機(jī)械設(shè)備故障原因與對(duì)策

付正江

【摘 要】因“操作不當(dāng)”和“維護(hù)不周”而產(chǎn)生的設(shè)備故障和事故，一直占全部故障和事故的30%至50%，甚至更高。本文主要介紹機(jī)械設(shè)備故障發(fā)生的原因-腐蝕、磨損、斷裂、變形、疲勞。盡管故障不可避免但可以做到早發(fā)現(xiàn)早解決，找出應(yīng)對(duì)的措施，減少故障發(fā)生的危害是必須的。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械 故障原因 對(duì)策

1機(jī)械故障的原因

絕大多數(shù)故障的原因在以下幾個(gè)方面：

（1）磨損：導(dǎo)致設(shè)備上相關(guān)零件的配合關(guān)系，形位公差，潤滑狀態(tài)，強(qiáng)度等等方面超限，引起失常。統(tǒng)計(jì)表明大約84%以上的故障與磨損有關(guān)。

（2）疲勞：表面接觸應(yīng)力疲勞導(dǎo)致構(gòu)件表面狀態(tài)劣化，振動(dòng)，噪聲。 交變應(yīng)力在應(yīng)力集中部位導(dǎo)致的疲勞，會(huì)產(chǎn)生無征兆的突然斷裂，引起重大事故。

（3）變形：一種原因是時(shí)效不夠造成的，隨工作時(shí)間延長，工作中溫度升高導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力釋放產(chǎn)生的變形，無過載也會(huì)發(fā)生。另一種原因是載荷過大而產(chǎn)生。

（4）斷裂：疲勞斷裂、過載斷裂。

（5）腐蝕：化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕（廣泛存在）。

2 幾種典型破壞情形分析

2.1斷裂

斷裂是機(jī)件在機(jī)械力、溫度、腐蝕等外界因素作用下，自身材料的連續(xù)性遭到破壞，從而發(fā)生局部開裂或者分成幾個(gè)部分的失效現(xiàn)象。斷裂有三種形式：

（1）塑性斷裂。機(jī)械零件在斷裂之前已表現(xiàn)出一定程度的塑性變形，如果應(yīng)力進(jìn)一步增大，超過材料的屈服強(qiáng)度，即發(fā)生此種形式斷裂。

（2）脆性斷裂。零件在斷裂以前無明顯的塑性變形，發(fā)展速度極快的一種斷裂形式叫脆性斷裂，斷裂的發(fā)生具有突然性，是一種非常危險(xiǎn)的斷裂破壞形式。

（3）疲勞斷裂。金屬零件經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)載荷或交變應(yīng)力作用后引發(fā)的斷裂現(xiàn)象，稱為疲勞裂。

2.2磨損

磨損是零部件失效的一種基本類型。

（1）磨料磨損：物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物（包括硬金屬）相互摩擦引起表面材料損失。

（2）粘著磨損：摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗。

（3）表面疲勞磨損：兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失。

2.3腐蝕

腐蝕是金屬受周圍介質(zhì)的作用，而引起損傷的現(xiàn)象，這種損傷是金屬零件在某些特定的環(huán)境下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。

（1）電化學(xué)腐蝕。不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中所發(fā)生的腐蝕是電化學(xué)腐蝕最突出的例子。

（2）化學(xué)腐蝕。金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過程。例如，化工廠里的氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵。

3機(jī)械設(shè)備中的常見故障及對(duì)策

3.1機(jī)械設(shè)備常見故障有以下6種

損壞型故障：如斷裂、開裂、點(diǎn)蝕、燒蝕、變形、拉傷、龜裂、壓痕等；

退化型故障：如老化、變質(zhì)、剝落、異常磨損等；

松脫型故障：如松動(dòng)、脫落等；

失調(diào)型故障：如壓力過高或過低、行程失調(diào)、間隙過大或過小、干涉等；

堵塞與滲漏型故障：如堵塞、漏水、漏氣、滲油等；

性能衰退或功能失效型故障：如功能失效、性能衰退、過熱等。

3.2斷裂對(duì)策

（1）優(yōu)化零件形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理選擇零件材料。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要注意減少應(yīng)力集中部位，綜合考慮零件的工作環(huán)境如介質(zhì)、溫度、負(fù)載性等對(duì)零件的影響，合理選擇零件材料，以達(dá)到減少發(fā)生疲勞斷裂的目的。

（2）合理選擇零件加工方法。應(yīng)考慮盡量多的采用滲碳、滲氮、噴丸、表面滾壓加工等可產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的工藝方法對(duì)零件進(jìn)行加工，通過使零件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，抵消一部分有外載荷引起的拉應(yīng)力。

（3）安裝方面：1）要正確安裝，防止產(chǎn)生附加應(yīng)力與振動(dòng)。對(duì)重要零件，應(yīng)防止碰傷、拉傷，因?yàn)槊恳粋€(gè)傷痕都可能成為一個(gè)斷裂源。2）應(yīng)注意保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，防止腐蝕介質(zhì)的侵蝕，防止零件各部分溫差過大。

3.3磨損對(duì)策

（1）合理的摩擦副匹配。

（2）提供充足而清潔的潤滑劑，緩和機(jī)械設(shè)備的摩擦，達(dá)到減輕設(shè)備的磨損。

（3） 減少表面接觸用力即擴(kuò)大接觸面積 減少表面應(yīng)力集中。

3.4腐蝕對(duì)策

（1）陰極保護(hù)法。 主要是在被保護(hù)金屬表面通以陰極直流電流，消除或減少被保護(hù)金屬表面的腐蝕電池作用。

（2）陽極保護(hù)法。主要是在被保護(hù)金屬表面通以陽極直流電流，使其金屬表面生成鈍化膜，從而增大了腐蝕過 程的阻力。此外，可用一個(gè)比零件材料的化學(xué)性能更活潑的金屬鉚接到零件上，形成一個(gè)腐蝕電池，零件作為陰性，不會(huì)發(fā)生腐蝕。這種運(yùn)用電化學(xué)原理的方法常稱為犧牲陽極法。如在海洋中，航行的船舶底部常鉚接有鋅塊，以保護(hù)鐵殼不受海水腐蝕。

（3）添加緩蝕劑。在腐蝕性介質(zhì)中加人少量能減少腐蝕速度的物質(zhì)，即緩蝕劑，可減輕腐蝕。按化學(xué)性質(zhì)，緩蝕劑有無機(jī)和有機(jī)二種。如重鉻酸鉀、硝酸鈉、亞硫酸鈉等無機(jī)類，能在金屬表面形成保護(hù)，使金屬與介質(zhì)隔開；胺鹽、瓊脂、動(dòng)物膠、生物堿等有機(jī)化合物，能吸附在金屬表面上，使金屬溶解和還原反應(yīng)都受到抑制，從而減輕金屬腐蝕。

（4）改變環(huán)境條件。即將環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)去除，以減少其腐蝕作用。如采用通風(fēng)、除濕、去除二氧化硫氣體等。對(duì)常用的金屬材料來說，把相對(duì)濕度控制在臨界濕度（50%-70%）以下，可顯著減緩大氣腐蝕。

在酸洗車間和電解車間里，合理設(shè)計(jì)地面坡度和排水溝，做好地面防腐蝕隔離層，來防止酸液滲透地面而使其凸起，以免損壞貯槽及機(jī)械基礎(chǔ)。

4結(jié)語

綜上，除加強(qiáng)前述各項(xiàng)工作外，努力創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，改善生產(chǎn)作業(yè)條件。因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境與職工的工作情緒關(guān)系密切，文明的車間、舒適的辦公條件等會(huì)給職工帶來較好的情緒，而悶熱的空氣、高分貝的噪聲等則會(huì)引發(fā)不良情緒，成為各種缺陷、故障甚至事故的誘因。