机电设备诊断与维修技术第1章

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1、第一章机械零件失效的模式及其机理失效：设备在使用过程中，零件由于设计、材料、工艺及装配等各种原因，丧失规定功能，无法继续工作的现象。失效的模式：即失效的外在表现形式。主要表现为磨损、变形和断裂等。失效的机理：失效的物理、化学、机械等变化的过程和内在原因的实质。第一节机械零件的磨损通常将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种形式。两个物体接触——摩擦——磨损磨损：微观和动态的过程世界近一半的能源——摩擦和磨损外形和尺寸变化其他各种物理、化学和机械的变化80%零件的实效——磨损一、粘

2、着磨损2.粘着磨损的分类3.影响粘着磨损的因素当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对的运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损称为粘着磨损。粘着磨损又称粘附磨损。（1）摩擦表面的状态（洁净程度和粗糙度）（2）摩擦表面的材料的成分和金相组织1.粘着磨损机理载荷和相对运动粘着—剪断—再粘着类别破坏现象损坏原因实例轻微磨损剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料极轻微粘着结合强度比摩擦副的两个基体金属都弱轴与滑动轴承、缸套与活塞环涂抹剪切破坏发生在离粘着结合部不远的

3、较软金属层内，软金属涂抹在硬金属表面粘着结合强度大于较软金属的抗剪强度主轴轴颈与巴士合金轴瓦、重载蜗轮副擦伤剪切破坏，主要发生在较软金属的亚表层内，有时硬金属的亚表层也有划痕粘着结合强度比两基体金属抗剪强度都高，转移到硬面上的粘着物质又拉削软金属表面减速器齿轮表面、内燃机铝活塞壁与缸体撕脱剪切破坏发生在摩擦副一方或两方金属较深处粘着结合强度大于任一基体金属的抗剪强度，剪切应力高于粘着结合强度主轴-轴瓦咬死摩擦副之间咬死，不能相对运动粘着结合强度比任一基体金属的抗剪强度都高，且粘着区域大，切应力低于粘着

4、结合强度齿轮油泵中的轴与轴承、齿轮副、不锈钢螺栓与螺母磨料磨损又称磨粒磨损。它是当摩擦副的接触表面之间存在这硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损，其特征是在接触表面上有明显的切削痕迹。二、磨料磨损1.磨料磨损的机理（假说）（1）微量切削：磨料磨损主要是由于磨料颗粒沿摩擦表面进行微量切削而引起的，微切削大多呈螺旋状、弯曲状或环状。（2）疲劳破坏：磨料磨损是磨料使金属表面层受交变应力和变形，使材料表面疲劳破坏，并呈小颗粒状态从表层脱落下来。（3）压

5、痕破坏：塑性较大的材料，因磨料在载荷的作用下压入材料的表面而产生压痕，并从表层上挤出剥落物。（4）断裂：磨料压入和划擦金属表面时，压痕处的金属要产生变形，磨料压入深度达到临界值时，伴随压入而产生的拉伸应力足以产生裂纹。2.磨料磨损的分类3.影响磨料磨损的因素由于磨料磨损主要是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的，而影响它的因素也就取决于这两方面。（1）磨料磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小有密切关系。（2）摩擦表面材料摩擦表面材料的显微组织，力学性能如硬度、断裂韧度、弹性模量等，与磨料磨损也有很大

6、的关系。磨料相对于摩擦面材料硬度越大，磨损越严重；呈棱角状的磨料比圆滑状的挤切能力强，磨损率高；在一定粒度范围内，摩擦表面的磨损量随磨料尺寸的增加而按比例较快增长，但磨粒达到临界尺寸后，磨损量基本不变。（由于本身的缺陷和裂纹导致磨料的抗拉强度降低，容易断碎破裂）一定范围内，硬度越高，材料越耐磨；断裂韧度反应了材料对裂纹的产生和扩散的敏感性；弹性模量反映出被磨材料是否能以弹性变形的形式去适应磨料，允许磨料通过而不发生塑性变形或切削作用，避免或减轻磨损程度。三、疲劳磨损疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环

7、接触应力作用产生重复变形，导产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。1.疲劳磨损机理按裂纹产生的位置，疲劳磨损的机理有两种情况：(1)滚动接触疲劳磨损滚动接触过程中，材料表层受到周期性载荷作用，引起塑性变形，表面硬化，最后在表面出现初始裂纹，并沿与滚动方向呈45°方向由表向里扩展。（2）滚滑接触疲劳磨损两滚动接触物体在距表面下0.786b处切应力最大，该处塑性变形最剧烈，在周期性载荷作用下的反复变形使材料局部弱化，并在该处首先出现裂纹，在滑动摩擦力引起的切应力和法向载荷引起的切应力叠加作用下，使最大切应

8、力从0.786b处向表面移动。2.疲劳磨损的分类：（1）非扩展性疲劳磨损某些新的摩擦表面上，因接触点较少，压力较大，容易产生小麻点状的点蚀。经磨合后，接触面积扩大，实际压力降低，小麻点停止扩展。（运动速度不高的摩擦副影响不大）（2）扩展性疲劳磨损作用在接触表面的交变应力较大时，由于材料的塑性稍差或润滑不当，在磨合阶段就产生小麻点。在载荷继续作用下，小麻点就会发展成痘斑状坑，逐渐使零件失效。3.影响接触疲劳磨损的主要因素：（1）材质（2）接触表面粗糙度适当