淺析機械故障原因的分析程序與方法

李惠龍

摘要：隨著現代機械設備正朝大型化、高速化和自動化的方向發展，合理的運用機械故障的分析程序和方法也越來越重要，本文就機械設備故障的一些常用分析程序和方法作了闡述，以提高機械產品的可靠性和安全性。

關鍵詞：機械故障；分析程序；方法

引言

現代機械設備正朝大型化、高速化和自動化的方向發展。機械設備的功能越來越完善，內部的結構也越來越復雜。而機械故障是機械設備使用過程中最常見的問題，其影響范圍大，危害性嚴重。因此科學的機械故障的分析程序和合理的解決措施可以有效的預防、控制和排除設備故障。故障原因的分析主要在于了解故障產生的機理，提出合理的解決措施，以避免產生相同的問題，提高設備的質量。其次通過故障原因分析可找到其產生的本質原因，如設計圖紙、熱處理方式、加工和裝配工藝、設備使用工況和保養等方面，以此來提高設備的整體可靠性。

本文根據機械設備的使用和維修特性，提出了一些機械故障原因的分析程序，并提出一些解決問題的方法。

1.機械故障分析的一般程序

1.1. 現場調查

現場調查所取得的數據是第一手數據，是后續解決設備的故障的關鍵所在。通?，F場調查的數據主要包括：記錄故障發生的時間、設備使用時間和運行工況等客觀數據；在故障發生前，設備有無異響，若有需標注異響的來源；對故障部件及附件零部件進行拍照、鑒別、保存和清洗；總結歸納對故障的初步看法等。

1.2 .對機械故障進行診斷并分析原因

1.2.1.根據現場調查所取得的資料對故障件進行檢測和分析。包括金相組織分析、力學性能試驗分析、失效分析和斷口的綜合檢測分析等。

1.2.2.運用合適的CAE分析方法對故障部件進行必要的強度、疲勞斷裂等校核，并與相應的理論分析計算結果進行對比，得出合適的結果。

1.2.3.初步分析得出故障發生的主要原因。

1.2.4.模擬在擬定工況的斷裂試驗，確定故障發生的根本原因。

1.3.得出分析結果

當機械設備故障的數據分析工作完成后.都要對所獲得的全部資料、調查記錄、證詞和測試數據.按設計、材料、工藝、使用四個方面判斷是否問題，以此集中歸納、綜合分析和判斷處理，形成一個正確合理的技術報告。技術報告需包含故障分析結果和解決措施兩方面。根據報告判斷其故障屬于設計、制造或使用等原因，明確責任人，提高機械設備的可靠性。

2.機械故障原因的分析方法

機械故障原因的分析方法是一個系統集成性較高的學科，需要涉及材料學、摩擦學、化學和力學等眾多學科的知識，運用機械加工工藝、液壓傳動、金屬工藝、電氣、摩擦等相關專業理論，知識識技術的融合性極強。同時，所有的故障分析方法和技術都必須以機械實際工況為基礎，是一項以理論為指導注重于實踐的活動。本文將對一些常用的分析方法做簡單扼要的介紹。

2.1.故障部件的宏觀檢驗

宏觀檢驗是進行故障分析的基礎，是整個故障診斷是否成功的關鍵，通常表現為裂紋、磨損、變形、斷裂、剝落、燒傷等現象。

裂紋現象大多是由于機械疲勞、應力集中等原因引起的，裂紋故障極容易造成突發性事故，尤其是壓力容器、傳動軸和齒輪等零件，

磨損是由于設備運動部件缺少潤滑、或油液清潔度低所造成的，使得設備配合精度降低，產生振動、發熱等現象，影響機器工作效率和使用性能。

變形故障是由于設備沖擊較大，局部發熱等原因所造成的設備構件變形，變形故障會影響設備零部件的精度，造成靜元件摩擦，降低運動件的磨合能力，使機械性能降低甚至失去某些性能。

斷裂故障是由于設備負荷過大，局部應力過于集中等原因引起的零部件斷裂現象，斷裂故障將直接引起機器損壞，油液氣體外泄，喪失工作性能等嚴重結果。

2.2.金相檢驗

金相檢驗是故障分析過程中最常用也是最重要的手段，也是檢驗機械零件內部質量的重要手段。金相檢驗主要內容有：①腐蝕檢驗，主要檢查故障件材料的偏析、內裂紋、夾雜、加工質量等。②硫印和磷印，主要檢驗材料中硫、磷含量的偏析。③顯微組織分析，判斷故障件的機加工工藝和熱處理工藝是否正常。④分析故障在工作條件下發生的磨損、腐蝕、表面氧化和加工硬化等。

2.3.無損檢測

無損檢測是借助先進的技術和設備器材對故障件的內部和表面結構進行檢測的方法，主要有磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測和射線檢測等。這些技術是在不損壞試件的條件下進行的，簡便易行，效果良好。綜合運用無損檢測方法可以提高檢測的效率。

2.4.力學性能檢測

力學性能檢測主要是校核故障件的力學性能是否滿足設計要求和使用要求。力學性能檢測方法主要有變形、斷裂、粘連和疲勞等，測試的項目主要有拉伸試驗、硬度試驗、剪切試驗、扭轉試驗和沖擊試驗等。

3.機械故障原因的分析示例

推土機用終傳動輪轂斷裂的故障分析

3.1. 現場調查

3.1.1.收集記錄故障發生的時間、設備使用時間和運行工況等客觀數據 。（略）

3.1.2.損壞終傳動輪轂的初步調查：①輪轂沿軸肩圓角處斷裂，且斷口處有裂紋。②斷裂兩側（大圓角附近及外側螺孔附近）有銹蝕現象。③通過觀察看到斷裂處延伸至M36螺紋孔處，。M36螺栓共找到6個，其中1個螺栓的螺紋部分斷在螺孔內，1個剪斷。

3.1.3.將斷裂的終傳動輪轂和螺栓帶回做失效分析。

3.2. 對終傳動輪轂進行診斷分析

通過分析、檢測與計算可知：終傳動輪轂的化學成分達到設計材料的要求，表面淬火的硬度未到設計值，通過金相檢驗發現鑄造輪轂內部有偏析和疏松等缺陷。斷裂處的圓角偏小可能會出現應力集中。通過總結得出產品質量不合格是造成輪轂斷裂的主要原因，設計也存在缺陷。

3.3. 措施

輪轂采用的普通鑄鋼件，由于缺少合金元素，淬透性差，建議改用鑄造合金鋼。② 嚴格控制終傳動輪轂的質量，改進鑄造工藝，增加工藝探傷工序，保證零件無組織缺陷。③加大輪轂軸肩圓角，改善機械結構的合理性，并完成相關評審，提高產品質量。

4. 總結

本文著重描述了機械故障原因的一些常規程序和方法，合理的運用這些方法可減少設備在施工過程中大量停機、超長檢修等現象，提高工程質量和施工進度，也是公司生存、發展.取得較好經濟效益的保證。也對改善公司產品質量，提高勞動生產率.降低成本有著深刻的意義。

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