淺析機(jī)械故障原因的分析程序與方法

李惠龍

摘要：隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備正朝大型化、高速化和自動化的方向發(fā)展，合理的運(yùn)用機(jī)械故障的分析程序和方法也越來越重要，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)品的可靠性和安全性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械故障；分析程序；方法

引言

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備正朝大型化、高速化和自動化的方向發(fā)展。機(jī)械設(shè)備的功能越來越完善，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。而機(jī)械故障是機(jī)械設(shè)備使用過程中最常見的問題，其影響范圍大，危害性嚴(yán)重。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、控制和排除設(shè)備故障。故障原因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，以避免產(chǎn)生相同的問題，提高設(shè)備的質(zhì)量。其次通過故障原因分析可找到其產(chǎn)生的本質(zhì)原因，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，以此來提高設(shè)備的整體可靠性。

本文根據(jù)機(jī)械設(shè)備的使用和維修特性，提出了一些機(jī)械故障原因的分析程序，并提出一些解決問題的方法。

1.機(jī)械故障分析的一般程序

1.1. 現(xiàn)場調(diào)查

現(xiàn)場調(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)場調(diào)查的數(shù)據(jù)主要包括：記錄故障發(fā)生的時間、設(shè)備使用時間和運(yùn)行工況等客觀數(shù)據(jù)；在故障發(fā)生前，設(shè)備有無異響，若有需標(biāo)注異響的來源；對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)歸納對故障的初步看法等。

1.2 .對機(jī)械故障進(jìn)行診斷并分析原因

1.2.1.根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查所取得的資料對故障件進(jìn)行檢測和分析。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分析等。

1.2.2.運(yùn)用合適的CAE分析方法對故障部件進(jìn)行必要的強(qiáng)度、疲勞斷裂等校核，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)生的主要原因。

1.2.4.模擬在擬定工況的斷裂試驗(yàn)，確定故障發(fā)生的根本原因。

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.都要對所獲得的全部資料、調(diào)查記錄、證詞和測試數(shù)據(jù).按設(shè)計(jì)、材料、工藝、使用四個方面判斷是否問題，以此集中歸納、綜合分析和判斷處理，形成一個正確合理的技術(shù)報告。技術(shù)報告需包含故障分析結(jié)果和解決措施兩方面。根據(jù)報告判斷其故障屬于設(shè)計(jì)、制造或使用等原因，明確責(zé)任人，提高機(jī)械設(shè)備的可靠性。

2.機(jī)械故障原因的分析方法

機(jī)械故障原因的分析方法是一個系統(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)科的知識，運(yùn)用機(jī)械加工工藝、液壓傳動、金屬工藝、電氣、摩擦等相關(guān)專業(yè)理論，知識識技術(shù)的融合性極強(qiáng)。同時，所有的故障分析方法和技術(shù)都必須以機(jī)械實(shí)際工況為基礎(chǔ)，是一項(xiàng)以理論為指導(dǎo)注重于實(shí)踐的活動。本文將對一些常用的分析方法做簡單扼要的介紹。

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)，是整個故障診斷是否成功的關(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)象大多是由于機(jī)械疲勞、應(yīng)力集中等原因引起的，裂紋故障極容易造成突發(fā)性事故，尤其是壓力容器、傳動軸和齒輪等零件，

磨損是由于設(shè)備運(yùn)動部件缺少潤滑、或油液清潔度低所造成的，使得設(shè)備配合精度降低，產(chǎn)生振動、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)熱等原因所造成的設(shè)備構(gòu)件變形，變形故障會影響設(shè)備零部件的精度，造成靜元件摩擦，降低運(yùn)動件的磨合能力，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)荷過大，局部應(yīng)力過于集中等原因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，喪失工作性能等嚴(yán)重結(jié)果。

2.2.金相檢驗(yàn)

金相檢驗(yàn)是故障分析過程中最常用也是最重要的手段，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：①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。②硫印和磷印，主要檢驗(yàn)材料中硫、磷含量的偏析。③顯微組織分析，判斷故障件的機(jī)加工工藝和熱處理工藝是否正常。④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.無損檢測

無損檢測是借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材對故障件的內(nèi)部和表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測的方法，主要有磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測和射線檢測等。這些技術(shù)是在不損壞試件的條件下進(jìn)行的，簡便易行，效果良好。綜合運(yùn)用無損檢測方法可以提高檢測的效率。

2.4.力學(xué)性能檢測

力學(xué)性能檢測主要是校核故障件的力學(xué)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求和使用要求。力學(xué)性能檢測方法主要有變形、斷裂、粘連和疲勞等，測試的項(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)械故障原因的分析示例

推土機(jī)用終傳動輪轂斷裂的故障分析

3.1. 現(xiàn)場調(diào)查

3.1.1.收集記錄故障發(fā)生的時間、設(shè)備使用時間和運(yùn)行工況等客觀數(shù)據(jù) 。（略）

3.1.2.損壞終傳動輪轂的初步調(diào)查：①輪轂沿軸肩圓角處斷裂，且斷口處有裂紋。②斷裂兩側(cè)（大圓角附近及外側(cè)螺孔附近）有銹蝕現(xiàn)象。③通過觀察看到斷裂處延伸至M36螺紋孔處，。M36螺栓共找到6個，其中1個螺栓的螺紋部分?jǐn)嘣诼菘變?nèi)，1個剪斷。

3.1.3.將斷裂的終傳動輪轂和螺栓帶回做失效分析。

3.2. 對終傳動輪轂進(jìn)行診斷分析

通過分析、檢測與計(jì)算可知：終傳動輪轂的化學(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，通過金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)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出現(xiàn)應(yīng)力集中。通過總結(jié)得出產(chǎn)品質(zhì)量不合格是造成輪轂斷裂的主要原因，設(shè)計(jì)也存在缺陷。

3.3. 措施

輪轂采用的普通鑄鋼件，由于缺少合金元素，淬透性差，建議改用鑄造合金鋼。② 嚴(yán)格控制終傳動輪轂的質(zhì)量，改進(jìn)鑄造工藝，增加工藝探傷工序，保證零件無組織缺陷。③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)評審，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4. 總結(jié)

本文著重描述了機(jī)械故障原因的一些常規(guī)程序和方法，合理的運(yùn)用這些方法可減少設(shè)備在施工過程中大量停機(jī)、超長檢修等現(xiàn)象，提高工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，也是公司生存、發(fā)展.取得較好經(jīng)濟(jì)效益的保證。也對改善公司產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率.降低成本有著深刻的意義。

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