机械设备维修的理论基础
 

一、机械故障

(1)机械故障的概念

机械设备丧失了规定性能的状态，称为机械故障。

(2)机械故障的类型
  
1、按故障发生速度分类

(1)渐发生故障
(2)突发性故障
(3)复合型故障

2、按故障后果分类

(1)功能故障
(2)参数故障

3、按故障的危害程度分类
 

另外，还可以故障出现的情况分为已发生的实际故障和未发生的潜在故障；也可以根据故障发生的原因或性质分为人为故障和自然故障等。总之，研究故障类型的目的是通过分析各种故障对设备功能、参数、零部件失效形式的影响，从而在设计，使用中采取改进措施，减少或杜绝故障发生，保证人员和机械安全。
 
(3)机械故障的规律

机械故障随时间变化的规律叫机械的故障规律。用寿命特性曲线，也称“浴盆曲线”来描述机械故障时效率随使用时间的变化关系。

寿命特性曲线分为三个阶段:

第一阶段为早期故障期，即由于设计制造保管运输安装等原因造成的早期故障。其故障率较高，但容易排出。

第二阶段为正常运转期，亦称随机故障期。机器经跑和、调整，故障率逐渐下降并趋于稳定。在该阶段内仅有突发性故障，一般故障率较小。这一阶段表征了机械的有效寿命。

第三阶段为耗损故障期，由于零件的磨损、腐蚀、疲劳等原因造成故障上升率，这时对机器进行大修，更换达到寿命的零部件，加强维护，可延长使用期。但一般大修费用可能较高，大修后的机器性能往往不如新机器。

(4)机械故障发生的原因

了解故障发生的原因，为合理的维修设备延长其使用寿命，进而采取有效措施，防止故障的发生，具有重要的实际意义。
机械设备故障的原因是多种多样的，归纳起来有：(1)机械设备自身缺陷影响(2)环境因素影响(3)时间因素影响

二、机械零件的失效形式

（一）变形失效

变形失效件体现为：

不能承受规定载荷；不能起到规定作用；与其他零件的运转发生干扰。变形一在某种程度上减弱了零件规定功能，可以是塑性的或弹塑性的变形基本类型：尺寸变形或体积变形（长大或缩小）和形状变形（如弯曲和翘曲）。

弹性变形失效：

变形量是在弹性范围内变化，是刚度问题。杆，柱类，轴类零件，靠摩擦力传动的零件等弹性变形会带来失效的问题．影响弹性变形主要因素：零件形状、尺寸、材料的弹性模量，零件工作温度和载荷的大小

塑性变形失效：

是外加应力超过零件材料的屈服极限时发生明显的塑性变形。塑性变形影响因素：除弹性变形中所论影响因素外，还有材料缺陷，使用不当，设计有误等，其中特别是热处理不良更为突出。如齿轮的齿部高频淬火，可能因温度控制不妥造成裂纹。

翘曲变形失效：是一种与方向上常产生复杂规律的变形而最终形成了翘曲的外形而导致失效．
 
（二）断裂失效

1.   断裂分类
  
(1)按断裂性质分

韧性断裂—材料断裂之前发生明显的宏观塑性的断裂，
脆性断裂一指材料在断裂之前不发生或发生很小的宏观可见的塑性变形的断裂．
韧性—脆性断裂——又称准脆性断裂．是一种塑性和脆性混合的断裂，

(2)按断裂路径分：

沿晶断裂，穿晶断裂，混晶断裂．

2．断口分析方法

对金属材料的室温拉伸或冲击试样的断口宏观观察，可以看到其断口可分为纤维状区，放射状区及剪切唇区三个不同的区域．

(1)腐蚀失效

腐蚀一是金属暴露于活性介质环境中而发生的一种表面损耗，是化学和电化学作用的结果，
腐蚀失效有几种基本类型：(1)均匀腐蚀(2)点腐蚀(3)晶向腐蚀

(2)  磨损

零件工作表面的物质，由于表面相互摩擦或介质冲刷而不断损失的现象叫磨损。磨损是零件的主要失效形式。

磨损又分为黏着磨损、磨粒磨损和表面疲劳磨损。

机械磨损的一般规律：机械设备在运转时，零件各部位的磨损并非相同，但磨损的发展具有共同的规律。机械的磨损过程大致分为三个阶段：(1)“跑合”阶段(2)稳定磨损阶段(3)急剧磨损阶段。

防止和减少磨损的方法和途径：(1)正确的选材是提高耐磨性的关键。(2)尽量保证液体润滑，对设备进行正确、合理的润滑，能有效减少设备零部件的磨损，延长设备使用寿命。(3)采用多种表面处理方法：如滚压、化学表面热处理、镀铬、喷涂等”）正确进行(5)摩擦副的结构设计(6)设备正确的维护与使用对设备的寿命影响很大

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