等. 查环境。 这是容易忽略的一项。设备检查工作不仅查自身，还要查环境。例如，了解、观察设备服务的对象,包括生产现场是否发生了变化,生产方面是否有新要求,产品品种、规格是否有所改变；现场工况环境是否出现异常、车间厂房或地基有否变化、生产所关联的风、水、电、氧、油等是否与平常不一样；生产操作人员是否发生过违规操作行为;与设备运转密切相关的各种运行、维护点检记录是否真实、正常的填写；等等。1。1.2.2 检查要求 结合点检定修制落实检查工作。 开展经常、有效的设备动态监测与故障诊断活动，建立一套快速、规范的反馈渠道。点检工作要侧重于日常点检和专业点检两部分.从“听、摸、嗅、看”向动态监测与故障诊断过渡。务必要按点检制内容规定，将检查结果记载备案。不允许走马观花式形式主义的应付性检查，更不允许弄虚作假填报虚假数字。需要强调,落实设备检查工作必须明确责任制! 必须明确如果出现误查、漏查、瞒报等情况，特别是出现设备安全事故时，谁对此负责，该责任者的上一级要承担什么责任。 执行检查工作“五定要求。 定点。 明确要检查哪些设备、哪些“点”（把设备可能出现故障的部位、零部件事先设定为若干“点”，并把检查结果如实填写在点检卡上）。 定标。 事先制定出要查设备的正常标准和异常标准，即“标杆,以便现场对照分析、判断。 定法。 要确定检查的具体方法。例如，哪些设备重点查，哪些设备一般检查；哪些部位静态查、哪些部位开车运转时动态查；用什么仪器检查;等等。 定时。 规定检查的时间和周期,以制度形式规范运作. 定人。 全部运行设备都要明确日常点检和专业点检的负责人,“人机对号入座， 以制度形式规范运作,如很多厂矿执行的“区域分工负责制”、“机台责任制等. 作好“修-查结合工作. 对于大型设备或关键设备，做好“修-查”结合工作尤为重要。在设备大、中修期间或临时抢修时，若某台关键设备如主机列设备、大型剪切机、主电动机已开箱拆件修理，此时除保质保量完成修复工作外,还需同步完成设备的检查任务。要充分利用此宝贵时机，对其“查体”，并记录保存修前、修后的相关参数。例如,哪些零部件、哪些部位出现了磨损或变形，具体数值多少；齿轮副和轴承的间隙值；箱内润滑油颜色、气味以及是否含有微小杂质，是否需要化验；主要零部件的形状与位置公差数值、联轴器的不同轴度等。有些设备的检查工作不是一个专业的人员能独立完成的，需要多专业人员协同配合检测，注意作好组织、协调工作,如大型电动机的检测、车间桥式起重机主梁的检查等。总之,设备检查工作要求认真而细致地工作作风，给设备“看病是设备维修的基础。检查结果及数据是开展后续修理和管理工作极为重要的依据。1.1.3 点检定修制全员生产维护制也称全员设备管理维修制.日本企业在学习引进设备综合管理的过程中结合本国国情创造了全员生产维护制。这种维护制要求企业全员参加,以提高设备的全效率为目标,以设备一生为工作对象，其特征是“三全”全员、全过程、全效率.其内容主要包括点检定修制、设备分级管理制、设备文明生产达标管理制等。点检定修制简称点检制，它是全员生产维护制的核心组成部分,是按照一定的标准、一定的周期、对设备规定的部位进行检查，以便早期发现隐患及时加以处理，使设备保持其规定功能的管理方法。其实质是在故障发生前有针对性地进行维修，体现了可靠性与经济性的完美统一，比计划检修制更为合理、科学。具体做法是把设备可能出现故障的部位事先设定为若干个点，规定出“标杆-正常标准和异常标准，定出检查部位、方法、检查时间、检查人员（五定)，并形成一套可操作性的技术管理制度.点检定修在工厂简单易行且是先进的维修管理方法。它包括生产点检、专业点检 、精密点检、劣化分析、精密检测五方面内容，并构成了防范事故发生的“三道防线”。这种方法在日本、欧洲等工业发达国家已广泛应用.在我国很多大型、特大型国有企业已推广应用多年，均收到显著效果。点检工作开展较早、成绩突出的企业已涌现出一大批，如宝钢、唐钢、湘钢等企业。点检内容的三个基础方面: 日常点检 （生产点检)。 由生产(操作） 工人、值班维修工人（保全工、钳工、电工、天车工、马达工等)进行的点检工作。按要求按规定路线开展巡检,生产人员每班2次，维修人员每班N次(按工种、按设备特点规定检查次数）.生产人员一般凭经验、凭五官感觉对本岗位使用范围内的设备逐项排查，将结果记入点检卡或告诉值班维修人员记录。维修人员应用简单的仪器仪表、工具，凭经验逐项排查巡检，重点查找异常情况,点检卡须在当天交报.日常点检是基础,是避免发生事故的第一道防线。图1-4 所示为某型材轧钢厂的机电设备定点巡回检查路线图。 图14 设备定点巡回检查路线 专业点检. 凭经验或设计要求将本单位的设备制订出周期检查表（点检计划表），由专业技师、技术工人按表依次进行的点检工作。专业点检的对象是本企业的关键设备（A类设备）或其关键部位。针对日常点检发现的问题开展工作。他们需携带点检仪器、工量具进行检查，据显示数据判断出异常情况和隐患部位，并组织维护人员排除这一故障.专业点检是技术性点检,大量的诊断、维护工作靠此完成。这是避免发生事故的第二道防线。 精密点检. 由专职分管技术人员进行，或外聘专业技术人员进行。这是一种不定期的点检,完全根据设备状况和技术需要安排。设备状况较佳，运转稳定的车间设备一般每年安排46次,或按季节温度变化安排点检次数。精密点检是技术性很强的点检,是针对设备的“疑难杂症”开展的监控与诊断，必须应用测量工具、诊断仪器比较鉴别，才能推导出结论性意见。它是日常点检和专业点检的完善与补充.这是避免发生事故的第三道防线.1。2 事故管理 按广义范畴，设备故障是故障加事故的统称。按狭义范畴，设备故障是指轻微的设备事故,是可以快速修复的零部件失效现象。设备故障是指设备投产运行后，由于内因或外因引起某种障碍的产生且导致其零部件偏离原设计状态，出现异常情况、丧失部分或全部功能的现象。通常人们以生产设备停车时间的长短来界定二者的概念。例如，钢铁行业内部规定，凡使生产设备连续停车（停产）时间在4小时以内者,统称为设备故障;设备连续停车时间在4小时以上者，统称为设备事故.设备事故可以理解为大的设备故障，是不能快速修复的零部件失效现象，如生产车间的供电变压器损坏、大电机的烧瓦事故、主减速机断轴或打齿、工业炉窑事故等。设备事故是指正式投产的设备，在生产过程中因内外因素而造成其零部件严重损坏，致使生产突然中断或由于本企业原因直接造成能源供应中断而突然停产的现象。 必须明确，下列情况不列为设备事故： 因设备技术状况不好，事先安排的临时检修。 生产线上的建筑物、构筑物,因长期使用自然损坏危及生产安全而迫使停产. 生产过程中设备的安全保护装置正常动作，安全件损坏使生产中断者。 因生产工具损坏而使生产中断，如钢铁厂内的氧枪、剪刃、轧辊等损坏失效。 生产工艺事故,如钢铁厂的高炉跑铁、悬料、冶金炉跑钢、轧机卡钢、缠辊、断带等使生产突然中断而未造成设备或厂房结构损坏的。 人力不可抗拒的自然灾害造成设备或厂房结构损坏使生产中断者,如暴雨、暴雪、台风等.1.2。1 事故类型对设备事故进行分类的目的是针对事故（故障）发生的不同形式,采取对策和不同的处理方法,便于分析、判断事故的性质与责任，进而采取有效地防范措施。常见的设备事故类型见表11。表11 设备事故类型与含义 分类依据事故名称含 义按事故影响程度区分轻微事故（故障）零部件略微偏离正常状态的规定指标，影响设备正常运转,造成生产系统停机,时间 t 4 h一般事故 零部件明显损坏，主要生产设备不能正常运转，造成生产系统停机，时间 4 h t 24 h,或设备事故损失费用达到规定指标值者重大事故 关键零部件或主要生产设备整体功能丧失，设备已不能运转或运转指标严重超标，造成生产系统停机，时间 t 24 h，或设备事故损失费用达到规定指标值者按事故发生原因区分人为事故 管理环节出现问题,致使设备丧失应有功能。大体分为两类： 操作性事故-违规使用、操作不当而引发的事故。 本质故障（先天性）设计缺陷、或制造、或安装不当形成的自身薄弱环节而引发的事故自然事故 因受到外部或内在自然因素影响而形成的事故.例如，零部件磨损、疲劳、腐蚀等原因引起的失效损坏。这类事故通过事前监测,可以预知预报. 由偶然因素、外在自然因素引起的事故。例如,企业外部电力供应突然中断、暴风雪导致动力能源系统损坏或构筑物破坏而无法正常生产。这类事故属于难以预测的、事前无征兆的事故按事故发生区域位置区分机械设备事故 是指因设备设施所处的空间位置、使用功能、在生产经营中所起的作用不同而出现的事故（故障）电气设备事故动力能源设备事故信息计量设备事故起重运输设备事故工业炉窑事故 工业建筑事故 其 他1.2。2 事故原因与管理 处理各种大小事故的原则是：以人为本、生命至上、安全第一！事故发生后要迅速组织抢救、抢修，特别要防范次生（连锁）事故产生.企业相关领导应在第一时间赶赴事故现场，负责协调或直接指挥抢救、抢修工作，迅速、果断、合理地疏散员工，下达分工协作指令。相关设备管理人员应细心观察、调查（含记录或摄录）现场实况，收集保存必要的实物。 一般在设备修复及正常运行后，组织相关人员认真调查分析事故原因，进行科学综合地判断，并记录、存档备案。进行事故分析的直接目的是防止同类事故重复发生。事故分析的结论要清晰,原因与责任必须准确、清楚，并根据已有的规章规定进行有章可循的处理。事故分析和处理需要落实“三不放过”原则:事故原因没查清楚不放过！事故的防范措施没落实不放过！事故责任者没受到教育不放过！ 事故分析的一般方法步骤为：记载备案制订整改防范措施定性质下结论资料收集综合情况分析原因现场调查资料收集 现场调查、资料收集。 应在第一时间赶到事故现场，开展调查研究，询问现场负责人和当事人，尤其是设备的使用（操作）者.调查内容掌握四要点： 1）事故发生的准确时间、向上级汇报反馈的时间。 2）明确生产现场当事人、该设备的维护人和当班维修负责人。 3）事故发生的具体地点、部位、零部件名称、损坏位置、曾损坏次数。 4）事故发生的全过程,事故发生前是否有人接触过该设备。曾出现过什么异常现象,那些人员在现场参与了事故处置,任何处理的？等等。 现场调查须注意查看零部件的损伤部位、损伤程度（必要时照相)、相关仪器仪表监测指示的即时数据。尽可能收集保存必要的遗留实物,如断轴断头、合金熔化物、油液等.离开现场后，还需查看相关设备图纸、技术档案、资料，尤其是设计制造、投产使用和维修记录、点检记录等.在此过程中要注意相关资料、数据与记录的真实性与完整性。 综合情况、分析原因. 要点是进行实事求是的分析，不唯书、不唯上、只唯实.首先确定参加事故分析会的人员范围，必要时可邀请外单位专业人员参加。分析的要领是抓住主要问题、主要矛盾予以综合分析比较、推理，找准一两个最主要的实质性症状，理出可能产生的原因.分析中，可借鉴同类型企业设备现状，借鉴本单位历史上同类型设备的资料。根据需要可对受损零件进行理化测试或技术诊断,从而找出深层次的内在原因。遇到有争论性问题时，注意结合相关技术标准(企标、国标）、结合已有的规章制度和本单位生产经营环境状况来评判。 原因分析活动中，应推广应用现代化管理方法，这是一个发展趋势、方向，如应用质量管理中的因果分析法（鱼刺图法）.很多企业的实践证明，这是一种捷径，是一种行之有效的方式方法。此法强调在人、机、料、法、环五大方面综合分析，不遗漏、不重复。 定性质、下结论. 在广泛听取各方面意见和事故原因初步明确的基础上，需要确定事故的性质和责任，继而汇总并形成书面的事故分析报告。该报告需根据时限规定，由本单位设备主管负责人签字后向上一级呈报。“下结论”必然要涉及到责任问题，此时注意两项基本原则权、责、利相符和区域分工负责制原则。俗话讲：“谁的孩子，谁抱着”. 制订整改防范措施。 是否制订了整改措施，必须在事故分析报告中予以简要说明。该步骤是较易被忽略的，但却是设备管理上必要的一环。制订整改措施的过程是集思广益、不断进步的过程，也是当事单位、当事人受教育的过程。 记载备案。 该步骤是收尾环节,需根据本企业管理制度履行，明确专人负责，这是重要的设备管理资料。它既是制定设备维修计划的一种依据，又是处理今后同类事故的参考，对提高管理水平起着重要作用。需要明确,记载备案工作是生产企业贯彻执行国际质量体系标准(ISO 9000)认证工作必不可少的重要内容，有必要在起步阶段打好基础。记载备案工作应注意其完整、真实和标准化，应按照统一的规定格式登录。对基层落办实况可采用定期检查、抽查的方式予以督导。具体方法可采用事故(故障）停机台账表的方式落办。现附某轧钢厂台账表（8开）一张，见表12，供参考.表12 设备事故（故障）停机台账 年 月份序号设备名称故障部位停机日期时间时间间隔班次直接损失费 （元）停 机 原 因润滑不良维护不周设备欠修违章操作检修质量备件质量其 他 至 至 至 至 至 至 至 至 至备 注 填表人 设备负责人1.3 设备润滑管理1.3。1 润滑工作职责摩擦是现象，磨损是结果，润滑是降低摩擦、减少磨损的重要措施.润滑工作对于设备运转的作用凸显于四方面:润滑、冷却、清洗和防锈。润滑管理是润滑工程在生产经营中的实践，是设备管理、设备维护工作的中心环节,是设备维修的关键与核心。职责明确、各负其责、工作到位是最基本的岗位职责要求。在明确职责的基础上，管理层和基层人员要各负其责才能把润滑工作的要求落到实处.管理层的职责： 制定润滑管理制度，对基层进行业务指导、检查和考核。 审核确定企业主要设备的润滑方式和油品品种、数量。 推广润滑工作先进经验，推广应用“三新”技术（新材料、新技术、新产品),组织新油品的试用鉴定。 与供销部门共同审定、下达基层单位年度用油计划与消耗定额。 组织重大润滑事故分析会并制定防范措施。 组织本企业润滑方面人员（管理、技术人员、技术工人等）的培训和考核工作。 执行层的职责: 建立本单位润滑制度,拟定相关人员职责范围。 制定本单位主要润滑设备的三大规程，制定点检工作制度，包括区域分工责任制、交接班制、巡检制、设备清扫、消防安全等规定,并定期检查执行情况。 贯彻执行设备润滑“五定的工作要求.监察现场润滑工（维修工、操作工)执行润滑制度状况，制止违规现象。 按要求提报年度（季度）用油计划(不准擅自更改油品名称及牌号，若确需改变时须履行审批手续）。 组织润滑事故分析会，讨论制定具体的整改措施。1。3.2 润滑“五定工作“五定”工作是润滑管理的具体实施办法。它是指对于单台机器首先需要确定五项管理内容，即定润滑点、定质、定量、定期和定负责人,具体要求见图1-5。五定工作的核心是确定设备的润滑负责人（责任者）。实践证明,五定工作是贯彻执行润滑制度的有效措施.企业的主要设备均应建立健全润滑制度、岗位责任制、具体清晰的润滑管理图和润滑卡片，结合点检定修制实施落实。根据贯彻落实情况，总结经验，逐步扩大范围至一般设备。图15 润滑管理五定工作4.1 零部件失效与防范当工厂中的机械设备发生损坏时，为了维持、保障生产经营的正常运转，就需要对其进行修复。正是由于组成机器的零部件出现种种失效才导致了设备发生损坏。了解零部件的失效形式、原因，掌握防范措施，准确地采取有效的修复方式，才能赢得时间，达到低成本、高效益，才是最主动的做法。零部件失效的外在表现形式多种多样、数不胜数，但归纳起来，其主要形式有磨损、变形、断裂与腐蚀。另外，像打滑、松动、泄漏、振动等也属于失效的(次要）表现形式。 磨 损零件工作表面的物质，由于表面相对运动而不断损失的现象，称为磨损.图4-1为龙门吊车大车行走开式齿轮齿面的磨损照片。 图41 齿轮的齿面磨损 摩擦是现象,磨损是结果。据有关资料统计,大约有近80的坏损零件是因磨损报废的。按破坏机理,磨损又可分为磨料磨损、黏着磨损、疲劳磨损与腐蚀磨损。零部件正常运行的磨损过程大致分为三个阶段.图42 所示的典型磨损过程，有助于直观地理解正常运行的磨损过程,它反映了零部件磨损量与运转时间的关系。 图4-2 典型磨损过程图中OA段曲线表示机器零件运转的第一阶段磨损曲线-磨合阶段(跑合）的特征。需明确，所有新设备都无一例外的要经历这个磨合阶段。不磨合，直接用，等于直接毁坏！该阶段注意事项：事先确定合理的磨合期操作运行规程；正确地选用润滑油脂;密切观察、及时检测及调整接触面的间隙量。跑合结束后，一要停机放油，清洗清洁机器内部，二要更新润滑油。旧油收集、再生。AB段曲线表示机器零件稳定磨损阶段的特征。此阶段的特征是零部件的磨损量与时间成正比，在很长的设备工作期内(通常为79个月左右)零件间隙量非常缓慢地、稳定地增大到一个数值（间隙量上限)。图中曲线B点以右部分，表示磨损过程开始进入第三阶段事故磨损阶段，也是机件已不能正常工作的阶段.设备运转一旦进入急剧磨损阶段，必须停机检查、修复或更换相关机件。掌握磨损规律，有助于把事故消灭在萌芽状态。设备维修的目标是力求延长稳定磨损阶段时间，尽量缩短磨合阶段（跑合）时间，预测和避免事故磨损阶段的出现. 防范磨损的措施主要有：1）选材方面:一般情况下提高零件的硬度便可提高其耐磨性。另外,在材料特性方面也是大有潜力可挖,如避免同种金属相互摩擦、采用零件表面处理工艺等。2)表面粗糙度方面:通常零件摩擦副的粗糙度值越低(越光洁),抗黏着磨损能力也越大。但有个限度，过低的粗糙度值因不利于润滑剂存贮于摩擦面内反而会促使其黏着.车间新安装的设备采用逐渐加载跑合的技术措施是减少零件早期产生黏着磨损的有效措施。3）工况环境方面：1）控制负荷压力:磨损量一般会随压力增大而增大,到达某一临界值后而急剧增加.2）控制温度:选用热稳定性高的材质和加强冷却措施是防止工件摩擦温升而产生黏着磨损的有效方法。3）控制环境状况:保持整洁，减少粉尘、铁皮污染等。4)润滑状态方面：维修实践证明，除要保证良好的润滑状况外，在润滑油中加入油性和极压添加剂，能够提高油膜的吸附能力与强度,成倍地提高抗黏着、抗疲劳磨损能力。 变 形零部件或构件因受力而发生尺寸或形状改变的现象称为变形.由于工况条件恶劣，某些生产设备时常在超载运转,一些零部件产生变形十分常见.它们的变形将使其他相关零件加速磨损甚至断裂，还有可能导致系统零部件损坏，造成设备事故.零件在作用应力小于材料屈服强度时产生的变形称为弹性变形。而塑性变形(也称为永久变形）是指零件在外力（载荷）去除后，不能恢复的那部分变形。过量的塑性变形是机械设备失效的重要类型.例如，桥式起重机的主梁，新购安装时均有一定的上拱量。经投产使用五六年后，特别是使用频率较高的状况下，其主梁上拱就会消失.按安全规程要求，该起重机是不能再继续使用，应该进行大修以消除主梁下挠变形。传动系统中一些形状复杂、相互位置精度要求较高、校正困难的基础性机械构件的变形会引起连锁反应。例如,轧机列中主减速器的箱体若出现微量变形，就会影响到高、低速转轴的位置、减速器的中心距、外接联轴器的位置、齿轮的啮合等。若这些关键部位发生变化,必然会引发振动、噪声、磨损、温升、甚至断齿而发生事故。图43所示为某厂减速器齿轮出现的齿面塑性变形照片。 图43 齿轮轮齿的塑性变形零件变形的原因比较复杂，是多方面的,往往是多种原因共同作用,多次变形累积的结果。在特殊情况下,较小的应力也会使零件产生变形。根据理论分析和实践观察，变形的一般原因有外载荷、温度、内应力、材料结晶缺陷等,而核心原因是工件承受的应力值超过了该材料的屈服强度。同磨损一样,变形也是不可避免的.只能根据变形规律，针对它产生的原因,采取相应的对策来减少变形。在设备拆箱检修时，不能仅检测零部件配合面的磨损情况，还要同步检查关键部件的相互位置精度,核准正在检修的设备是否已发生变形现象。如果发生变形，应确定采用何种方式进行修复。例如,各种起重设备、运输设备的桥架部分、车轮部分等处就须检测核准。可采取以下措施，减少变形： 1）设计方面:应重视零部件的刚度及稳定性问题，如合理布局、适当的结构尺寸、改善受力状况等.以卷扬机卷筒设计为例来说明改善载荷布局问题，即改进转轴上零件结构便可减小轴上的载荷。图4-4为卷筒轮毂结构示意简图.卷筒轮毂较长，轮毂轴所受到的弯矩如图44 a）所示;改进设计后把卷筒的轮毂分成两段，见图44 b），则减小了轮毂轴所受的弯矩,从而提高轴的刚度与强度，且能改善卷筒轴承的配合状况。 a) b）图4-4 卷筒轮毂结构简图 a）原设计结构；b) 改进后结构2）加工制作方面：在加工制作中应采取必要的工艺措施来防止或减少变形。例如，尽量应用冷作加工代替热加工；对半成品机件进行时效处理以消除其残余内应力等。3)修理方面：修前制订出与变形有关的修复标准,并在修中、修后即时检测.例如,要减少热辐射对零部件的温度影响，对在高温区域工作的设备表面涂刷特种防热漆；采用空心轴方式通水循环冷却等都是比较有效、实用的办法。4)设备使用方面：这是容易忽略的一个环节。在运行维护上杜绝违规操作，避免超负荷使用或过热运行，以减少或避免设备使用方面的变形。 断 裂零部件断裂是一种意外事故。断裂不仅丧失了零件自身工作能力，还极有可能造成安全事故和经济损失。与磨损、变形相比，虽然断裂发生的概率较小，但它会产生严重后果，具有较大的危害性。一般情况下不易观察到断裂前的先兆，其发生带有突然性，使得生产现场突然停车，甚至可能造成秩序混乱，不可轻视。随着装备现代化水平的提高,设备正向着高、大、精、尖方向发展，故发生断裂失效的概率也“水涨船高”，应当给予足够的重视。图45所示为某厂机器链轮轴折断后的断口面实物照片. 图4-5 链轮轮轴断口面为什么会出现断裂现象？如何才能减少或避免出现零部件断裂？先介绍两个基本概念：缺口与缺陷。机械零件中的几何形状的不连续通常称为缺口,如普通转轴表面较大的阶梯断面变化、键槽、沟槽、磕碰、划伤的加工刀痕、过盈配合零件的边缘等,都表现了这种不连续。机械零件材料中的不连续通常称为缺陷，如气孔、缩孔、夹渣、咬边或热处理引起的微裂纹等,在工件内部都表现了这种不连续。零件上若存在这种几何形状的不连续或材料中的不连续时，均可能产生应力集中。此况下零件工作时在缺口与缺陷局部区域所承受的实际应力要比名义平均应力高得多,这就是通常所说的应力集中现象。需强调，当该零件所处工况环境为重载、冲击负荷或循环负荷时，这种影响是决定性的，需注意防范。 1）断裂类型常见的断裂类型有韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和环境断裂四种。疲劳断裂是指工件在交变应力作用下所发生的断裂.这是一种普遍而严重的失效形式,既使在按静强度标准核准工件能满足受力的安全条件下,疲劳断裂仍有可能发生。疲劳断裂约占整个断裂事故的70%以上，应引起重视。不论工件是脆性材料、韧性材料，疲劳断裂的宏观形态均表现为脆性断裂.疲劳断裂分为接触、扭转、弯曲、振动等多种疲劳形式，其特点是断裂时零件所受到的应力值低于该零件材料的抗拉强度或屈服强度。 一般转轴发生疲劳断裂时的断口形貌特征见图46（a)，重载负荷转轴发生疲劳断裂时的断口形貌特征见图4-6（b）。在疲劳区,每一条疲劳纹代表一次载荷循环，这是疲劳断口进行微观定量分析的理论依据。一般情况下,疲劳断面愈光滑,说明零件在断裂前经历的应力循环次数愈多，承受的载荷愈小。在瞬时断裂区，宏观特征与静载拉伸断口快速破断的放射区及剪切唇相同。瞬时断裂区的位置和大小取决于承受的载荷大小，载荷愈大，最终破断区愈移向断面的中间。现场观察分析疲劳断口面的形貌状况、特征，结合机件实况(运转负荷、已工作时间等)，可对疲劳断裂这一失效形式进行定性和定量的分析,找出其规律，积累相关资料。通过断口分析可知，绝大部分疲劳断裂都是起源于应力集中严重的部位。表41列出了疲劳断口面形貌与工况负荷的关系。 图46 断轴的疲劳断口 （a）一般负荷断口；（b）重载负荷断口表41 疲劳断口面形貌与工况负荷的关系断口面形貌对应的负荷与应力疲劳条纹多（每一条疲劳条纹代表一次载荷循环）机件断裂前所经历的应力循环次数多，超负荷程度不大，机件有断裂现象时间较长疲劳区光滑、光亮机件所承受的循环应力值较小,超负荷程度不大静断口面积与整个截面积的面积比小于30%机件所承受的负荷值不大静断口面积与整个截面积的面积比大于30机件所承受的负荷值较大疲劳源数目大于2机件超负荷程度较大静断口(断裂区)位置居中机件超负荷程度较大静断口（断裂区)位置偏离中心位置机件超负荷程度较小 2）断口分析 分析前用汽油或丙酮清洗断口面，用化学方法去除氧化膜。用肉眼或20倍以下的放大镜对断口进行观察与分析的方法称为宏观分析.通过宏观分析，能了解断口面全貌、断裂与零件形状或位置的关系、断口与受力状态的关系，能初步判断断裂性质与原因，区分该断裂是由疲劳引起还是冲击载荷引起，也能初步判断零件的超载程度。断口分析的首要任务是要把一次加载断裂和反复加载断裂（疲劳断裂）区分开来，以便分析并判断零件断裂的真实原因，从而在设计、制造、安装和使用方面采取相应的改进措施。区别一次加载断裂和疲劳断裂的基本识别方法是： 看设备现场使用、运转情况,从零件断裂前的负荷状况判断（有无超载等）。 看断口面形貌特征,从宏观分析入手分析、判断.一次加载断裂的断口面粗糙,没有光滑区。疲劳断裂的断口面一般都有裂纹发展区和瞬时断裂区两个明显不同的区域.裂纹发展区表面比较光亮，因工件反复弯曲，造成裂纹部分的表面发生相互摩擦而光滑，有时裂纹发展区也呈现弧形或放射形。瞬时断裂区则表面粗糙。 看断口外周边变形特征,从是否有塑性变形判断.有明显塑性变形的断裂通常是一次加载断裂,疲劳断裂一般是没有明显塑性变形的突然断裂.但这种分析判断法对脆性材料，如铸铁、淬火处理的高碳钢等很难进行区分，因为这些材料不会产生塑性变形。 腐 蚀腐蚀损伤是指金属零部件与周围介质发生化学或电化学反应而导致的损伤、破坏现象，是普遍存在的自然现象。图4-7 所示为齿轮出现的齿面点蚀照片。 图4-7 齿轮的齿面点蚀降低腐蚀危害的措施主要有：1)正确选择材质。 根据工况环境，选用耐腐蚀材料，如合金钢类，在条件合适时选用非金属材料,如工程塑料、陶瓷等代用品。2）涂盖保护层。 设法改变零部件表面结构，提高表层质量，防止腐蚀,如涂刷非金属保护层，刷镀或喷涂合金材料，使用合适的防锈油、脂等。3）改善环境条件。 减少环境中的腐蚀介质，降低腐蚀作用，如尽量采用通风措施，吹除有害气体和湿气，以控制相对湿度( 60)等。需要明确，气蚀也属于零件的腐蚀损伤范畴。气蚀常发生在水泵、液压泵、水轮机叶片等处.它是一种较复杂的破坏现象,不单有机械剥蚀作用，还有化学、电化学作用.当输送的液体不洁净，如含有微小颗粒等杂质时会加剧这一破坏过程。气蚀作用长久后,可扩展为孔穴,形成开裂和穿透性破坏. 减轻气蚀的措施有: 改进零件结构。 在设计、制作结构形状方面，注意减少流体的压力差，即尽量减少截面突变,增大圆角，降低液体流速。另外,注意减小与液体接触表面的振动，以减少水击现象的发生。如采取吸振减振措施、提高结构刚度等. 改善零件表面状况。 适当减小表面粗糙度值（Ra1。6以下），减少液体流动时产生涡流现象;表面刷涂预防气蚀材料:如刷涂或喷涂塑料、陶瓷或镀铬等。 选用耐气蚀材料. 确定零件材质时，可考虑选用球墨铸铁、尼龙等. 改善使用工况环境. 设法降低工作液体的温度;在水中添加乳化油，减小气泡破裂时的冲击力等。11