机械设备故障原因与对策

付正江

【摘 要】因“操作不当”和“维护不周”而产生的设备故障和事故，一直占全部故障和事故的30%至50%，甚至更高。本文主要介绍机械设备故障发生的原因-腐蝕、磨损、断裂、变形、疲劳。尽管故障不可避免但可以做到早发现早解决，找出应对的措施，减少故障发生的危害是必须的。

【关键词】机械 故障原因 对策

1机械故障的原因

绝大多数故障的原因在以下几个方面：

（1）磨损：导致设备上相关零件的配合关系，形位公差，润滑状态，强度等等方面超限，引起失常。统计表明大约84%以上的故障与磨损有关。

（2）疲劳：表面接触应力疲劳导致构件表面状态劣化，振动，噪声。 交变应力在应力集中部位导致的疲劳，会产生无征兆的突然断裂，引起重大事故。

（3）变形：一种原因是时效不够造成的，随工作时间延长，工作中温度升高导致内应力释放产生的变形，无过载也会发生。另一种原因是载荷过大而产生。

（4）断裂：疲劳断裂、过载断裂。

（5）腐蚀：化学腐蚀，电化学腐蚀（广泛存在）。

2 几种典型破坏情形分析

2.1断裂

断裂是机件在机械力、温度、腐蚀等外界因素作用下，自身材料的连续性遭到破坏，从而发生局部开裂或者分成几个部分的失效现象。断裂有三种形式：

（1）塑性断裂。机械零件在断裂之前已表现出一定程度的塑性变形，如果应力进一步增大，超过材料的屈服强度，即发生此种形式断裂。

（2）脆性断裂。零件在断裂以前无明显的塑性变形，发展速度极快的一种断裂形式叫脆性断裂，断裂的发生具有突然性，是一种非常危险的断裂破坏形式。

（3）疲劳断裂。金属零件经过一定次数的循环载荷或交变应力作用后引发的断裂现象，称为疲劳裂。

2.2磨损

磨损是零部件失效的一种基本类型。

（1）磨料磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失。

（2）粘着磨损：摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗。

（3）表面疲劳磨损：两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失。

2.3腐蚀

腐蚀是金属受周围介质的作用，而引起损伤的现象，这种损伤是金属零件在某些特定的环境下，发生化学反应和电化学反应的结果。

（1）电化学腐蚀。不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。

（2）化学腐蚀。金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。例如，化工厂里的氯气与铁反应生成氯化亚铁。

3机械设备中的常见故障及对策

3.1机械设备常见故障有以下6种

损坏型故障：如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等；

退化型故障：如老化、变质、剥落、异常磨损等；

松脱型故障：如松动、脱落等；

失调型故障：如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等；

堵塞与渗漏型故障：如堵塞、漏水、漏气、渗油等；

性能衰退或功能失效型故障：如功能失效、性能衰退、过热等。

3.2断裂对策

（1）优化零件形状结构设计，合理选择零件材料。在零件结构设计中，要注意减少应力集中部位，综合考虑零件的工作环境如介质、温度、负载性等对零件的影响，合理选择零件材料，以达到减少发生疲劳断裂的目的。

（2）合理选择零件加工方法。应考虑尽量多的采用渗碳、渗氮、喷丸、表面滚压加工等可产生残余压应力的工艺方法对零件进行加工，通过使零件表面产生残余应力，抵消一部分有外载荷引起的拉应力。

（3）安装方面：1）要正确安装，防止产生附加应力与振动。对重要零件，应防止碰伤、拉伤，因为每一个伤痕都可能成为一个断裂源。2）应注意保护设备的运行环境，防止腐蚀介质的侵蚀，防止零件各部分温差过大。

3.3磨损对策

（1）合理的摩擦副匹配。

（2）提供充足而清洁的润滑剂，缓和机械设备的摩擦，达到减轻设备的磨损。

（3） 减少表面接触用力即扩大接触面积 减少表面应力集中。

3.4腐蚀对策

（1）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。

（2）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，零件作为阴性，不会发生腐蚀。这种运用电化学原理的方法常称为牺牲阳极法。如在海洋中，航行的船舶底部常铆接有锌块，以保护铁壳不受海水腐蚀。

（3）添加缓蚀剂。在腐蚀性介质中加人少量能减少腐蚀速度的物质，即缓蚀剂，可减轻腐蚀。按化学性质，缓蚀剂有无机和有机二种。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。

（4）改变环境条件。即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。

4结语

综上，除加强前述各项工作外，努力创造良好的工作环境，改善生产作业条件。因为工作环境与职工的工作情绪关系密切，文明的车间、舒适的办公条件等会给职工带来较好的情绪，而闷热的空气、高分贝的噪声等则会引发不良情绪，成为各种缺陷、故障甚至事故的诱因。