機械設備故障原因與對策

付正江

【摘 要】因“操作不當”和“維護不周”而產生的設備故障和事故，一直占全部故障和事故的30%至50%，甚至更高。本文主要介紹機械設備故障發生的原因-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現早解決，找出應對的措施，減少故障發生的危害是必須的。

【關鍵詞】機械 故障原因 對策

1機械故障的原因

絕大多數故障的原因在以下幾個方面：

（1）磨損：導致設備上相關零件的配合關系，形位公差，潤滑狀態，強度等等方面超限，引起失常。統計表明大約84%以上的故障與磨損有關。

（2）疲勞：表面接觸應力疲勞導致構件表面狀態劣化，振動，噪聲。 交變應力在應力集中部位導致的疲勞，會產生無征兆的突然斷裂，引起重大事故。

（3）變形：一種原因是時效不夠造成的，隨工作時間延長，工作中溫度升高導致內應力釋放產生的變形，無過載也會發生。另一種原因是載荷過大而產生。

（4）斷裂：疲勞斷裂、過載斷裂。

（5）腐蝕：化學腐蝕，電化學腐蝕（廣泛存在）。

2 幾種典型破壞情形分析

2.1斷裂

斷裂是機件在機械力、溫度、腐蝕等外界因素作用下，自身材料的連續性遭到破壞，從而發生局部開裂或者分成幾個部分的失效現象。斷裂有三種形式：

（1）塑性斷裂。機械零件在斷裂之前已表現出一定程度的塑性變形，如果應力進一步增大，超過材料的屈服強度，即發生此種形式斷裂。

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

（3）疲勞斷裂。金屬零件經過一定次數的循環載荷或交變應力作用后引發的斷裂現象，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：物體表面與硬質顆粒或硬質凸出物（包括硬金屬）相互摩擦引起表面材料損失。

（2）粘著磨損：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的結果，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力的作用下，材料表面因疲勞而產生物質損失。

2.3腐蝕

腐蝕是金屬受周圍介質的作用，而引起損傷的現象，這種損傷是金屬零件在某些特定的環境下，發生化學反應和電化學反應的結果。

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

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

3機械設備中的常見故障及對策

3.1機械設備常見故障有以下6種

損壞型故障：如斷裂、開裂、點蝕、燒蝕、變形、拉傷、龜裂、壓痕等；

退化型故障：如老化、變質、剝落、異常磨損等；

松脫型故障：如松動、脫落等；

失調型故障：如壓力過高或過低、行程失調、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斷裂對策

（1）優化零件形狀結構設計，合理選擇零件材料。在零件結構設計中，要注意減少應力集中部位，綜合考慮零件的工作環境如介質、溫度、負載性等對零件的影響，合理選擇零件材料，以達到減少發生疲勞斷裂的目的。

（2）合理選擇零件加工方法。應考慮盡量多的采用滲碳、滲氮、噴丸、表面滾壓加工等可產生殘余壓應力的工藝方法對零件進行加工，通過使零件表面產生殘余應力，抵消一部分有外載荷引起的拉應力。

（3）安裝方面：1）要正確安裝，防止產生附加應力與振動。對重要零件，應防止碰傷、拉傷，因為每一個傷痕都可能成為一個斷裂源。2）應注意保護設備的運行環境，防止腐蝕介質的侵蝕，防止零件各部分溫差過大。

3.3磨損對策

（1）合理的摩擦副匹配。

（2）提供充足而清潔的潤滑劑，緩和機械設備的摩擦，達到減輕設備的磨損。

（3） 減少表面接觸用力即擴大接觸面積 減少表面應力集中。

3.4腐蝕對策

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

（2）陽極保護法。主要是在被保護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，可用一個比零件材料的化學性能更活潑的金屬鉚接到零件上，形成一個腐蝕電池，零件作為陰性，不會發生腐蝕。這種運用電化學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，以保護鐵殼不受海水腐蝕。

（3）添加緩蝕劑。在腐蝕性介質中加人少量能減少腐蝕速度的物質，即緩蝕劑，可減輕腐蝕。按化學性質，緩蝕劑有無機和有機二種。如重鉻酸鉀、硝酸鈉、亞硫酸鈉等無機類，能在金屬表面形成保護，使金屬與介質隔開；胺鹽、瓊脂、動物膠、生物堿等有機化合物，能吸附在金屬表面上，使金屬溶解和還原反應都受到抑制，從而減輕金屬腐蝕。

（4）改變環境條件。即將環境中的腐蝕介質去除，以減少其腐蝕作用。如采用通風、除濕、去除二氧化硫氣體等。對常用的金屬材料來說，把相對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，合理設計地面坡度和排水溝，做好地面防腐蝕隔離層，來防止酸液滲透地面而使其凸起，以免損壞貯槽及機械基礎。

4結語

綜上，除加強前述各項工作外，努力創造良好的工作環境，改善生產作業條件。因為工作環境與職工的工作情緒關系密切，文明的車間、舒適的辦公條件等會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引發不良情緒，成為各種缺陷、故障甚至事故的誘因。