淺析機(jī)械故障原因的分析程序與方法

1、 淺析機(jī)械故障原因的分析程序與方法 隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備正朝大型化、高速化和自動(dòng)化的方向進(jìn)展，合理的運(yùn)用機(jī)械故障的分析程序和方法也越來(lái)越重要，本文就機(jī)械設(shè)備故障的一些常用分析程序和方法作了闡述，以提高機(jī)械產(chǎn)品的牢靠性和平安性。 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備正朝大型化、高速化和自動(dòng)化的方向進(jìn)展。機(jī)械設(shè)備的功能越來(lái)越完善，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越簡(jiǎn)單。而機(jī)械故障是機(jī)械設(shè)備使用過(guò)程中最常見(jiàn)的問(wèn)題，其影響范圍大，危害性嚴(yán)峻。因此科學(xué)的機(jī)械故障的分析程序和合理的解決措施可以有效的預(yù)防、掌握和排解設(shè)備故障。故障緣由的分析主要在于了解故障產(chǎn)生的機(jī)理，提出合理的解決措施，以避開(kāi)產(chǎn)生相同的問(wèn)題，提高設(shè)備的質(zhì)量。其次通過(guò)故障緣由分析可找到

2、其產(chǎn)生的本質(zhì)緣由，如設(shè)計(jì)圖紙、熱處理方式、加工和裝配工藝、設(shè)備使用工況和保養(yǎng)等方面，以此來(lái)提高設(shè)備的整體牢靠性。 本文依據(jù)機(jī)械設(shè)備的使用和修理特性，提出了一些機(jī)械故障緣由的分析程序，并提出一些解決問(wèn)題的方法。 1.機(jī)械故障分析的一般程序 1.1. 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查所取得的數(shù)據(jù)是第一手?jǐn)?shù)據(jù)，是后續(xù)解決設(shè)備的故障的關(guān)鍵所在。通?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的數(shù)據(jù)主要包括：記錄故障發(fā)生的時(shí)間、設(shè)備使用時(shí)間和運(yùn)行工況等客觀數(shù)據(jù)；在故障發(fā)生前，設(shè)備有無(wú)異響，若有需標(biāo)注異響的來(lái)源；對(duì)故障部件及附件零部件進(jìn)行拍照、鑒別、保存和清洗；總結(jié)歸納對(duì)故障的初步看法等。 1.2 .對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行診斷并分析緣由 1.2.1.依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

3、所取得的資料對(duì)故障件進(jìn)行檢測(cè)和分析。包括金相組織分析、力學(xué)性能試驗(yàn)分析、失效分析和斷口的綜合檢測(cè)分析等。 1.2.2.運(yùn)用合適的CAE分析方法對(duì)故障部件進(jìn)行必要的強(qiáng)度、疲憊斷裂等校核，并與相應(yīng)的理論分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出合適的結(jié)果。 1.2.3.初步分析得出故障發(fā)生的主要緣由。 1.2.4.模擬在擬定工況的斷裂試驗(yàn)，確定故障發(fā)生的根本緣由。 1.3.得出分析結(jié)果 當(dāng)機(jī)械設(shè)備故障的數(shù)據(jù)分析工作完成后都要對(duì)所獲得的全部資料、調(diào)查記錄、證詞和測(cè)試數(shù)據(jù)按設(shè)計(jì)、材料、工藝、使用四個(gè)方面推斷是否問(wèn)題，以此集中歸納、綜合分析和推斷處理，形成一個(gè)正確合理的技術(shù)報(bào)告。技術(shù)報(bào)告需包含故障分析結(jié)果和解決措施兩方

4、面。依據(jù)報(bào)告推斷其故障屬于設(shè)計(jì)、制造或使用等緣由，明確責(zé)任人，提高機(jī)械設(shè)備的牢靠性。 2.機(jī)械故障緣由的分析方法 機(jī)械故障緣由的分析方法是一個(gè)系統(tǒng)集成性較高的學(xué)科，需要涉及材料學(xué)、摩擦學(xué)、化學(xué)和力學(xué)等眾多學(xué)科的學(xué)問(wèn)，運(yùn)用機(jī)械加工工藝、液壓傳動(dòng)、金屬工藝、電氣、摩擦等相關(guān)專業(yè)理論，學(xué)問(wèn)識(shí)技術(shù)的融合性極強(qiáng)。同時(shí)，全部的故障分析方法和技術(shù)都必需以機(jī)械實(shí)際工況為基礎(chǔ)，是一項(xiàng)以理論為指導(dǎo)注意于實(shí)踐的活動(dòng)。本文將對(duì)一些常用的分析方法做簡(jiǎn)潔扼要的介紹。 2.1.故障部件的宏觀檢驗(yàn) 宏觀檢驗(yàn)是進(jìn)行故障分析的基礎(chǔ)，是整個(gè)故障診斷是否勝利的關(guān)鍵，通常表現(xiàn)為裂紋、磨損、變形、斷裂、剝落、燒傷等現(xiàn)象。 裂紋現(xiàn)象大多是

5、由于機(jī)械疲憊、應(yīng)力集中等緣由引起的，裂紋故障極簡(jiǎn)單造成突發(fā)性事故，尤其是壓力容器、傳動(dòng)軸和齒輪等零件， 磨損是由于設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件缺少潤(rùn)滑、或油液清潔度低所造成的，使得設(shè)備協(xié)作精度降低，產(chǎn)生振動(dòng)、發(fā)熱等現(xiàn)象，影響機(jī)器工作效率和使用性能。 變形故障是由于設(shè)備沖擊較大，局部發(fā)熱等緣由所造成的設(shè)備構(gòu)件變形，變形故障會(huì)影響設(shè)備零部件的精度，造成靜元件摩擦，降低運(yùn)動(dòng)件的磨合力量，使機(jī)械性能降低甚至失去某些性能。 斷裂故障是由于設(shè)備負(fù)荷過(guò)大，局部應(yīng)力過(guò)于集中等緣由引起的零部件斷裂現(xiàn)象，斷裂故障將直接引起機(jī)器損壞，油液氣體外泄，丟失工作性能等嚴(yán)峻結(jié)果。 2.2.金相檢驗(yàn) 金相檢驗(yàn)是故障分析過(guò)程中最常用也是最重要

6、的手段，也是檢驗(yàn)機(jī)械零件內(nèi)部質(zhì)量的重要手段。金相檢驗(yàn)主要內(nèi)容有：腐蝕檢驗(yàn)，主要檢查故障件材料的偏析、內(nèi)裂紋、夾雜、加工質(zhì)量等。硫印和磷印，主要檢驗(yàn)材料中硫、磷含量的偏析。顯微組織分析，推斷故障件的機(jī)加工工藝和熱處理工藝是否正常。分析故障在工作條件下發(fā)生的磨損、腐蝕、表面氧化和加工硬化等。 2.3.無(wú)損檢測(cè) 無(wú)損檢測(cè)是借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材對(duì)故障件的內(nèi)部和表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的方法，主要有磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、超聲檢測(cè)和射線檢測(cè)等。這些技術(shù)是在不損壞試件的條件下進(jìn)行的，簡(jiǎn)便易行，效果良好。綜合運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)方法可以提高檢測(cè)的效率。 2.4.力學(xué)性能檢測(cè) 力學(xué)性能檢測(cè)主要是校核故障件的力學(xué)性能是否滿意設(shè)

7、計(jì)要求和使用要求。力學(xué)性能檢測(cè)方法主要有變形、斷裂、粘連和疲憊等，測(cè)試的項(xiàng)目主要有拉伸試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)等。 3.機(jī)械故障緣由的分析示例 推土機(jī)用終傳動(dòng)輪轂斷裂的故障分析 3.1. 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 3.1.1.收集記錄故障發(fā)生的時(shí)間、設(shè)備使用時(shí)間和運(yùn)行工況等客觀數(shù)據(jù) 。(略) 3.1.2.損壞終傳動(dòng)輪轂的初步調(diào)查：輪轂沿軸肩圓角處斷裂，且斷口處有裂紋。斷裂兩側(cè)(大圓角四周及外側(cè)螺孔四周)有銹蝕現(xiàn)象。通過(guò)觀看看到斷裂處延長(zhǎng)至M36螺紋孔處，。M36螺栓共找到6個(gè)，其中1個(gè)螺栓的螺紋部分?jǐn)嘣诼菘變?nèi)，1個(gè)剪斷。 3.1.3.將斷裂的終傳動(dòng)輪轂和螺栓帶回做失效分析。 3.2. 對(duì)終傳動(dòng)輪轂進(jìn)行診斷分析 通過(guò)分析、檢測(cè)與計(jì)算可知：終傳動(dòng)輪轂的化學(xué)成分達(dá)到設(shè)計(jì)材料的要求，表面淬火的硬度未到設(shè)計(jì)值，通過(guò)金相檢驗(yàn)發(fā)覺(jué)鑄造輪轂內(nèi)部有偏析和疏松等缺陷。斷裂處的圓角偏小可能會(huì)消失應(yīng)力集中。通過(guò)總結(jié)得出產(chǎn)品質(zhì)量不合格是造成輪轂斷裂的主要緣由，設(shè)計(jì)也存在缺陷。 3.3. 措施 輪轂采納的一般鑄鋼件，由于缺少合金元素，淬透性差，建議改用鑄造合金鋼。 嚴(yán)格掌握終傳動(dòng)輪轂的質(zhì)量，改進(jìn)鑄造工藝，增加工藝探傷工序，保證零件無(wú)組織缺陷。加大輪轂軸肩圓角，改善機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性，并完成相關(guān)評(píng)審，提高產(chǎn)品質(zhì)量。