浅析机械故障原因的分析程序与方法

  随着现代机械设备正朝大型化、高速化和自动化的方向发展，合理的运用机械故障的分析程序和方法也越来越重要，本文就机械设备故障的一些常用分析程序和方法作了阐述，以提高机械产品的可靠性和安全性。
    现代机械设备正朝大型化、高速化和自动化的方向发展。机械设备的功能越来越完善，内部的结构也越来越复杂。而机械故障是机械设备使用过程中最常见的问题，其影响范围大，危害性严重。因此科学的机械故障的分析程序和合理的解决措施可以有效的预防、控制和排除设备故障。故障原因的分析主要在于了解故障产生的机理，提出合理的解决措施，以避免产生相同的问题，提高设备的质量。其次通过故障原因分析可找到其产生的本质原因，如设计图纸、热处理方式、加工和装配工艺、设备使用工况和保养等方面，以此来提高设备的整体可靠性。
本文根据机械设备的使用和维修特性，提出了一些机械故障原因的分析程序，并提出一些解决问题的方法。
    1.机械故障分析的一般程序
    1.1. 现场调查
    现场调查所取得的数据是第一手数据，是后续解决设备的故障的关键所在。通常现场调查的数据主要包括：记录故障发生的时间、设备使用时间和运行工况等客观数据；在故障发生前，设备有无异响，若有需标注异响的来源；对故障部件及附件零部件进行拍照、鉴别、保存和清洗；总结归纳对故障的初步看法等。
    1.2 .对机械故障进行诊断并分析原因
    1.2.1.根据现场调查所取得的资料对故障件进行检测和分析。包括金相组织分析、力学性能试验分析、失效分析和断口的综合检测分析等。
    1.2.2.运用合适的CAE分析方法对故障部件进行必要的强度、疲劳断裂等校核，并与相应的理论分析计算结果进行对比，得出合适的结果。
    1.2.3.初步分析得出故障发生的主要原因。
    1.2.4.模拟在拟定工况的断裂试验，确定故障发生的根本原因。
    1.3.得出分析结果
    当机械设备故障的数据分析工作完成后．都要对所获得的全部资料、调查记录、证词和测试数据．按设计、材料、工艺、使用四个方面判断是否问题，以此集中归纳、综合分析和判断处理，形成一个正确合理的技术报告。技术报告需包含故障分析结果和解决措施两方面。根据报告判断其故障属于设计、制造或使用等原因，明确责任人，提高机械设备的可靠性。
    2.机械故障原因的分析方法
    机械故障原因的分析方法是一个系统集成性较高的学科，需要涉及材料学、摩擦学、化学和力学等众多学科的知识，运用机械加工工艺、液压传动、金属工艺、电气、摩擦等相关专业理论，知识识技术的融合性极强。同时，所有的故障分析方法和技术都必须以机械实际工况为基础，是一项以理论为指导注重于实践的活动。本文将对一些常用的分析方法做简单扼要的介绍。
    2.1.故障部件的宏观检验
    宏观检验是进行故障分析的基础，是整个故障诊断是否成功的关键，通常表现为裂纹、磨损、变形、断裂、剥落、烧伤等现象。
    裂纹现象大多是由于机械疲劳、应力集中等原因引起的，裂纹故障极容易造成突发性事故，尤其是压力容器、传动轴和齿轮等零件，
    磨损是由于设备运动部件缺少润滑、或油液清洁度低所造成的，使得设备配合精度降低，产生振动、发热等现象，影响机器工作效率和使用性能。
    变形故障是由于设备冲击较大，局部发热等原因所造成的设备构件变形，变形故障会影响设备零部件的精度，造成静元件摩擦，降低运动件的磨合能力，使机械性能降低甚至失去某些性能。
    断裂故障是由于设备负荷过大，局部应力过于集中等原因引起的零部件断裂现象，断裂故障将直接引起机器损坏，油液气体外泄，丧失工作性能等严重结果。
    2.2.金相检验
    金相检验是故障分析过程中最常用也是最重要的手段，也是检验机械零件内部质量的重要手段。金相检验主要内容有：①腐蚀检验，主要检查故障件材料的偏析、内裂纹、夹杂、加工质量等。②硫印和磷印，主要检验材料中硫、磷含量的偏析。③显微组织分析，判断故障件的机加工工艺和热处理工艺是否正常。④分析故障在工作条件下发生的磨损、腐蚀、表面氧化和加工硬化等。
    2.3.无损检测
    无损检测是借助先进的技术和设备器材对故障件的内部和表面结构进行检测的方法，主要有磁粉检测、渗透检测、超声检测和射线检测等。这些技术是在不损坏试件的条件下进行的，简便易行，效果良好。综合运用无损检测方法可以提高检测的效率。
    2.4.力学性能检测
    力学性能检测主要是校核故障件的力学性能是否满足设计要求和使用要求。力学性能检测方法主要有变形、断裂、粘连和疲劳等，测试的项目主要有拉伸试验、硬度试验、剪切试验、扭转试验和冲击试验等。
    3.机械故障原因的分析示例
    推土机用终传动轮毂断裂的故障分析
    3.1. 现场调查
    3.1.1.收集记录故障发生的时间、设备使用时间和运行工况等客观数据 。(略)
    3.1.2.损坏终传动轮毂的初步调查：①轮毂沿轴肩圆角处断裂，且断口处有裂纹。②断裂两侧(大圆角附近及外侧螺孔附近)有锈蚀现象。③通过观察看到断裂处延伸至M36螺纹孔处，。M36螺栓共找到6个，其中1个螺栓的螺纹部分断在螺孔内，1个剪断。
    3.1.3.将断裂的终传动轮毂和螺栓带回做失效分析。
    3.2. 对终传动轮毂进行诊断分析
    通过分析、检测与计算可知：终传动轮毂的化学成分达到设计材料的要求，表面淬火的硬度未到设计值，通过金相检验发现铸造轮毂内部有偏析和疏松等缺陷。断裂处的圆角偏小可能会出现应力集中。通过总结得出产品质量不合格是造成轮毂断裂的主要原因，设计也存在缺陷。
    3.3. 措施
    轮毂采用的普通铸钢件，由于缺少合金元素，淬透性差，建议改用铸造合金钢。② 严格控制终传动轮毂的质量，改进铸造工艺，增加工艺探伤工序，保证零件无组织缺陷。③加大轮毂轴肩圆角，改善机械结构的合理性，并完成相关评审，提高产品质量。

    本文着重描述了机械故障原因的一些常规程序和方法，合理的运用这些方法可减少设备在施工过程中大量停机、超长检修等现象，提高工程质量和施工进度，也是公司生存、发展．取得较好经济效益的保证。也对改善公司产品质量，提高劳动生产率．降低成本有着深刻的意义。