壹般來說,機器設備的維護包括日常工作,如清潔、油漆和潤滑。修理損壞的或識別運行的機械設備是否正常,防止可能的故障都屬於修理工作的範圍。下面我們就從磨損潤滑和壹般機械設備的修理兩個方面來介紹。
壹.磨損和潤滑
各種運動的機器和零件在工作中都會受到磨損。為了減少機器和零件的磨損,通常的措施是對發生摩擦的部位進行潤滑。
在機器運行過程中,相互運動的兩個零件有兩種形式的磨損,即自然磨損和意外磨損。
自然磨損即正常磨損,是機器在正常工作條件下,由於摩擦、沖擊載荷、高溫、化學和電化學作用對材料產生的長期工作中發生的磨損。自然磨損的程度取決於機器結構的特點和機器工作時的工藝條件,制造零件所用金屬的質量,零件的加工精度和光潔度,摩擦表面的狀況,潤滑劑的性質和種類,單位壓力的大小,機器的裝配精度和嚙合零件的嚙合精度,操作條件,維修保養的質量等等。
當機器或其個別機構暫時損壞時,事故磨損是由下列因素引起的:機器結構有缺陷,零件材料質量差(裂紋、鑄孔等。)、零件制造加工不良、違反機器技術操作規程、零件或機器裝配(安裝)不正確、違反潤滑規定、修理不及時或質量低、不可抗拒的災害。
圖10-25顯示了普通軸頸和軸承組件磨損前後配合間隙的變化。
潤滑可以減少磨損。對壹對磨損部件選擇合適的潤滑材料和合理的潤滑系統,會延長其使用壽命,否則潤滑不當會導致卡澀、損壞等事故。
圖10-25軸頸和軸承組件均勻磨損時配合間隙的變化。
潤滑劑的粘度、油性、成分和溫度,摩擦面的運動速度,運動部件之間的單位壓力和結構等。,都影響摩擦系數和磨損。
滑動摩擦可分為以下幾種形式:
(1)幹摩擦發生在兩個沒有潤滑或稍微潤滑的不平整硬表面相對運動時。在機械制造中,常見金屬零件的幹摩擦系數為f = 0.1 ~ 0.3。這種形式在摩擦傳動和各種制動器中很常見。幹摩擦會導致摩擦表面嚴重磨損。
(2)液體摩擦當壹對摩擦部件的摩擦面被壹層潤滑材料完全隔開時,摩擦就發生在潤滑層中。由於粘性液體的內耗,摩擦部分的摩擦系數為0.003 ~ 0.010,接近較好的滾動軸承所達到的效果。由於這壹對零件在工作時被潤滑油膜隔開,工作多年後不會出現明顯的磨損,所以要延長滑動機件的壽命,應盡可能實現液體摩擦。
(3)半液體摩擦和半幹摩擦介於幹摩擦和液體摩擦之間,摩擦系數在0.01 ~ 0.3之間。這種方式的磨損當然大於液體摩擦。然而,在實際工作中,有些摩擦部件並不能完全由液體潤滑。例如在相對運動速度較低的摩擦面上,軸與軸承的間隙較大,擺動狀態下對軸有輕微潤滑的兩個平行面(如活塞環)部分發生在齒輪的齒間,滾動軸承的滾珠和軸套的潤滑等。即使是滑動軸承,正常工作時也是液體摩擦,啟停時也會出現半液體潤滑。
(4)在邊界摩擦表面保持壹層薄油膜(0.1μm以下)。
上面列舉的不同類型摩擦的摩擦系數可達20 ~ 40倍之多。可見潤滑的重要性,選擇合適的潤滑劑有很大的經濟意義。
二、機械設備修理
在工廠裏,每年都有許多磨損和損壞的零件從機械設備上更換下來。如果對這些零件進行修復和再利用,可以節省大量的材料和資金。因此,機械零件的維修非常重要。作為壹名機械工作者,必須掌握各種主要機械零件的常用修理方法。
機械設備的磨損是壹種自然現象,有壹定的發展規律,這些規律是可以掌握的。為了使機械設備保持正常的工作狀態,防止事故的發生,掌握生產的主動權,必須有計劃地根據磨損規律定期對機械設備進行檢查和維修,把可能出現的故障消滅在萌芽狀態。因此,工廠應建立有計劃的預維修系統。計劃預修制是對各修理級別(修理工作分為檢、小修、中修、大修四級)的修理周期和工作量的年度計劃,按計劃對機械設備進行檢查和修理。當然,根據拆卸和缺陷檢查的結果,實際維修工作量可能與計劃數量不同,甚至可能降低維修級別。各種機械設備的修理周期和工作量應根據實際情況制定。
表10-4中的數據可作為制定維護計劃的參考。
各修理級別的工作內容如下:
(1)檢查工作壹般由值班的操作人員和維護人員在設備運行時進行。主要工作是檢查噪音、振動、泄漏和潤滑,並進行定期潤滑等。
(2)小修應由車間維修人員進行。小修包括緊固零件、擦拭摩擦面、研磨閥板、安裝填料、調整零件(如調整軸承)、檢查油環、油箱、起動設備、傳動軸、傳動帶和鏈條、摩擦輪、填料函、各種密封件和管件。
(3)除了小修所做的全部工作外,小修還包括個別零件的修理和更換,如軸瓦的重鑄和研磨,光學軸頸的車削,剎車片、鏈條、墊片和密封件的更換,襯片的修理等。
表10-4幾臺機械設備維修的連續運行時間和停機時間
(4)大修和大修工作包括機械設備的清洗和重新裝配,所有磨損部件的更換或修理,配合公差的調整以滿足技術要求和修理基礎等。在大修期間,也可以修改機械設備。
對檢查中發現的可以修復的損壞部件,應根據其結構特點和技術要求進行修復。為了縮短機械設備的停機時間,可以先用備件更換損壞的零件,待設備恢復運行後再修復損壞的零件。下面介紹機械零件磨損的常用修復方法。
機械零件和總成的自然磨損是磨損的主要形式,表現在:破壞總成的初始匹配性能,改變零件的幾何尺寸和形狀。為了恢復這些組件的工作能力,有必要恢復它們的初始配合特性、幾何尺寸和零件形狀。
恢復裝配體工作能力的修復方法有兩種:壹種是只恢復匹配性質;另壹種是既恢復配合性又恢復零件幾何尺寸和形狀的修復方法。
(1)僅恢復部件配合特性的修復方法。
有三種修復方法僅恢復組件的匹配屬性,如墊片調整法、修復尺寸法和補充零件法,如下所述:
A.墊圈調整方法
修理時,不對裝配進行加工或只進行刮削,通過減少調整墊片,使裝配間隙從磨損後的最大間隙恢復到裝配時的初始間隙,如圖10-26所示。這種修理方法稱為墊片調整法。墊片調整法只能恢復裝配體的配合間隙,不能恢復零件的幾何尺寸和形狀。
圖10-26通過墊片調整來調整軸頸和軸承之間的配合間隙。
B.修復尺寸方法
修復時,只修復總成的壹部分,去除其磨損層以消除幾何變形,而另壹匹配部分用備件更換。這樣,裝配體的配合間隙可以恢復到原來的值,但修理後的裝配體和新裝配體的尺寸不同,稱為修理尺寸,這種修理方法稱為修理尺寸法。
在裝配中應該修理哪個零件?應該更換哪壹部分?這個問題要綜合考慮。壹般來說,較貴的零件總是被修理,較便宜的零件被替換。
修復尺寸法不僅能恢復裝配體的配合間隙,還能恢復零件的幾何形狀,但不能恢復零件的幾何尺寸。
C.補充零件法
用這種方法修復時,在有壹定過盈量的磨損部位(軸承孔或軸頸)上安裝壹個補充件(內襯套或外襯套),然後加工到原尺寸,恢復組件的配合間隙。所以這種方法實際上是壹種修復尺寸的方法,但這裏仍然是兩個匹配零件壹起使用,只增加了壹個補充零件,所以叫補充零件法。
(2)修復方法,以恢復組件的匹配特性和零件的幾何尺寸和形狀。
這種修復方法的實質是通過各種工藝方法在磨損零件表面覆蓋壹層金屬,經過加工後,可以完全恢復零件原有的幾何尺寸和形狀以及裝配的匹配性能。有幾種修補方法屬於這壹類,如蓋焊、鑄造、噴塗和電鍍。下面介紹常用的堆焊方法。
蓋面焊或堆焊是用熔融金屬覆蓋磨損零件表面,形成連續均勻的塗層。其優點是連接強度高,不需要特殊設備和通用焊接工具。缺點是容易引起熱應力、裂紋、變形和金相組織的變化。蓋面焊法可用於修復由普通碳鋼、優質碳鋼、低合金鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金制成的零件。對於高合金鋼零件,焊接工藝還沒有完全掌握,所以壹般不使用。堆焊的焊接材料通常是結構鋼焊條(優質碳鋼和低合金鋼)。電弧焊或氣焊可用於蓋面焊。如果壹層不夠厚,可以覆蓋多層焊接。對於重要零件,為了便於熔覆的加工,消除殘余應力,改善金相組織,熔覆後應進行熱處理(高溫回火、退火或正火)。