第二章 机械故障诊断的基本原理(徐)1讲解.ppt

* * 第二章 机械故障诊断的基本原理 本章内容 机械故障机理 机械设备的故障分类 机械故障诊断分类 机械故障诊断的内容与基本环节 故障机理：引起机械设备故障的物理、化学变化等内在的原因、规律及其原理。 1. 机械故障机理 机械故障机理 磨损机理 变形机理 断裂机理 裂纹机理 腐蚀机理 磨损：两个作相对运动的机件摩擦的结果使其表面分子逐渐脱落，使机件原有的尺寸、几何形状以及表面质量发生变化，这种现象称为磨损。摩擦随润滑情况的不同分为五种，即干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、半液体摩擦以及半干摩擦。 磨损过程：跑合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 1.1 磨损机理（4个机理） 3. 磨损机理： （1）粘着磨损 定义：接触表面局部发生粘着，在相对运动时粘着处分开，使接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，并经过多次反复而发生破坏的现象。常见于机械性能接近的两种材料之间的磨损。 分类：冷粘着磨损、热粘着磨损、内部粘着磨损 粘着磨损 （2）磨粒磨损 定义：接触面之间存在硬质粒子，或摩擦一方的硬度比另一方大得多时产生的类似金属切削过程的磨损。 分类：微量切削、压痕损伤、疲劳破坏 （3）表面疲劳磨损 定义：两接触面作滚动摩擦或滚动、滑动复合摩擦时，在交变接触应力的作用下，使材料表面疲劳而产生物质损失的现象。 分类：麻点剥落、浅层剥落、硬化层剥落 （4）腐蚀磨损 定义：在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学、电化学反应，引起金属表面的腐蚀产物剥落的现象。 分类：氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、微动腐蚀磨损 1.2 变形机理 变形：机件在外力作用下，产生形状或尺寸变化的现象称为变形。 分类：弹性变形、塑性变形 （1）弹性变形：机件受载荷时产生变形，外载卸除后变形消失； （2）塑性变形：金属在外力作用下，当应力超过屈服强度后，就产生不可逆变形。 变形产生原因：内应力、外载荷、温度以及内因（空位、位错、扩散、晶粒尺寸）等。 1.断裂：机件分成两个或几个部分的现象，断裂会使机件完全丧失工作能力，是最危险的故障类型。 2.分类：疲劳断裂、静载断裂、环境断裂 （1）疲劳断裂 1.3 断裂机理 定义：机件的工作应力低于材料的屈服极限，在重复以及交变载荷的长期作用下，发生断裂的现象。常见于轴、齿轮、弹簧等。 （2）静载断裂 定义：机件在静载荷（如一次冲击或恒定的载荷）作用下发生断裂的现象。静载断裂是当静载荷增大到超过材料的相应抗力时，会在机件的危险截面中发生材料从有限的几何表面断开的现象。 （3）环境断裂 定义：在腐蚀环境中，材料表面或裂纹前沿由于氧化、腐蚀或其它过程使断裂表面能和材料的强度下降，因而使机件发生断裂。包括应力腐蚀断裂、氢脆断裂、高温蠕变断裂、腐蚀疲劳断裂以及冷脆断裂。 1.4 裂纹机理 1. 裂纹：金属的局部断裂称裂纹。断裂的发展过程可归纳为裂纹的产生、裂纹的扩展以及最终断裂三个阶段。因此，断裂是无可挽救的故障，裂纹属于可以挽救的故障。然而，裂纹直接破坏机件的连续性，且易引起应力集中从而加速裂纹的扩展，所以裂纹也是危险性很大的一种故障模式。 2. 分类：工艺裂纹、使用裂纹 1.5 腐蚀机理 包括化学腐蚀机理与电化学腐蚀机理。 （1）化学腐蚀机理：单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀 （2）电化学腐蚀机理：当金属接触电解质溶液时，其腐蚀过程为电化学过程，这种腐蚀过程称为电化学腐蚀，即在化学反应过程中产生了电流作用。 2. 机械设备的故障分类 机械故障主要有以下几种分类方法： （1）按故障发生的原因分 先天性故障：由于设计或制造不当而造成机械系统中存在某些薄弱环节而引发的故障 磨损性故障：指机械系统因使用过程中的正常磨损而引发的一类故障，对这类故障形式，一般只进行寿命预测。 错用性故障：因使用不当而引发的故障。 * * *