机电设备诊断与维修
《机电设备诊断与维修》作业讲评1
讲评主要针简答题及论述题型作业进行。通过对部分作业题目的分析讲评,使学员掌握在遇到类似问题时,懂得从何入手解答问题,
并达到对其他问题举一反三。
第一章 机械零件失效的模式及其机理
1.磨损形式主要有哪几种?简述每一种磨损产生的机理。
本题的意思在于全面了解磨损形式及产生机理,并掌握其中的一些基本概念。
【解答】
磨损形式主要有:粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。
粘着磨损产生的机理:
两个金属零件表面的接触,实际上是微凸体之间的接触,实际接触面积很小,仅为理论接触面积的1/100~1/1000。所以在载荷不大时,
单位面积的接触应力也很大。如果当这一接触应力大到足以使微凸体发生塑性变形,并且接触处很干净,那么两个零件的金属面将直接接触
而产生粘着。而当摩擦表面发生相对滑动时,粘着点在切应力作用下变形以至断裂,造成接触表面的损伤破坏。如果粘着点的粘着力足够大,
超过摩擦接触点两材料之一的强度,则材料会从该表面上被扯下,使材料从一个表面转移到另一个表面,通常这种材料的转移是由较软的表
面迁移到较硬的表面上。在载荷相和对运动作用下,两接触表面重复产生粘着—剪断—再粘着的循环过程,使摩擦表面温度显著升高,油膜
破坏,严重时表层金属局部软化或熔化,接触点产生进一步粘着。因此,在金属的摩擦中,粘着磨损是剧烈的,常常会导致摩擦副灾难性破
坏。
磨料磨损产生的机理:有4种假说:
1)微量切削说:即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,微量切削大多数呈螺旋状或环状,与金属切削加工的切削形状类似。
2)疲劳破坏说:即磨料磨损主要是磨料使金属表面层受到交变应力和变形,使材料表面疲劳破坏,并呈颗粒状态从表层脱落下来。 3)压痕破坏说:即塑性较大的材料,因磨料在载荷的作用下压入材料表面而产生压痕,并从表层上挤出剥落物。
4)断裂说:即磨料压入和擦划金属表面时,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。在擦划过程中产生的裂纹有两种主要类型:一种是垂直于表面的中间裂纹,另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。当横向裂纹相交或扩展到表面时,便发生材料呈微粒状脱落,形成磨屑的现象。
疲劳磨损产生的机理:有两种假说。
1)滚动接触疲劳磨损说:在滚动接触过程中,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,
并沿与滚动方向呈小于450的倾角方向由表向里扩展。表面上的润滑油由于毛细管的吸附作用而进入裂纹内表面,当)滚动体接触到裂口处时将把裂口封住,使裂纹两侧内壁承受很大的挤压作用,加速裂纹向内扩展。在载荷的继续作用下,形成麻点状剥落,在表面上留下痘斑状凹坑,深度在0.2㎜以下。
2)滚滑接触疲劳磨损说:根据弹性力学,两滚动接触物体在距离表面下0.786b (b 为平面接触区的半宽度)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,使最大切应力从0.786b 处向表面移动,形成滚滑疲劳磨损,剥落层深度一般为0.2~0.4㎜。
腐蚀磨损产生的机理:分为氧化磨损和特殊介质下的腐蚀磨损。
氧化磨损产生的机理:除金、铂等少数金属外,大多数金属表面都被氧化膜覆盖着。若在摩擦过程中,氧化膜被磨掉,摩擦表面与氧化
介质反映速度很快,立即又形成新的氧化膜,然后又被磨掉。
特殊介质下的腐蚀磨损产生的机理:它是摩擦副金属材料与酸、碱、盐等介质作用生成的各种化合物,在摩擦过程中不断被除去的磨损
过程,其机理与氧化磨损产生的机理相似,但磨损速率较高。
微动磨损产生的机理:由于微动磨损集中在局部范围内,同时两摩擦表面永远不脱离接触,磨损产物不易往外排除,磨屑在摩擦面起着
磨料的作用。又因摩擦表面之间的压力使表面凸起部分粘着,粘着处被外界小振幅引起的摆动所剪切,剪切处表面又被氧化,故兼有粘着磨
损和氧化磨损的作用。因此,微动磨损是一种兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损的复合磨损形式。
2.金属零件腐蚀损伤的形式有哪几种?如何防止和减轻机械设备中零件的腐蚀?
本题的意思在于全面了解金属零件腐蚀损伤的形式,并掌握其中的一些基本概念。
【解答】
化学腐蚀、电化学腐蚀2类。 1)正确选材
根据环境介质和使用条件,选择合适的耐腐蚀材料,如含有镍、铬、铝、硅、钛等元素的合金钢;在条件许可的情况下,尽量选用尼
龙、塑料、陶瓷等材料。
2)合理设计
在设计结构时,应尽量使整个部位的所有条件均匀一致,做到结构合理、外形简化、表面粗糙度合适。 3)覆盖保护层
在金属表面上覆盖一层不同的材料,改变表面结构,使金属与介质隔离开来,以防止腐蚀。常用的覆盖材料有金属或合金、非金属保
护层和化学保护层等。
4)电化学保护
电化学保护包括阴极保护法和阳极保护法。
阴极保护法,主要是在被保护金属表面通以阴极直流电流,消除或减少被保护金属表面的腐蚀电池作用。
阳极保护法,主要是在被保护金属表面通以阳极直流电流,使其金属表面生成钝化膜,从而增大了腐蚀过程的阻力。 此外,可用一个比零件材料的化学性能更活泼的金属铆接到零件上,形成一个腐蚀电池,零件作为阴极,不会发生腐蚀。
5)添加缓蚀剂
按化学性质,缓蚀剂有无机和有机两种。如重铬酸钾、硝酸钠、亚硫酸钠等无机类,能在金属表面形成保护,使金属与介质隔开;胺
盐、琼脂、动物胶、生物碱等有机化合物,能吸附在金属表面上,使金属溶解和还原反应都受到抑制,从而减轻金属腐蚀。
6)改变环境条件
将环境中的腐蚀介质去除,以减少其腐蚀作用。如采用通风、除湿、去除二氧化硫气体等。对常用的金属材料来说,把相对湿度控制
在临界湿度(50%—70%)以下,可显著减缓大气腐蚀。在酸洗车间和电解车间里,合理设计地面坡度和排水沟,做好地面防腐蚀隔离层,
来防止酸液渗透地面而使其凸起,以免损坏贮槽及机械基础。
3.对于机械设备中零件的变形,应从哪些方面进行控制?
本题的意思在于全面分析了解机械设备中零件的变形形式,掌握其中的一些基本概念。并了解掌握控制变形的方法。
【解答】
应从设计、加工、修理和使用4个方面进行控制。
在设计方面:不仅要考虑零件的强度,还要重视零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸、修理等问题。在设计中应注意应用新技术、新
工艺和新材料,减少制造时的内应力和变形。
在加工方面:在加工中,要采取一系列工艺措施来防止和减少变形。对毛坯要进行时效以消除其残余内应力;对高精度零件,在精加工
过程中必须安排人工时效;在制定零件机械加工工艺中,均要在工序、工步安排上、工艺装备和操作上采取减小变形的工艺措施;在加工和
修理中,要减少基准的转换,保留加工基准留给修理时使用,减少维修加工中因基准不一而造成的误差。注意预留加工余量、调整加工尺寸
和预加变形,这对于经过热处理的零件来说非常必要。也可以预加应力或控制应力的产生和变化,使最终变形量符合要求,达到减少变形的
目的。
在修理方法:在修理中,应制定出与变形有关的标准和修理规范;设计简单可靠、好用的专用量具和工夹具;推广新的修复技术,如刷
镀、粘接等,用来代替传统的焊接,尽量减少零件在修理中产生的应力和变形。
在使用方法:加强设备管理,制定并严格执行操作规程,不超负荷运行,避免局部超载或过热,加强机械设备的检查和维护。
第二章 机械设备状态监测与故障诊断技术
1.设备振动状态的判别常用哪几类标准?各种判别标准如何配合使用?
本题的意思在于全面了解机械设备中关于设备振动状态的判别标准及使用。 【解答】
一般分为绝对判断标准、相对判断标准、类比判断标准三大类。绝对判断标准是在规定的检测方法基础上制定的标准,因此必须注意
适用的频率范围,并且必须按规定的方法进行振动检测。适用于所有设备的绝对判断标准是不存在的,因此一般都是兼用绝对判断标准、相
对判断标准和类比判断标准,这样才能获得准确、可靠的诊断结果。
2.如何区分机器的转子的不平衡故障和不对中故障?
本题的意思在于了解造成不平衡故障和不对中故障的原因是什么?
【解答】
1)造成机器转子不平衡的主要原因是:是材质不匀、制造安装误差、孔位置有缺陷、孔的内径偏心、偏磨损、杂质沉积、转子零
部件脱落、腐蚀等。
这些原因引起转子中心惯性主轴往往会偏离其旋转轴线,造成转子不平衡。
2)造成机器转子不对中的主要原因是:主要是安装误差。
在安装时应保证良好的对中,即连接的转子中心线为一条连续的直线,并且轴承标高应能适应转子轴心曲线运转的要求,否则转子
轴线会产生不对中。
3.常规无损检测方法有哪几种?简述这些方法各应用范围。
本题的意思在于了解无损检测的方法,各种方法的特点及应用范围。
【解答】
常规无损检测方法有:超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等。
超声检测应用的范围:既可用于锻件、棒材、板材、管材以及焊缝等检测,又可用于厚度、硬度以及材料的弹性模量和晶粒度等的检测。
射线检测应用的范围:几乎适用于所有的材料,检测结果(照相底片)可永久保存。但从检测结果很难辨别缺陷的深度,要求在被检试
件的两面都能操作,对厚的试件暴光时间需要很长。
磁粉检测应用的范围:适用于检测钢铁材料的裂纹等表面缺陷。
渗透检测应用的范围:检测一般不受试件材料的种类及其外形轮廓的限制。
涡流检测应用的范围:适用于由钢铁、有色金属以及石墨等导电材料所制成的试件,而不适用于玻璃、石头和合成树脂等非导电材料的
检测。
《机电设备诊断与维修》作业讲评2
讲评主要针简答题及论述题型作业进行。通过对部分作业题目的分析讲评,使学员掌握在遇到类似问题时,懂得从何入手解答问题,
并达到对其他问题举一反三。
第三章 机械零件修复技术
1.为了保证焊接质量,碳钢零件补焊时应采取哪些技术措施?
本题的意思在于弄清焊接、补焊的概念,在此基础上进行问题的论述。 【解答】
为了保证焊接质量,碳钢零件补焊时应从两方面考虑:
1)低碳钢零件:低碳钢零件由于可焊性良好,补焊时一般不需要采取特殊的工艺措施;
2)中、高碳钢零件:中、高碳钢零件由于含碳量的增高,焊接接头处容易产生焊缝内的热裂纹、热影响区内由于冷却速度快而产生
低塑性淬硬组织引起的冷裂纹、焊缝根部主要由于氢的渗入而引起的氢致裂纹等。补焊时可采取以下措施:
①
焊前预热。中碳钢零件焊接的预热温度一般约为150~250℃,高碳钢零件焊接的预热温度一般约为250~350℃。某些在常温下保持奥氏体组织的钢(如,高锰钢)无淬硬情况可不预热。 ② 选用多层焊。多层焊的优点是前层焊缝受后层焊缝热循环作用使晶粒细化,改善性能。
③
焊后热处理。可消除焊接部位的残余应力,改善焊接接头的韧性和塑性,同时加强扩散的氢的逸出,减少延迟裂纹的产生。一般,中、高碳钢焊接后先采取缓冷措施,再进行高温回火,推荐温度为:600~650℃ ④ 尽可能选用低氢焊条以增强焊缝的抗裂性能。
⑤ 加强焊接区的清理工作,彻底清除油、水、锈,以及可能进入焊缝的任何氢的来源。 ⑥
设法减少母材溶入焊缝的比例。
2.热喷涂技术与喷焊技术的区别是什么?由此引起的性能和用途有何区别?
本题的意思在于弄清热喷涂技术、喷焊技术的概念,进而对它们的性能和用途有进行论述。 【解答】
(一)技术区别方面
热喷涂技术:利用氧乙炔火焰、或者电弧等热源,将喷涂材料(呈粉末状或丝材状)加热到熔融状态,在氧乙炔火焰、或者压缩空气
等高速气流推动下,喷涂材料被雾化并被加速喷射到制备好的工件表面上。喷涂材料呈圆形雾化颗粒喷射到工件表面即受阻变形成为扁平状。最先喷射到工件表面的颗粒与工件表面的凹凸不平处产生机械咬合,随后喷射来的颗粒打在先前到达工件表面的颗粒上,也同时变形并与先前到达的颗粒相互咬合,形成机械结合。这样,大量的喷涂材料颗粒在工件表面相互挤嵌堆积,就形成了喷涂层。
喷焊技术:对预热的自熔性合金粉末喷涂层再加热,使喷涂层颗粒熔化(约1000~1300℃),造渣上浮到涂层表面,生成的硼化物和
硅化物弥散在涂层中,使颗粒间和基体表面润湿达到良好粘接,最终,质地致密的金属结晶组织与基体形成约0.05~0.1mm 的冶金结合层——喷焊层。喷焊层与基体结合强度约为400Mpa ,它的耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能都较好。
(二)性能和用途区别方面
性能方面:热喷涂技术的特点为:适用范围广、工艺灵活、喷涂层减磨性能良好、工件受热影响小、生产率高;缺点为:喷涂层与工件基体结合强度较低,不能承受交变载荷和冲击载荷;工件表面粗糙化处理会降低零件的刚性;涂层质量靠严格实施工艺来保证,涂层质量尚无有效的检测方法;与热喷涂技术产生的喷涂层相比,喷焊技术产生的喷焊层,组织致密,耐磨,耐腐蚀,与基体结合强度高,可承受冲击载荷。
用途方面:喷焊技术适用于承受冲击载荷、要求表面硬度高、耐磨性好的磨损零件的修复,例如混砂机叶片、破碎机齿板。挖掘机铲
斗齿等;而热喷涂技术适用范围较广:涂层材料可以是金属、非金属(如,聚乙烯、尼龙等工程塑料,金属氧化物、碳化物、硼化物、硅化物等陶瓷材料)以及复合材料,被喷涂工件也可以是金属和非金属材料。正因为如此,表面具有各种涂层材料,使表面具有各种功能,如耐蚀性、耐磨性、耐高温性等。
《机电设备诊断与维修》作业讲评3
讲评主要针简答题及论述题型作业进行。通过对部分作业题目的分析讲评,使学员掌握在遇到类似问题时,懂得从何入手解答问题,
并达到对其他问题举一反三。
第四章 电气设备维修
1.测量绝缘电阻使用什么仪器?设备的绝缘电阻取何时的测量读数?为什么?
本题的意义在于兆欧表的正确使用。 【解答】
测量绝缘电阻使用兆欧表进行。
设备的绝缘电阻取1min 时的绝缘电阻值。
因为电气设备的绝缘常常是由多种材料组成,即使是同一介质制成的绝缘,也会在制造和运行中发生电性能的变化,因此介质是不均
匀的。不均匀的介质在直流电压的作用下,其中流过的电流会逐渐下降,经过1min 左右后趋于稳定,而电流的这种变化会带来绝缘电阻的变化。
2.当变压器着火时,应如何处理?
本题的意义在于掌握变压器的工作原理及组成,从而在发生故障时应如何处理。
【解答】
变压器着火是一种严重的故障。
首先应变压器两侧的断路器断开,若因故不能断开时,应立即手动拉开断路器,并拉开隔离开关,有强制送风的风扇也应该停止。然
后用消防设备灭火,灭火应采用不导电的灭火器(如二氧化磷、四绿化磷、3211、干粉等)和黄砂。带电灭火时,严禁使用导电的灭火剂(如喷射水流、泡沫灭火器等),以防发生触电危险。
如果油在变压器盖上燃烧,由于储油柜油压作用而流油,应从故障变压器的一个油门把油面放低一些,最好向变压器外壳胶水浇水,
使油冷却。当变压器铁壳爆炸时,必须迅速放出全部变压器油,引入到贮油坑或封闭沟内。 3.自动空气开关定期维护检修内容有哪些?
本题的意义在于在掌握自动空气开关的工作原理及组成的基础上,从功能上说明定期维护检修内容。 【解答】
1)触点的检修
首先应清楚触点表面的氧化膜和杂质,可以用小刀轻刮,也可用纱布擦试。注意镀银的接触表面只能用干净的抹布擦试,以免损
坏银层。
若触点表面积聚了灰尘,可用吹风机吹掉或刷子刷掉。触点表面若积聚油垢,可用汽油清洗干净。 被电弧烧出毛刺的触点表面,可用细锉仔细锉平凸出麻点,并要注意保持接触表面的形状和原来一样。 然后检查触点的压力,若压力不符合制造厂的规定,可更换失效或损坏的弹簧。 调整三相触点位置,保证三相同时闭合。
2)操作机构的检修
自动空气开关在操作过程中,经常会出现合不上或断不开的毛病,遇到这种情况时,可检查操作机构各部件有无卡涩、磨损,持勾和
弹簧有无损坏,各部分间隙是否符合规定的数值。
各机构的转动部分应定期涂上润滑油。每次检修之后,应做几次传动试验,看是否正常。
第五章 机械设备的大修
1.什么是设备大修?它包括哪些内容?
本题的意义在于在全面掌握设备大修的概念及具体细节。 【解答】
就是将设备全部或大部分解体,修复基础件,更换或修复机械零件、电器零件,调整修理电气系统,整机装配和调试,以达到全面清
除大修前存在的缺陷,恢复规定的性能与精度。
设备大修内容一般为:
1)对设备的全部或大部分部件解体检查。
2)编制大修理技术文件,并作好备件、材料、工检具、技术资料等各方面准备。
3)修复基础件。
4)更换或修复零件。
5)修理电气系统。 6)更换或修复附件。
7)整机装配,并调试达到大修理质量标准。
8)翻新外观。
9)整机验收。
10)对多发性故障部件,可改进设计来提高其可靠性;对落后的局部结构设计、不当的材料使用、落后的控制方式等,视情进行改造;按照产品工艺要求,在不改变整机的结构情况下,局部提高个别主要部件的精度 5.装配时要达到装配精度有哪些方法?这些方法的定义、优缺点、应用场合各是什么?
本题的意义在于在掌握装配精度概念的基础上,掌握实际装配时采用的方法。 【解答】
获得机械设备装配精度的装配方法有:完全互换法、部分互换法、选配法、修配法和调整法等。在机械设备的大修中,修理装配时常
用的方法是:完全互换法、修配法和调整法。
1)完全互换法
定义:完全互换法装配是指无需任何选择、修理或调整,使用合格的零件就能装配成符合精度要求的机械设备。
优缺点:这种装配方法简单,备件易供应,既能保证装配质量,又可提高生产率。
应用场合:①按设备原设计结构的特点,分析到原有尺寸链是完全互换法解算的,如各种典型的变速箱传动零件,装配前应按原设计
的尺寸和精度加工制造。
②在修理过程中需要更换的零件,它的结构参数已经标准化,如齿轮、蜗轮、花键轴、螺纹零件等,装配前按原设计尺寸和
精度购买备件或加工制造。
③标准件、外购件及需外协件的零件,为保证完全互换,需要制造时按标准尺寸和公差加工。
2)修配法
定义:是把零件的尺寸公差放大制造,使零件装配时能够有一定的返修余量,经过个别零件的修配加工,最后达到所要求的装配精度。 优缺点:这种装配方法能够最大程度地放宽尺寸链零件的加工公差,而且可以保证所规定的装配精度,特别是对装配精度要求高的多
环尺寸链更为有利。但是它的装配质量很大程度取决于装配人员的技术水平,还有装配的每套零件都不能呼唤。修配法最大缺点是装配时要进行修配加工,增加了装配劳动量。
应用场合:适用于单件小批量装配和维修作业,或者加工尺寸精度不易达到而必须通过修配的方法才能保证其装配精度的情况。 3)调整法
定义:是将补偿移动一定的距离或者装入一个具有补偿量的补偿零件来实现误差的补偿。调整法和修配法在本质上和应用尺寸链基本
原理上是相同的,主要区别在于调整法是不修掉金属层来补偿误差。
优缺点:不仅可以保证达到装配精度,而且可以实现对机器磨损的补偿。当机器使用相当时间以后,可以重新调整或更换补偿件使其
恢复原有的精度。修配法最大缺点是装配时要进行修配加工,增加了装配劳动量。调整法可以克服这一缺点。
应用场合:调整法一般有可动调整法和固定调整法两种。
而在可动调整法中又分为:自动调整法和定期调整法。
自动调整法适用于外圆磨床中主轴轴瓦、某些消除丝杠螺母间隙的机构中的重锤等。
定期调整法适用于螺纹调整补偿件、斜面调整补偿件、长孔调整补偿件、偏心调整补偿件等。 固定调整法经常选用简单的易加工的垫片来进行补偿,也叫“补偿垫片法”。齿轮轴装配中经常用到。
《机电设备诊断与维修》作业讲评4
讲评主要针简答题及论述题型作业进行。通过对部分作业题目的分析讲评,使学员掌握在遇到类似问题时,懂得从何入手解答问题,
并达到对其他问题举一反三。
第六章 典型设备的修理
1.机床导轨的修复有哪些主要方法?各适用于什么情况?
机床导轨是机床中非常重要的导向部件,由于磨损会造成导向精度下降,这直接影响到零件的加工精度,为此常采用相应的修复措施。 【解答】
机床导轨修复的主要方法有:机床导轨的刮研修理、机床导轨的精刨(或精车)修理、机床导轨的精磨修理、机床导轨的镶装、粘结等方法修理、机床导轨面局部损伤的修理。
机床导轨的刮研修理——未经淬硬处理的导轨,如果损伤深度或变形不大,常采用手工刮研方法修理。另外,运动导轨和特殊形状导轨面的修理,由于不便精磨,也常采用刮研方法。
机床导轨的精刨(或精车)修理——大型、重型机床床身导轨又长又宽,圆锥或圆环形导轨直径大,人工刮研法劳动强度大,工效低,必须设法用机床加工方法代替刮研。对于未经淬硬处理的导轨面,可采用精刨(直导轨)或精车(圆导轨)或精磨的方法修理,其中精刨法和精车法的精度,一般低于刮研法和精磨法。
机床导轨的精磨修理——“以磨代刮”是除“以刨代刮”外,在机床导轨表面精加工时常用的工艺方法,特别是经淬硬处理的导轨面的修复加工,一般均采用磨削工艺。
机床导轨的镶装、粘结等方法修理——在导轨上镶装、粘结、涂敷各种耐磨的塑料和夹布胶木或金属板,也是实际工作中常用的导轨修复方法。像龙门刨床和立式车床工作台的导轨,通常采用镶装、粘结夹布胶木板和铜-锌合金板的方法修复;像平面磨床和外圆磨床工作台导轨通常采用粘结聚四氟乙烯(PTFE )薄板的方法修复;普通车床溜板导轨通常采用涂敷HNT 耐磨涂料的方法修复。
机床导轨面局部损伤的修理——导轨面常见的局部损伤有碰伤、擦伤、拉毛、小面积咬伤等,有些伤痕较深。此外,有些还存在砂眼、气孔等铸造缺陷。可采用焊接、粘接、刷镀等方法及时进行修复,防止恶化。 3.机床主轴常见的磨损部位有哪些?
机床主轴是机床中另一非常重要的部件,它的旋转精度也直接影响到零件的加工精度,磨损是造成旋转精度下降的主要原因之一,磨
损常常发生在主轴的哪些部位是我们应该了解的。 【解答】
机床主轴常见的磨损部位有:①与滚动轴承或滑动轴承配合的轴颈或端面;②与工件或刀具(包括夹头、卡盘等)配合的轴颈或锥孔;
③与密封圈配合的轴颈;④与传动件配合的轴颈。