机械维修常识

机械维修常识

第一节、选煤厂实用机修技术概述设备管理，设备维修，检测诊断

绪论

随着选煤生产机械化程度的极大提高，机修工作愈显重要，机修人员素质的提高也更显得必要和迫切。

人员素质是一综合概念，是多方面的。应当强调的是，机修人员必须具有较高的技术素质。说得明白一点，就是必须具备一定的基础理论知识和多方面的维修操作技能。对此，只要将选煤机械设备所涉及的范围、失效情况，以及机械设备维修工作的特点作一简要分析，便可得到印证。1、选煤生产机械设备的类型

选煤机械设备所涉及的范围较广。既有通用的，又有专用的既有成台成套的机器设备又有不需要动力驱动的装置和钢结构件设施等。大致可分为三类：

（1）通用机械设备

通用机械设备常应用于许多行业。在选煤生产中常用的通用机械设备大体有：

1）烘干设备——如转筒烘干机等；

2）破碎设备——如辊式破碎机等；

3）输送设备——如提升机、胶带输送机、螺旋输送机、振动输送机、链式输送机、气力输送设备、桥式起重机等；

4）给料设备——如电动振动给料机等；

5）计量设备——如皮带电子秤、螺旋电子秤、斗式秤等；

6）除尘设备——如袋式除尘器、旋风式除尘器；

7）风机——如罗茨风机、离心式风机等。

此外，选煤厂中还广泛应用各型空压机、泵等通用机械设备。

2、选煤生产机械设备的失效模式

失效是维修人员都应了解的术语。其含义，通俗地讲就是机械零部件、装置和系统在过程中丧失其应有的功能，不能使用或不能继续可靠地使用的现象都统称为失效。当然，对一般维修人员而言，无须过细地区分机械失效的模式与机理，但应大致了解选煤机械失效的模式及特点，以便在维修时采取相应的对策。

选煤机械设备典型的失效模式及特点是：

（1）磨损

这是选煤机械的零部件最主要最普遍的失效模式，可概括为两种情况。一种是在有润滑条件下，零部件之间接触表面的摩擦磨损，常发生于传动齿轮的齿面、蜗轮蜗杆啮合面、滑动轴承、滚动轴承中。

这类磨损速度缓慢，磨损失效主要与润滑、密封条件有关。另一种是在无润滑条件下，零件相互摩擦或物料对零件表面摩擦所造成的磨损，这在选煤机械中尤其突出。如链条提升机的链条、环钩、链轮及料斗，螺旋运输机的螺旋叶片、破碎机的衬板、辊子、物料溜子、溜管、仓斗等等。这类磨损速度比前者快得多，主要与金属材料性能与物料性质有关。它通常是选煤厂中引起金属消耗、维修工作量和维修费用投入的重点部份。

设备管理，设备维修，检测诊断设备管理，设备维修，检测诊断（2）疲劳破断

疲劳是一种失效机理，产生裂纹是一种失效模式。它们常常最后导致零件的破断。这种疲劳破断失效过程一般都存在于受交变负荷的零件中。常见于联接螺栓、地脚螺栓、弹簧等零件，也会发生在齿轮的轮齿、传动轴等重要零件中。疲劳破断所牵涉的因素很多，需要针对失效零件作具体分析，找出原因，采取对策。

（3）变形

变形也是选煤机械零件常见的一种失效模式。特别是在热工设备中常常碰到。一些筒体、壳体、板件等常处于受热状态，最易发生。逐步产生的塑性变形，不能恢复零部件原有的几何尺寸与形状，严重时将造成设备故障。如烘干机的筒体及密封圈，以及布袋除尘器的布袋等，以及输送煤等物料的设备槽体、溜子、料斗等常会产生变形失效。

（4）锈蚀

腐蚀是机械零件失效的又一种模式。在选煤机械中最直观最典型的是锈蚀，常发生在热工设备和湿法除尘器中。如烘干机筒体、除尘管道、引风机等。锈蚀失效的产生与速度最主要的原因是与湿热蒸汽及其所含的锈蚀性物质有关。

（5）橡胶制品的老化

选煤机械设备中应用了不少的橡胶制品。它最典型的失效是老化，常发生在三角带、输送带、联轴器弹性圈、弹性胶块、橡胶密封件等零件中。老化最终引起橡胶件龟裂、变硬、变脆、失去强度、失去韧性及弹性，使设备不能正常运转。

3、选煤设备机修人员的技术素质

（1）选煤机械维修工作的特点

机械维修工作有其共同之处，但因行业不同又有各自的行业特点。选煤生产设备由于类型多，多系连续操作，又多处于负荷大、粉尘重、温度高等不利环境中运行，因此设备零件失效模式多样、失效速度快，机械维修的任务很重。对此，维修人员所涉及的知识面要广，且必须具备多种技能才能胜任。在选煤厂中，机修人员技术素质的高低，维修力量的强弱很大程度决定着设备的完好率和有效运转率，自然也极大地影响着企业的经济效益。

（2）机修基础知识

在选煤厂中，要成为一名称职的机修人员，应当接受必要的培训和通过自修途径掌握一定的机修基础知识。其范围涉及数学、识图机械传动、机械零件的加工维修及材料、公差配合、设备润滑钳工、焊工、板金工、电工、起重工、管道工知识以及选煤生产设备的工艺性能与操作特性等诸多方面的基本知识。

（3）维修技能

机修人员除了必须掌握一定的基础知识外，更重要的是必须具备多项实际工作技能。应能熟练地使用操作钻床、锯床、卷板机、砂轮机和手锤、锉刀、刮刀、鉴子、锥、手锯等钳工工具会使用游标尺、千分尺等量具。在大多中小选煤厂中，维修工由于没有过细的分工，不是各司其职。因此，还应掌握气割、焊接技术会运用葫芦、千斤顶、卷扬机等起重工具及起重方法学会管道安装维修技术学会板金工放样、制作技术。在实际工作中，维修工还应能根据所维修的设备，选择维修方法、工具及材料，熟悉设备的拆装。由于选煤生产设备多为连续运转方式，因此，维修人员还应掌握在不停机时所采取的一些故障诊断方法，具有一定的判别故障及其原因的能力。

此外，机修人员还必须熟知各种维修安全知识，并能在维修时严格按照操作规程进行作业。

4、小结

从以上所述可知，选煤机械维修工所要懂得的基础知识和要掌握的技能是多方面的。难怪在国外，一些维修艺徒需要接受四年的培训。一份培训计划表明，接受基础理论知识培训的总时数达到了，而操作技能的培训和实习则达到个月之久。在我国选煤厂中，特别是地方选煤厂中，接受过正规培训的机修人员的比例是很少的。因此，本讲座的目的在于能对多数机修人员提高自己的技术素质有所补益。

第二节、故障概念与维修思想

机械设备维修的主要任务是对设备进行保养、检查、修理。而修理，则涉及到排除设备故障、改造与更新设备、修复坏损零件等工作内容。由此可知，机修工作几乎都是针对设备故障而展开的。因此，机修人员需了解一些与维修直接有关的机械设备故障理论概念与维修思想。这对日后的维修工作是很等帮助的，也是必要的。

1、失效与故障

机械零部件、装置和系统在使用过程中丧失规定功能不能使用，或不能继续可靠地使用都称为失效。失效的内涵是“丧失规定的功能”。而故障，在一般情况下与失效同义。若要更准确地区分，“失效”常用于不可修复的情况，“故障”常用于可修复的情况。尽管如此，在实际工作中常引用的是“设备故障”、“零件失效”两个所指范围更确定的概念。

此外，还会碰到另一种情况，那就是设备运行异常。“异常”是相对于正常而言，此时设备尚能运行，但已出现某些故障征兆，它是设备处于正常与故障之间的一种状态，其相互关系是：正常→异常→故障从这里不难看出，机修不只是在设备发生故障后进行事后修理，它还应包括随时发现掌握设备异常情况，采取主动检修措施，以保证设备的正常状态。

2、设备故障率的特点

设备故障率是故障统计中的一项重要内容，它可表示为：

设备在某段时间的故障时间故障率(％)＝─────────────此段时间内的总工作时间

故障停机时间

＝──────────────

故障停机时间＋实际工作时间

故障率的特点是：通过大量使用和试验得出的结论是，大多数机械设备的村障率勺时间存在着函数欠系，即故障率随时问的推移会发生规律性的变化。

（1）故障率曲线

将设备故障率与时间的函数关系作成曲线图，可以帮助理解设备故障的规律。其中最典型、最具有代表性的是“浴盆曲线”。选煤厂多数机械设备也符合这一变化规律：即设备使用初期的故障率高，随时间而逐步降低，以后便处于一个较长时间的稳定期，最后又进入一个故障率逐渐升高的阶段。从这一故障率曲线的形态看，它很像一个浴盆(图1)，故常将它称为“浴盆曲线”。了解了多数设备故障率的这一变化规律，有助于我们不失时机地对一不同时期的设备故障作出分析判断，及时找准故障原因，采取相应的消除故障的办法，使设备回到正常状态。

（2）早期故障期

从浴盆曲线图看，设备的早期故障具有两个特征：一是故障率高，二是故障率随时间迅速下降。这一时期的设备故障往往与设计、制造、装配、安装、调试等有关。一旦找准原因加以消除，故障率会很快下降。

（3）偶然故障期

在经历了早期故障期后，设备进人一个长期的相对稳定的使用期，即曲线的“盆底部分”在这一期间，故障偶然发生，并常与易损件质量、磨损、维护保养不当、操作失误、环境因素改变等有关。这一时期，若能摸清零件磨损规律和使用寿命，及时发现设备异常情况和征兆，进行有效地维修将会延长设备使用寿命。

（4）耗损故障期

这是设备的使用末期，特征是故障率明显上升，故障间隔时间缩短，维修时间和费用显着增加，对生产的影响也日趋严重。这一时期的设备故障与磨损、疲劳、腐蚀、老化的零部件增多、程度加重等因素有关。此时，

若能对设备全面检修，更换失效零件可使故障率重新降下来，使其进人下一个偶然故障期。若此时的维修费用太高或设备功能得不到很好恢复，则需要考虑报废、更新设备。

3、设备故障原因

机修的一项重要工作是分析零件失效模式及特点(见第一讲)，查找设备故障原因。

（1）设备故障的内在原因

设备发生故障大致可归纳为内在原因和外部原因两方面。内在原因主要有：设计问题，如设计结构、尺寸及公差配合、零件材料选择等不合理；制造问题，如机械加工未达到设计要求、铸锻件缺陷、标准件质量、零件热处理、部件装配等存在间题；运输、保管、安装不善造成的损伤或潜在因素等。

设备故障的内在原因多会在早期故障期暴露出来。

（2）设备故障的外部原因

机械设备发生故障的外部原因主要有：使用环境原因，如粉尘、磨粒、温度、压力、腐蚀、气候等因素；设备负荷原因，如负荷超过设计能力、负荷不均、短时负荷值超过设计值等；安装调试问题，如安装调试不当或未达到设计要求等；未按要求维护操作设备，如润滑不良、密封问题、设备使用初期未按要求试车磨合、岗位工错误操作等；上次检修不当，如更换或修复的零件不合要求、装配问题等。

（3）设备故障诊断

“诊断”一词源于医学。借用医学上的概念作类比，设备故障诊断意义和作用就不言自明了。在我国，1983年原国家经委就明确要求企业“根据生产需要，逐步采用现代故障诊断和状态监测技术，发展以状态监测为基础的预防维修体制。

1）设备诊断技术

设备诊断，过去一直靠操作人员、维修人员的感官和经验，或借助一些常规仪表监测，20世纪70年代以来，国际上逐步将其发展成一门新的多科性综合技术。现在，设备诊断技术已不同程度应用于我国许多行业。现今发展起来的设备诊断技术主要有：振动音响法、电阻法、温差法、速度变化法、油分析法、声辐射法、超声波法、振动模式法、压力脉动法、腐蚀监测法、气体分析法、红外摄像法、效率性能法，以及激光全息照相、光导纤维探头技术等。

设备诊断技术主要用于状态监测和故障诊断两个方面。目前，选煤行业已引入应用一些设备诊断技术及诊断仪等。因此，作为机修人员应当逐步学习掌握所应用的诊断技术和仪器。

2）设备的感官诊断

尽管现代设备诊断技术及其应用发展迅速，但在实际设备维修中，利用人的感官进行设备诊断仍将发挥重要作用。以感官发现、判断设备异常状态、异常部位、异常原因仍是机修人员应熟练掌握的基本技能之一。例

如：

眼看。可以查看设备有无灰、油、气、水的跑、冒、滴、漏现象；设备零部件的磨损程度及缺损情况；橡胶件的坏损及老化情况；收尘器排风口粉尘浓度；联接件、机座有无位移等。选煤机械设备结构大多较简单、体积大，便于观察，关键在于熟悉观察点，区分正常与异常的差别。

耳听。选煤生产车间噪音大，耳听最好借助螺丝刀，金属棒等作为“听诊器”。“听诊”难度较大，应注意声响部位、大小、间隔周期及种类；注意区分摩擦声、振动声、撞击声等声响特征。例如，回转体失衡、轴弯曲、联轴器对中不好等产生振动所发出的声响一般都与其转动频率一致，选煤机械的转速大多很低，易于发现判断；转速较高的齿轮、轴承运行异常时除可听到异常声音外，还可借助温升情况或停机查看等方法进行综合判断。

鼻嗅。电气设备的绝缘材料、机械设备的的橡胶件、机壳油漆、润滑油等产生异味也是一种异常信息。当嗅到异常气味时，需及时仔细检查。

手摸。手摸可以感知振动、松动、发热等情况。如将手指贴在设备机座与基础的接缝处，通过所感觉的振动情况可诊断地脚螺栓的松动或基础承载面有无磨损；用手触摸还可感知联接件松动、回转体失衡、轴弯曲、齿轮及轴承磨损、缺油等所引起的振动；可诊断设备发热情况。人的皮肤接触45℃的物体就会产生“烫”的感觉，因此对设备所允许的温度最高值是容易感知的，通常可以用温热、热、很热等感觉程度或手指背贴在金属表面的耐受时间来估计温度。此外，手摸还可察觉联轴器的位移、润滑油的粘度情况，油中有无粉末颗粒状杂质等。

利用眼、耳、鼻、手这些人体感官诊断设备的准确性取决于个人的熟练程度和经验多少，在不能准确判断时，则应借助量具、仪表等测出数据，为设备修理提供依据。

4、设备故障的因果分析

当设备发生故障或设备运行异常，若不能直接查明原因时，常可借助故障因果分析图帮助分析判断。因果分析图有树状，分析问题时由主干到粗枝再到细枝，层层分析，步步深入。故用分析设备故障的这种因果图又称之为故障树。从以下示例，便可了解故障树的概貌(图2)。

以上因果分析图还可继续作下去，将原因分析得更细。建立和利用设备故障树，能在查找分析设备原因时思维有条理，思考更全面，尤其是在设备处于异常状态、潜在故障原因较复杂时，对维修决策更有帮助。

5、设备维修思想

设备维修的指导思想，从事后维修到预防维修是一大进步。预防维修的优点很多，但也存在一些问题。如在确定维修内容和时间方面缺乏准确性，过多地拆卸分解设备往往会使故障增多；有些零部件按期更换，又未

充分发挥其使用价值，造成一种浪费。同时，预防维修只对耗损性故障有效，对偶然性故障却无效。事实上，设备在规定的使用时间和使用条件下不一定会产生足以影响规定功能的故障，因此维修人员的主要责任是控制影响设备可靠性下降的因素，以保持和恢复设备的固有可靠性。

所谓可靠性，是指设备(或系统)在规定时间内，规定的条件下，完成规定功能的可能性。这是用户在选购设备时极关心的一项质量特性，因此，它已成为现在设备设计制造时必须考虑的内容。

基于上述原因，“预防维修”之后又出现了“以可靠性为中心”的新的维修思想。“以可靠性为中心”的维修，其要点是：

(1)决定可靠性的关键是设计制造，有效的维修只能保持和恢复其固有可靠性，而维修不好反而会使可靠性下降。

(2)对于使用中的一些可靠性、维修性差的老设备，通过局部改进来提高和改善其可靠性是十分必要的。

(3)要尽量减少不必要的过剩维修和维修不当。维修工作必须通过对影响可靠性因素的具体分析来控制故障，因此必须通过故障分析，有针对性地确定维修方式、措施和时机。

(4)机械设备的维修性是搞好维修的三个条件之一(另外两个条件，一是维修工人和技术人员的素质和技术；一是维修保障系统，如测试装置、仪器、工具、备件和材料供应等)。维修性反映了设备是否适宜通过维护和修理手段来预防故障、查找其原因和消除其后果的性质。现代设备设计都需要考虑产品的维修性，尽量考虑维修人员的方便和效率，如尽量使其简单、可靠、可达、单元化、小型化等，还要考虑避免维修差错的一些措

施，如组装时必须对号人座，必须按要求方向，否则便会装不上、套不进，以及采用明显的标志、显示等。因此，在设备维修中，也应当采用恰当的维修方式方法保持设备的维修性，而对维修性较差的老设备需作适当改进，以方便以后的维修。

由此不难看出，所谓“以可靠性为中心的维修”是把以前笼统要求“保证维修质量”更具体化，使机修的目标更清楚更准确了。

第三节维修方式及选择

1、维修方式

机械设备的维修方式（又称维修方针）是指对维修时机的控制。主要有以下几种：

（1）事后维修

又称故障维修、损坏维修。它不控制维修时期，而是当机械设备发生故障或损坏、造成停机之后才进行维修，以修复原来的功能为目的。它必须充分准备人力、工具、备件等维修资源，以便有效地对付故障。事后维修丧失了许多工作时间，生产计划也被打乱，修理内容、时间长短及安排等问题都带有很大的随机性。从各方面考虑，它是一种落后的维修方式、最低要求的对策。若不能采用其它对策时，可把它当作最后的手段来使用。事后维修适用于：①机件发生故障，但不影响总成和系统的安全性；②故障属于偶然性且规律不清楚，或虽属耗损型故障，但用事后维修方式更为经济。

（2）定期维修

又称计划维修、时间预防维修。它以使用时间为维修期限，只要使用到预先规定的时间，不管其技术状态如何，都要进行规定的维修工作，防止引起突发性事故成了维修的目的。这是一种带有强制性的预防维修方式，维修活动一般是有计划地在生产空隙离线进行，对维修资源可提前充分准备。定期维修可减少维修工作量和停机时间。

定期维修的依据是机件的磨损规律，关键是准确地掌握机件的维修时机。如果在偶然故障阶段结束时，即故障率随时间迅速上升到进入耗损故障期之前，进行更换或修理，这样既能保证机件正常工作，又不造成浪费。它适用于：①故障机制带有明显的时间相关性，故障特征随时间变化，主要故障模式是磨损且有一定规律；②在使用期限内，机件出现预期的耗损故障，根据磨损规律，测出即将发生故障的时间；③对一些重要的机件很难检查和判断其技术状况时，定期维修则是有效的方式。

定期维修的优点是容易掌握维修时间、计划、组织管理，有较好的预防故障作用。我国以往主要采用定期维修方式，曾起到了积极作用。但它的缺点则是对磨损以外的其它故障模式，如疲劳、锈蚀等未能考虑在内，不能针对实际情况进行维修。采用一刀切的大拆大卸方法，使拆卸次数增多，不利于充分发挥机件的固有可靠性，甚至导致故障的增加。因此，对难以更换的部件，这种方式不理想，复杂的成套机械设备很少采用。（3）视情维修

又称按需预防维修或状态监测维修。它不是根据故障特征而是由机械

设备在线监测和诊断装置预报的实际情况来确定维修时机和内容。在线监测包括状态检查、状态校核、趋向监测等项目。它们都是在线进行，并定期按计划实施，需要投资和经常性费用，是一种最有效的维修方式。视情维修适用于：①属于耗损故障的机件，且有如磨损那样缓慢发展的特点，能估计出量变到质变的时间；②难以依靠人的感官和经验去发现故障，又不允许对机械设备任意解体检查；③对那些机件故障直接危及安全，且有极限参数可监测；④除本身有测试装置外，必须有适当的监控或诊断手段，能评价机件的技术状态，指出是否正常，以便决定是否立刻维修。

视情维修的优点是可以充分发挥机件的潜力，提高机件预防维修的有效性，减少维修工作量及人为差错。而缺点则是费用高，要求有一定的诊断条件，根据实际需要和可能来决定是否采用视情维修。

（4）机会维修

它是与视情维修或定期维修同时进行的一种有效的维修活动。它不会引起生产损失。机会是在其它必须进行定期维修或排除故障之时出现，实施这种维修可获得较好的有效度。

（5）改进设计

在故障发生过分频繁，即平均故障间隔期很短，以及修理或更换的费用又很大，即人力、备件费用或停工损失很大时，改进设计是对付这种情况的最好办法。如果实施得正确，这种方式一次就可以排除上述问题，而其它四种维修方式都会有反复进行维修活动的可能。

2、维修方式的选择

维修的目的在于保证机械设备运转的可靠性，即保证使用价值的可靠性；另外要使维修费用最省。因此维修决策的基本要求是：（1）可靠度不得低于允许的最小值［R］，即R（t）

≥［R］；（2）维修费用Kr为最少或不得大于某个预定的维修费限额Krmin；即Kr≤Krmin。从系统工程的基本观点来看，维修阶段可视为寿命周期这个概念系统的子系统，上式则指出了

这一子系统优化的目标函数和约束条件的基本形式。要优化维修决策，首先应选择合理的维修方式。

维修方式的选择应从故障发生后的安全性、经济性考虑。由于机械设备一般都是断续运行，安全性不突出，所以选定维修方式一般侧重于经济性。

上述五种维修方式各有一定的适用范围。然而应用是否恰当，则有优劣之分。维修方式的发展趋势是事后维修逐步走向定期的预防维修，再从定期的预防维修走向计划的定期检查，并按检查结果安排近期的计划维修。对一些精密、贵重、重要的机械设备，则随状态监测技术的发展，逐步走向视情维修。

我们应根据本单位的具体情况去选择某一种或几种维修方式的组合，或再配合其它管理方法，在充分利用其固有可靠性的前提下，尽可能选定最合适的维修方式。

三种主要维修方式的特征供选用时参考。

第四节、拆卸和装配

拆卸和装配是机械设备检修中的两个重要环节。本讲将介绍拆装的基本原则和机械静联接中可拆连接的拆卸装配技术，以及所涉及到的相关知识。

1、拆卸和装配前的准备

拆卸和装配都必须事前作好准备，作为具体操作者，更应充分作好技术和物资两方面的准备工作。

（1）技术准备

拆装人员必须了解清楚机件的装配结构，配合尺寸公差和技术要求，了解清楚零件本身的功能作用、零件结构和材质，对大部件、大零件还应知道其重量，以便确定拆装方法、顺序和起重措施等。尤其对未拆装过的、