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第八章 機(jī)器設(shè)備壽命估算
第一節(jié) 概述
機(jī)器設(shè)備的壽命是指設(shè)備從開始使用到被淘汰的整個(gè)時(shí)間過程。
分為自然壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。
第二節(jié) 磨損壽命
這一節(jié)重點(diǎn)掌握典型的磨損過程、磨損方程和磨損壽命的計(jì)算。
一、 磨損的基本概念
磨損是指固體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),在摩擦的作用下,摩擦面上的物質(zhì)不斷耗損的現(xiàn)象。主要就是由于使用而發(fā)生的實(shí)物形態(tài)的磨損,它發(fā)生在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件之間。
二、典型的磨損過程
(一)正常的磨損過程分為三個(gè)階段:即初期磨損階段(第Ⅰ階段)、正常磨損階段(第Ⅱ階段)和急劇磨損階段(第Ⅲ階段)。
1.初期磨損階段(第Ⅰ階段):
初期磨損階段,也就是我們通常所說的磨合期。
特點(diǎn):零部件表面的宏觀幾何形狀和微觀幾何尺寸都發(fā)生明顯變化,磨損速度很快。
2.正常磨損階段(第 Ⅱ 階段):
特點(diǎn):磨損進(jìn)入正常期,磨損速度比以前要緩慢,磨損情況比較穩(wěn)定,磨損量隨時(shí)間均勻的增加,二者成為線性關(guān)系,或者是成正比例關(guān)系,也就是說曲線中的AB段是一條斜直線。
3.急劇磨損階段(第Ⅲ階段):
特點(diǎn):由于零部件已經(jīng)達(dá)到它的使用壽命而繼續(xù)使用,破壞了正常磨損關(guān)系,于是磨損速度大大加快,磨損量急劇上升,造成機(jī)器設(shè)備的精度、技術(shù)性能和生產(chǎn)效率明顯下降。
由設(shè)備磨損規(guī)律的分析可知:
1.如果設(shè)備使用合理,加強(qiáng)維護(hù),可以延長設(shè)備正常使用階段的期限,保證加工質(zhì)量并提高經(jīng)濟(jì)效益。
2.對(duì)設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行定期檢查。為了避免使設(shè)備遭到破壞,在進(jìn)入第三階段之前就進(jìn)行修理,不是等到發(fā)生急劇磨損后才修理。
3.機(jī)器設(shè)備在第二階段的磨損與時(shí)間或加工零件的數(shù)量成正比,因此設(shè)備的磨損可通過試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)分析方法,計(jì)算出正常條件下的磨損率和使用壽命。
(二)磨損方程
磨損方程把磨損量和時(shí)間的關(guān)系用函數(shù)關(guān)系定量的表示出來。
1、第Ⅰ階段磨損方程。
(1)特點(diǎn):時(shí)間很短,磨損快。一般將 曲線簡化為直線;
(2)方程: s=smin+t(s0-smin)/ Δt1 (8-1)
式中:S-配合間隙;
smin——最小配合間隙,也就是初始間隙;
s0——第Ⅰ階段結(jié)束時(shí)的配合間隙;
Δt1——第Ⅰ階段磨損時(shí)間。
2、第Ⅱ階段磨損方程。
(1)第Ⅱ階段所對(duì)應(yīng)的磨損曲線AB段基本上為一條直線。
(2)對(duì)應(yīng)的磨損曲線方程式為: s=s0+(t-Δt1)tgα (8-2)
tgα——磨損強(qiáng)度,決定磨損速度。
注意:(1) 叫做最大配合間隙更合適一些,就是磨損到正常壽命結(jié)束的時(shí)候,最大的間隙是多少。
(2)直線的斜率叫做磨損強(qiáng)度,它等于單位時(shí)間磨損的厚度,所以磨損強(qiáng)度越大,表明材料耐磨性越差。
零件進(jìn)入急劇磨損階段后,就不能正常使用,必須進(jìn)行修復(fù)或者更換,所以沒有第三階段的磨損方程。
3、簡化的磨損方程。
方程: s=s0+t×tgα (8-3)
由于第一階段,也就是初期磨損階段,這段時(shí)間很短,如果將其忽略不計(jì),于是就得到了這個(gè)簡化的磨損方程。
(三)磨損壽命(重點(diǎn))
設(shè)備的正常壽命 T 是第一階段和第二階段時(shí)間之和。
T=△t 1+△t2 (8-4)
T≈Δt2+(smax-s0)/tga=Δsmax/tgα (8-5)
(四)磨損率
磨損率是指實(shí)際磨損量和極限磨損量之比。用αm表示。
αm=(s-s0)/(smax-s0)=Δs/Δsmax (8-6)
式中:αm——磨損率;
Δs——實(shí)際磨損量。
三、剩余磨損壽命的計(jì)算(重點(diǎn))
T≈Δt2=(smax-s0)/ tgα=Δsmax/ tgα
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