完整教学课件：机电设备故障诊断与维修.ppt

1、第第 1 1 章章 机电设备维修的基础知识机电设备维修的基础知识 说明（性质）性质）本课程是机电一体化专业的核心课程本课程是机电一体化专业的核心课程,也是本专业学生也是本专业学生的必修课程。的必修课程。知识目标是知识目标是：掌握必要的机电设备故障诊断与维修的基本知识、基本理论。掌握必要的机电设备故障诊断与维修的基本知识、基本理论。使学使学生熟悉机械设备检测、维修的工艺过程及方法；达到既生熟悉机械设备检测、维修的工艺过程及方法；达到既降低生产成本又确保机械降低生产成本又确保机械设备安全、高效正常地运转的目的设备安全、高效正常地运转的目的。能力目标是能力目标是：培养学生根据图纸编制检修工艺初步能力

2、；熟悉机电设备结：培养学生根据图纸编制检修工艺初步能力；熟悉机电设备结构特点、工作原理及性能、正确读表和巡检能力；故障判断能力、故障影响分构特点、工作原理及性能、正确读表和巡检能力；故障判断能力、故障影响分析能力、故障处理能力、反故障反事故能力。会用正确使用工、检具与起动设析能力、故障处理能力、反故障反事故能力。会用正确使用工、检具与起动设备、熟悉设备维修工艺；运转工况分析能力、设备安全分析能力、提出经济运备、熟悉设备维修工艺；运转工况分析能力、设备安全分析能力、提出经济运行措施能力、初步革新及建议能力；确保设备高效、正常运转。行措施能力、初步革新及建议能力；确保设备高效、正常运转。相关基础课

3、有相关基础课有 钳工基础钳工基础，机械制图，机械设计基础、机械零件加工工艺机械制图，机械设计基础、机械零件加工工艺第第 1 章章 机械维修基本知识机械维修基本知识1.1 1.1 机械故障概论机械故障概论1.2 1.2 机械设备维修基础机械设备维修基础1.3 1.3 机械零件失效形式及对策机械零件失效形式及对策1.4 1.4 机械零件修理与更换的原则机械零件修理与更换的原则1.5 1.5 机电设备维修管理机电设备维修管理 本章主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识，在本章学习中，学生应注本章主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识，在本章学习中，学生应注意下列知识的学习和掌握：意下列知识的学习

4、和掌握：1 1明确机电设备故障的概念，了解故障的分类、特点及故障管理的程序，掌握明确机电设备故障的概念，了解故障的分类、特点及故障管理的程序，掌握故障发生的基本规律和影响故障发生的主要因素。故障发生的基本规律和影响故障发生的主要因素。2 2明确维修性的概念，了解影响维修性的因素和提高维修性的途径，熟悉设备明确维修性的概念，了解影响维修性的因素和提高维修性的途径，熟悉设备的维修方式和修理类别，了解可靠性维修的基本原理。的维修方式和修理类别，了解可靠性维修的基本原理。3 3了解零部件失效的主要形式及其机理，掌握减少或消除零部件失效的对策。了解零部件失效的主要形式及其机理，掌握减少或消除零部件失效的

5、对策。了解故障诊断的内容、原理和基本方法，熟悉零件的常规检验技术。了解故障诊断的内容、原理和基本方法，熟悉零件的常规检验技术。4 4掌握设备零件修理与更换的原则；熟悉设备维修管理的主要内容、方法与应掌握设备零件修理与更换的原则；熟悉设备维修管理的主要内容、方法与应用。用。1.1 1.1 机械故障概论机械故障概论1.1.1 1.1.1 故障的含义及类型故障的含义及类型 1 1 故障的含义故障的含义 故障故障机械设备在运行过程中，丧失或降低其规定的功能及不能继续运机械设备在运行过程中，丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。行的现象。2 故障的类型故障的类型 故障可以不同角度分：如故障可以不同

6、角度分：如 1）临时性故障）临时性故障 2）永久性故障）永久性故障 按故障发生的时间分有以下几种按故障发生的时间分有以下几种：1）早发性故障）早发性故障 2）突发性故障）突发性故障 3）渐进性故障）渐进性故障 4）复合型故障）复合型故障 按故障表现形式分有：按故障表现形式分有：1）功能故障）功能故障 2）潜在故障）潜在故障 按故障产生的原因分有按故障产生的原因分有：1）人为故障）人为故障 2）自然故障）自然故障 按故障造成按故障造成 的后果分有的后果分有：1）致命故障）致命故障 2）严重故障）严重故障 3）一般故障）一般故障 4）轻度故障）轻度故障 故障故障通常采取几种分类法复合并用，如突发性

7、的局部故障；磨损性的危险故障等。通常采取几种分类法复合并用，如突发性的局部故障；磨损性的危险故障等。由此看出故障的复杂性；严重性和起因等情况由此看出故障的复杂性；严重性和起因等情况。1.1.2 故障的特点与故障管理故障的特点与故障管理 1 故障的特点故障的特点 1）多样性）多样性 2）层次性）层次性 3）多因素和相关性）多因素和相关性 4）延时性）延时性 5）不确定性）不确定性 6）修复性）修复性 2 故障管理故障管理 故障管理是设备管理的核心内容之一。其目的在于早期发现故障征兆，及时故障管理是设备管理的核心内容之一。其目的在于早期发现故障征兆，及时采取措施进行预防和维修。采取措施进行预防和维

8、修。故障管理的程序和内容包括：故障管理的程序和内容包括：1、宣传教育和技术培训相结合。、宣传教育和技术培训相结合。2、制定严格的管理制度和维护保养制度。、制定严格的管理制度和维护保养制度。3、熟悉机械设备结构和工作原理，掌握工作性能。、熟悉机械设备结构和工作原理，掌握工作性能。4、配置先进的检查、检测和监测设备，对重要设备和零部件进行实时监测，、配置先进的检查、检测和监测设备，对重要设备和零部件进行实时监测，定期分析，准确掌握设备故障的信息和征定期分析，准确掌握设备故障的信息和征兆。兆。5、根据故障现象和信息及征兆，进行认真科学地分析，确定故障原因、类型、采取、根据故障现象和信息及征兆，进行认

9、真科学地分析，确定故障原因、类型、采取最佳的维修策略和维修方案，及时维修过程进行记录。提供后期统计和借鉴。最佳的维修策略和维修方案，及时维修过程进行记录。提供后期统计和借鉴。6、对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系、对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系统技术改造。建立故障信息管理流程图。统技术改造。建立故障信息管理流程图。如图如图1.11.1.3 机械故障产生的基本规律机械故障产生的基本规律 如图所示如图所示1.21.1.4 影响故障产生的主要因素影响故障产生的主要因素 （一）制造和修理因素对故障的影响（一）制造和修理因素对故

10、障的影响 1、零件材料的选择、零件材料的选择 2、零件加工质量、零件加工质量 3、装配质量、装配质量 （二）使用因素对故障的影响（二）使用因素对故障的影响 1、工作负荷、工作负荷 2、工作环境、工作环境 3、设备保养和操作技术、设备保养和操作技术返 回1.2 1.2 机械设备维修基础机械设备维修基础1.2.1 1.2.1 机械的维修性机械的维修性 1.1.定义定义 机械设备在规定的条件下，在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维机械设备在规定的条件下，在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力称维修性修时，保持或恢复到规定状态的能力称维修性 所谓规定的条件，是指选

11、定了合理的维修方式、准备了维修用的测试仪器所谓规定的条件，是指选定了合理的维修方式、准备了维修用的测试仪器及装备和相应的备件、标准、技术资料，由一定技术水平和良好劳动情绪的维及装备和相应的备件、标准、技术资料，由一定技术水平和良好劳动情绪的维修人员进行操作。修人员进行操作。所谓规定的时间，是指机械设备从寻找、识别故障开始，直至检查、拆卸、所谓规定的时间，是指机械设备从寻找、识别故障开始，直至检查、拆卸、清洗、修理或更换、安装、调试、验收，最后达到完全恢复正常功能为止的全清洗、修理或更换、安装、调试、验收，最后达到完全恢复正常功能为止的全部时间。部时间。维修与维修性是两个不同的概念。维修与维修性

12、是两个不同的概念。维修维修是指维护或修理进行的一切活是指维护或修理进行的一切活动，包括保养。修理、改装、翻修、检查等。而动，包括保养。修理、改装、翻修、检查等。而维修性维修性是指机械设备在维是指机械设备在维修方面具有的特性或能力；反映发生故障后进行维修的难易程度；修方面具有的特性或能力；反映发生故障后进行维修的难易程度；是维修需要付出的工作量大小、人员多少、费用高低以及维修设是维修需要付出的工作量大小、人员多少、费用高低以及维修设施先进或落后的综合体现；是由设计、制造等因素决定的一种固有属施先进或落后的综合体现；是由设计、制造等因素决定的一种固有属性，直接关系到机械设备的可靠性、经济性、安全性

13、和有效性；是机性，直接关系到机械设备的可靠性、经济性、安全性和有效性；是机械设备三项基本性能参数之一。械设备三项基本性能参数之一。3.3.影响维修性的主要因素影响维修性的主要因素 影响维修性的因素，主要有机械设备维修性设计的优劣、维修保养方针、影响维修性的因素，主要有机械设备维修性设计的优劣、维修保养方针、体制、维修装备设施的完善程度，维修保养人员的水平高低和劳动情绪等。见体制、维修装备设施的完善程度，维修保养人员的水平高低和劳动情绪等。见表表1.11.1设计方面设计方面维修保养方针、体制及维修装备设施维修保养方针、体制及维修装备设施对维修人员的要求对维修人员的要求1.1.总体布局和结构设计应

14、使各部分总体布局和结构设计应使各部分易于检查，便于维修易于检查，便于维修2.2.良好的可达性，设置维修操作通良好的可达性，设置维修操作通道，有合适空间道，有合适空间3.3.部件与联接件易拆装部件与联接件易拆装4.4.标准化，互换性和可更换性标准化，互换性和可更换性5.5.安全性安全性6.6.材料易于购置，零件加工方便材料易于购置，零件加工方便7.7.技术资料齐全技术资料齐全8.8.专用工具和试验装置专用工具和试验装置1.1.维系方式的确定维系方式的确定 故障修理故障修理 定期更换定期更换 状态监测维修状态监测维修 无维修设计无维修设计2.2.维修资源的组织维修资源的组织 维修组织机构维修组织机

15、构 维修力量配备维修力量配备维修计划和控制维修计划和控制3.3.维修材料和备件供应维修材料和备件供应 储备方式储备方式 库存管理库存管理4.4.维修装备设施维修装备设施 5.5.费用因素费用因素1.1.考核和选择考核和选择教育、经验、素质教育、经验、素质1.1.训练训练2.2.熟练程度熟练程度3.3.能力分析能力分析4.4.劳动情绪劳动情绪表表1.1 1.1 影响维修性的主要因素影响维修性的主要因素 4.高维修性的主要途径高维修性的主要途径 从上述影响维修性的主要因素中，不难找到提高维修性的主要途径。从上述影响维修性的主要因素中，不难找到提高维修性的主要途径。1）简化结构）简化结构 便于拆装便

16、于拆装；2）提高可达性）提高可达性；3）保证维修操作安全）保证维修操作安全；4）按规定使用和维修）按规定使用和维修；5）部件和连接件易拆易装）部件和连接件易拆易装；6）零部件无）零部件无维修设计。维修设计。1.2.2 1.2.2 维修方式与修理类别维修方式与修理类别 1.1.设备的维修方式设备的维修方式 机电设备常用的维修方式有：事后维修、预防维修、可靠性维修、改善维机电设备常用的维修方式有：事后维修、预防维修、可靠性维修、改善维修和无维修设计。修和无维修设计。(1)(1)事后维修事后维修 又称故障维修、损坏维修、非计划性维修。事后维修是指机电设备发生故又称故障维修、损坏维修、非计划性维修。事

17、后维修是指机电设备发生故障后所进行的修理，即不坏不修、坏了再修。障后所进行的修理，即不坏不修、坏了再修。(2)(2)预防维修预防维修 在机电设备发生故障之前就进行的修理称为预防维修。由于这种预防维修在机电设备发生故障之前就进行的修理称为预防维修。由于这种预防维修可以订出计划，因此又把这种有计划的预防维修称为计划预修。可以订出计划，因此又把这种有计划的预防维修称为计划预修。预防维修分为两种基本形式：预防维修分为两种基本形式：1 1）定期维修）定期维修 又称计划维修、时间预防维修。定期维修是在规定时间的基础上又称计划维修、时间预防维修。定期维修是在规定时间的基础上实行的预防维修活动，具有周期性特点

18、。定期维修根据零件的磨损规实行的预防维修活动，具有周期性特点。定期维修根据零件的磨损规律，事先规定好了修理间隔期、修理类别、修理内容和修理工作量。律，事先规定好了修理间隔期、修理类别、修理内容和修理工作量。这种维修方式会出现以下问题：一是造成维修过剩；二是造成失修。这种维修方式会出现以下问题：一是造成维修过剩；二是造成失修。它主要适用于巳掌握设备磨损规律且生产稳定、连续生产的流程式生产设它主要适用于巳掌握设备磨损规律且生产稳定、连续生产的流程式生产设备或动力设备，大量生产的流水线设备或自动线上的主要设备，以及其他可以备或动力设备，大量生产的流水线设备或自动线上的主要设备，以及其他可以统计开动台

19、时的设备。统计开动台时的设备。我国目前实行的设备定期维修制度主要有计划预防维修制和计划保修制两种。我国目前实行的设备定期维修制度主要有计划预防维修制和计划保修制两种。1 1）计划预防维修制（简称计划预修制）计划预防维修制（简称计划预修制）它是根据设备的磨损规律，按预它是根据设备的磨损规律，按预定修理周期及修理周期结构对设备进行维护、检查和修理，以保证设备经常处定修理周期及修理周期结构对设备进行维护、检查和修理，以保证设备经常处于良好的技木状态的一种维修制度。于良好的技木状态的一种维修制度。其主要特征如下：其主要特征如下：按规定要求，对设备进行日常清扫、检查、润滑、紧固和调整等，以延按规定要求，

20、对设备进行日常清扫、检查、润滑、紧固和调整等，以延缓设备的磨损，保证设备正常运行；缓设备的磨损，保证设备正常运行；按规定的日程表对设备的运动状态和磨损程度等进行定期检查和调整，按规定的日程表对设备的运动状态和磨损程度等进行定期检查和调整，以便及时消除设备隐患，掌握设备技木状态的变化情况，为设备定期修理做好以便及时消除设备隐患，掌握设备技木状态的变化情况，为设备定期修理做好物质准备；物质准备；有计划有准备地对设备进行预防性修理。有计划有准备地对设备进行预防性修理。2 2）计划保修制（又称保养修理制）计划保修制（又称保养修理制）它是把维护保养和计划检修结合起来的一种修理设备制度它是把维护保养和计划

21、检修结合起来的一种修理设备制度 。其主要特点是：其主要特点是：根据设备的特点和状况根据设备的特点和状况.按照设备运转小时（产量和里程）等按照设备运转小时（产量和里程）等.规定不同规定不同的维修保养类别和间隔期；的维修保养类别和间隔期；在保养的基础上制定设备不同的修理类别和修理周期；在保养的基础上制定设备不同的修理类别和修理周期；当设备运转到规定时限时，不论其技术状态如何，也不考虑生产任务的当设备运转到规定时限时，不论其技术状态如何，也不考虑生产任务的轻重，都要严格地按要求进行检查、保养和计划修理。轻重，都要严格地按要求进行检查、保养和计划修理。2 2）状态监测维修）状态监测维修 这是一种以设备

22、技术状态为基础，按实际需要进行修理的预防维修方式。这是一种以设备技术状态为基础，按实际需要进行修理的预防维修方式。它是在状态监测和技术诊断的基础上，掌握设备劣化发展情况。在高度预它是在状态监测和技术诊断的基础上，掌握设备劣化发展情况。在高度预知的情况下，适时安排预防性修理，故又称预知维修。知的情况下，适时安排预防性修理，故又称预知维修。这种维修方式的基础是将各种检查、维护、使用和修理，尤其是诊断和监这种维修方式的基础是将各种检查、维护、使用和修理，尤其是诊断和监测提供的大量信息，通过统计分析，正确判断设备的劣化程度、发生（或将要测提供的大量信息，通过统计分析，正确判断设备的劣化程度、发生（或将

23、要发生）故障的部位、技木状态的发展趋势，从而采取正确的维修类别。发生）故障的部位、技木状态的发展趋势，从而采取正确的维修类别。这样能充分掌握维修活动的主动权，做好修前准备，并且可以和生产计划这样能充分掌握维修活动的主动权，做好修前准备，并且可以和生产计划协调安排，既能提高设备的利用率，又能充分发挥零件的最大寿命。缺点是费协调安排，既能提高设备的利用率，又能充分发挥零件的最大寿命。缺点是费用高，要求有一定的诊断条件。它主要适用于重大关键设备、生产线上的重点用高，要求有一定的诊断条件。它主要适用于重大关键设备、生产线上的重点设备、不宜解体检查的设备（如高精度机床）、故障发生后会引起公害的设备设备、

24、不宜解体检查的设备（如高精度机床）、故障发生后会引起公害的设备等。等。(3)(3)可靠性维修可靠性维修 以可靠性为中心的维修称可靠性维修。以可靠性为中心的维修称可靠性维修。(4)(4)改善维修改善维修 改善维修也称为改善性维修。改善维修是指为了防止故障重复发生而对机改善维修也称为改善性维修。改善维修是指为了防止故障重复发生而对机电设备的技术性能加以改进的一种维修。电设备的技术性能加以改进的一种维修。改善维修的重点是：改善维修的重点是：1 1）原设备部分结构不合理，新产品中已改进；）原设备部分结构不合理，新产品中已改进；2 2）故障频繁的结构；）故障频繁的结构；3 3）可缩短辅助时间；）可缩短辅

25、助时间；4 4）可减轻操作强度，减轻能耗和污染；）可减轻操作强度，减轻能耗和污染；5 5）按工艺要求提高部分精度。）按工艺要求提高部分精度。改善维修的最大特点是：改善维修的最大特点是：修改结合修改结合 在实际生产中，常常结合机电设备的大修、项修进行。在进行改善维修时，在实际生产中，常常结合机电设备的大修、项修进行。在进行改善维修时，应根据机件故障的检查和分析，有计划地改进机电设备机构和机件材质等方面应根据机件故障的检查和分析，有计划地改进机电设备机构和机件材质等方面的修理。的修理。(5)(5)无维修设计无维修设计 “无维修设计无维修设计”是设备维修的理想目标是设备维修的理想目标 2.2.设备修

26、理类别设备修理类别 设备修理的类别是根据其修理内容和技术要求以及工作量大小划分的。预设备修理的类别是根据其修理内容和技术要求以及工作量大小划分的。预防维修的修理类别有：大修、项修、小修三种类型。防维修的修理类别有：大修、项修、小修三种类型。在工业企业的实际设备管理与维修工作中，在工业企业的实际设备管理与维修工作中，小修小修已和二级维护保养合在一已和二级维护保养合在一起进行；起进行；项修项修主要是针对性修理，很多企业通过加强维护保养和针对性修理、主要是针对性修理，很多企业通过加强维护保养和针对性修理、改善性修理等来保证设备的正常进行；但是动力设备、大型连续性生产设备、改善性修理等来保证设备的正常

27、进行；但是动力设备、大型连续性生产设备、起重设备以及某些必须保证安全运转和经济效益显著的设备，有必要在适当的起重设备以及某些必须保证安全运转和经济效益显著的设备，有必要在适当的时间安排时间安排大修大修。(1)(1)小修小修 小修又称为日常维修，是指根据设备日常检查或其他状态检查中小修又称为日常维修，是指根据设备日常检查或其他状态检查中所发现的设备缺陷或劣化征兆，在故障发生之前及时进行排除的修理所发现的设备缺陷或劣化征兆，在故障发生之前及时进行排除的修理，属于预防修理范围，工作量不大。日常维修是车间维修组除项修和，属于预防修理范围，工作量不大。日常维修是车间维修组除项修和故障修理任务之外的一项极

28、其重要的控制故障发生的日常性维修工作故障修理任务之外的一项极其重要的控制故障发生的日常性维修工作。(2)(2)项修项修 项修即项目修理，也称为针对性修理。项修是为了使设备处于良好的技术项修即项目修理，也称为针对性修理。项修是为了使设备处于良好的技术状态，对设备精度、性能、效率达不到工艺要求的某些项目或部件，按需要所状态，对设备精度、性能、效率达不到工艺要求的某些项目或部件，按需要所进行的具有针对性的局部修理。进行的具有针对性的局部修理。项修时，对设备进行部分解体，修理或更换部分主要零件与基准件的数项修时，对设备进行部分解体，修理或更换部分主要零件与基准件的数量约为量约为10%10%30%30%

29、，修理使用期限等于或小于修理间隔期的零件；同时，对床身，修理使用期限等于或小于修理间隔期的零件；同时，对床身导轨、刀架、床鞍、工作台、横梁、立柱、滑块等进行必要的刮研，但总刮导轨、刀架、床鞍、工作台、横梁、立柱、滑块等进行必要的刮研，但总刮研的面积不超过研的面积不超过30%30%40%40%，其他摩擦面不刮研。，其他摩擦面不刮研。项修的主要内容包括：项修的主要内容包括：1)1)全面进行精度检查，据此确定拆卸分解需要修理或更换的零部件；全面进行精度检查，据此确定拆卸分解需要修理或更换的零部件；2)2)修理基准件，刮研或磨削需要修理的导轨面；修理基准件，刮研或磨削需要修理的导轨面；3)3)对需要修

30、理的零部件进行清洗、修复或更换（到下次修理前能正常使用对需要修理的零部件进行清洗、修复或更换（到下次修理前能正常使用的零件不更换）；的零件不更换）；4)4)清洗、疏通各润滑部位，换油、更换油毡油线；清洗、疏通各润滑部位，换油、更换油毡油线；5)5)治理漏油部位；治理漏油部位；6)6)喷漆或补漆；喷漆或补漆；7)7)按修理精度、出厂精度或项修技术任务书规定的精度标准检按修理精度、出厂精度或项修技术任务书规定的精度标准检验，对修完的设备进行全部检查。但对项修难以恢复的个别精度项目验，对修完的设备进行全部检查。但对项修难以恢复的个别精度项目可适当放宽。可适当放宽。(3)(3)大修大修 大修即大修理，

31、是指以全面恢复设备工作精度、性能为目标的一种计划修大修即大修理，是指以全面恢复设备工作精度、性能为目标的一种计划修理。大修是针对长期使用的机电设备，为了恢复其原有的精度、性能和生产效理。大修是针对长期使用的机电设备，为了恢复其原有的精度、性能和生产效率而进行的全面修理。率而进行的全面修理。在设备预防性计划修理类别中，设备大修是工作量最大、修理时间较长的在设备预防性计划修理类别中，设备大修是工作量最大、修理时间较长的一类修理。一类修理。大修的主要内容包括：大修的主要内容包括：1)对设备的全部或大部分部件解体检查对设备的全部或大部分部件解体检查,进行全部精度检验进行全部精度检验,并作好记录；并作好

32、记录；2)全部拆卸设备的各部件全部拆卸设备的各部件,对所有零件进行清洗对所有零件进行清洗,做出修复或更换的鉴定；做出修复或更换的鉴定；3)编制大修理技术文件，并作好备件、材料、工具、检具、技术资料等各方编制大修理技术文件，并作好备件、材料、工具、检具、技术资料等各方面准备；面准备；4)更换或修复磨损零部件，以恢复设备应有的精度和性能；更换或修复磨损零部件，以恢复设备应有的精度和性能；5)5)刮研或磨削全部导轨面（磨损严重的应先刨削或铣削）；刮研或磨削全部导轨面（磨损严重的应先刨削或铣削）；6)6)修理电气系统；修理电气系统；7)7)配齐全防护装置和必要的附件；配齐全防护装置和必要的附件；8)8

33、)整机装配，并调试达到大修质量标准；整机装配，并调试达到大修质量标准；9)9)翻新外观，重新喷漆、电镀；翻新外观，重新喷漆、电镀；10)10)整机验收，按设备出厂标准进行检验。整机验收，按设备出厂标准进行检验。对机电设备大修总的技术要求是：全面清除修理前存在的缺陷，大修后应对机电设备大修总的技术要求是：全面清除修理前存在的缺陷，大修后应达到设备出厂或修理技术文件所规定的性能和精度标准。达到设备出厂或修理技术文件所规定的性能和精度标准。1.2.3 1.2.3 可靠性维修的基本原理可靠性维修的基本原理 一个机械系统、一台机械设备，不管其原理如何先进，功能如何全面，精一个机械系统、一台机械设备，不管

34、其原理如何先进，功能如何全面，精度如何高级，若故障频繁、可靠程度很差，不能在规定时间内可靠地工作，那度如何高级，若故障频繁、可靠程度很差，不能在规定时间内可靠地工作，那么它的使用价值就低，经济效果就差。么它的使用价值就低，经济效果就差。从设计规划、制造安装、使用维护到修理报废，可靠性始终是系从设计规划、制造安装、使用维护到修理报废，可靠性始终是系统和机械设备的灵魂。其中设计制造决定固有可靠性，而使用维护保统和机械设备的灵魂。其中设计制造决定固有可靠性，而使用维护保持使用可靠性。持使用可靠性。可靠性是评价系统和机械设备好坏的主要指标之一。可靠性是评价系统和机械设备好坏的主要指标之一。它是研究系统

35、和机械设备的质量指标随时间变化的一门科学。它是研究系统和机械设备的质量指标随时间变化的一门科学。随着科学技术的发展，机械设备的功能由单一转向多能，结构日趋复杂；随着科学技术的发展，机械设备的功能由单一转向多能，结构日趋复杂；采用新材料、新工艺、新技术后使不可靠的因素增多，可靠性水平降低；新机采用新材料、新工艺、新技术后使不可靠的因素增多，可靠性水平降低；新机械设备又要考虑更恶劣的使用条件，增加了保证其使用可靠性的难度；一旦发械设备又要考虑更恶劣的使用条件，增加了保证其使用可靠性的难度；一旦发生故障带来的危害往往很严重，维修费用很高。基于以上原因，必须对可靠性生故障带来的危害往往很严重，维修费用

36、很高。基于以上原因，必须对可靠性进行深入研究。进行深入研究。1 1、定义、定义 可靠性是指系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内可靠性是指系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定功能的能力。由于可靠性不能用仪表测定，所以衡量可靠性必保持与完成规定功能的能力。由于可靠性不能用仪表测定，所以衡量可靠性必须进行研究、试验和分析，从而做出正确的估计和评定。须进行研究、试验和分析，从而做出正确的估计和评定。2 2、评定可靠性应注意的问题、评定可靠性应注意的问题 (1)(1)可靠性与规定条件分不开可靠性与规定条件分不开 (2)(2)可靠性与规定时间密切相关可靠性

37、与规定时间密切相关 (3)(3)可靠性与规定功能有关可靠性与规定功能有关 3 3、提高可靠性的方法、提高可靠性的方法 提高可靠性的方法有两种：其一为提高可靠性的方法有两种：其一为故障预防故障预防，即抑制故障的产生，即抑制故障的产生；另一为；另一为故障容错故障容错，即利用冗余的零部件去屏蔽已发生的故障对整个，即利用冗余的零部件去屏蔽已发生的故障对整个机械设备的影响。机械设备的影响。4 4、可靠性的描述、可靠性的描述 可靠性已从一个模糊的定性概念发展为以概率论及数理统计为基础的定量可靠性已从一个模糊的定性概念发展为以概率论及数理统计为基础的定量概念。对机械设备可靠性的相应能力做出数量表示的量称为特

38、征量。主要有：概念。对机械设备可靠性的相应能力做出数量表示的量称为特征量。主要有：可靠度、失效率、故障率、平均故障间隔时间、平均寿命、有效度等。常用的可靠度、失效率、故障率、平均故障间隔时间、平均寿命、有效度等。常用的可靠性指标可靠性指标 见表见表1.21.2 下面重点介绍可靠度和有效度。下面重点介绍可靠度和有效度。（1 1）可靠度）可靠度 可靠度是指机械设备或零部件在规定条件下和规定时间内无故障地完成规可靠度是指机械设备或零部件在规定条件下和规定时间内无故障地完成规定功能的概率。由于机械设备或零部件的各种性能都要随时间发生变化，所以定功能的概率。由于机械设备或零部件的各种性能都要随时间发生变

39、化，所以可靠度是一个随时间变化的函数，用可靠度是一个随时间变化的函数，用R(t)R(t)表示。它是小于或等于表示。它是小于或等于1 1而大于或等于而大于或等于0 0的函数，及的函数，及1R(t)01R(t)0。零件可靠度的分类等级及应用情况零件可靠度的分类等级及应用情况 见表见表1.31.3。例：设有例：设有N N0 0个相同零件，当达到工作时间个相同零件，当达到工作时间t t时，有时，有NtNt个零件失效，个零件失效，而仍能正常工作的零件为而仍能正常工作的零件为N N个，则零件的可靠度为个，则零件的可靠度为:0NN0t0NNN 0tNNR(t)=1-为使零件具有足够的可靠性，应遵循为使零件具

40、有足够的可靠性，应遵循R(t)R(t)R(t)R(t)，其中，其中R(t)R(t)为许用为许用可靠度，它取决于零件的重要程度、所受载荷类别、生产和维修费用等。可靠度，它取决于零件的重要程度、所受载荷类别、生产和维修费用等。与可靠度与可靠度R(t)R(t)对应的是不可靠度。它是指零件在规定的条件下和规定的对应的是不可靠度。它是指零件在规定的条件下和规定的时间内不能完成规定功能（即发生失效）的概率。不可靠度也称失效概率或时间内不能完成规定功能（即发生失效）的概率。不可靠度也称失效概率或故障概率。一般记为故障概率。一般记为F(t)F(t)。)(1)(0tRNNtFt10000950010000900

41、0例：现有例：现有10000个相同的零件，工作达个相同的零件，工作达200h有有9500个零件未失效；工作达个零件未失效；工作达500h有有9000个零件未失效，求零件在个零件未失效，求零件在200h和和500h的可靠度。的可靠度。解：解：200h的可靠度为的可靠度为R(200)=500h的可靠度为的可靠度为R(500)=95%=95%=90%=90%而零件的不可靠度或失效概率分别为而零件的不可靠度或失效概率分别为F(200)=1-95%=5%F(500)=1-90%=10%（2 2）有效度）有效度 它是指机械设备和零部件在某种使用条件下和规定时间内保持正常使用状它是指机械设备和零部件在某种使

42、用条件下和规定时间内保持正常使用状态的概率。可用数学式表示，即态的概率。可用数学式表示，即:停机故障时间正常工作时间正常工作时间tA 5 5、系统的可靠性、系统的可靠性 机械设备有大有小，小的本身就自成为元件；而大的则是由很多元件组成机械设备有大有小，小的本身就自成为元件；而大的则是由很多元件组成部件、整机，形成一个系统。部件、整机，形成一个系统。系统是一个能够完成规定功能的综合体。组成系统的元件称单元，系统是一个能够完成规定功能的综合体。组成系统的元件称单元，每个独立单元不仅要完成各自的规定功能，而且还要在系统中与其他每个独立单元不仅要完成各自的规定功能，而且还要在系统中与其他单元发生联系。

43、单元发生联系。根据单元在系统中的联接方式不同，可分为根据单元在系统中的联接方式不同，可分为3 3类：类：（1 1）串联系统）串联系统 在组成系统的单元中只要有一个发生故障，系统就不能完成规定的功能，在组成系统的单元中只要有一个发生故障，系统就不能完成规定的功能，这种系统称为串联系统，如图这种系统称为串联系统，如图1.31.3所示。所示。12n-1n图图1.3 1.3 串联系统串联系统大多数机械的传动系统均是串联系统。当串联系统由大多数机械的传动系统均是串联系统。当串联系统由n个单元组成，它们的个单元组成，它们的可靠度分别为可靠度分别为R1、R2、Rn时，根据概率乘法定理，系统的可靠度为时，根据

44、概率乘法定理，系统的可靠度为RSininSRRRRR121若各单元的若各单元的R都相等，则都相等，则nRRS 由于由于R Ri i11，所以单元数目愈多，系统的，所以单元数目愈多，系统的R RS S就愈低。可见，在满就愈低。可见，在满足规定功能的前提下，足规定功能的前提下，系统愈简单，可靠性愈高。系统愈简单，可靠性愈高。12345678图图1.4 1.4 单级圆柱齿轮减速器单级圆柱齿轮减速器1 1、7 7轴轴;2;2、5 5键键;3;3、8 8齿轮齿轮;4 4、6 6滚动轴承滚动轴承 例：计算单极圆柱齿轮减速器的可靠度，见图例：计算单极圆柱齿轮减速器的可靠度，见图1.41.4所示。所示。已知使

45、用寿命已知使用寿命5000h5000h内各零件的可靠度分别为：轴内各零件的可靠度分别为：轴1 1、7 7的的R1R1、7=0.9957=0.995；两；两对滚动轴承对滚动轴承4 4、6 6的的R4R4、6=0.946=0.94；齿轮；齿轮3 3、8 8的的R3R3、8=0.998=0.99；键；键2 2、5 5的的R2R2、5=0.99995=0.9999；757.09999.09999.099.099.094,094,094.094.0995.0995.0101iiSRR：系统的可靠度解即齿轮减速器的可靠度不低于即齿轮减速器的可靠度不低于75.7%串联系统的可靠度低于任何一个单元的可靠度。若

46、要提高一个单元的可串联系统的可靠度低于任何一个单元的可靠度。若要提高一个单元的可靠度去改善串联系统的可靠度，就应当提高系统中可靠度最低的那个单元。靠度去改善串联系统的可靠度，就应当提高系统中可靠度最低的那个单元。（2 2）并联系统）并联系统 并联系统又称冗余系统，即系统中只要有一个单元没有失效，系统仍能维并联系统又称冗余系统，即系统中只要有一个单元没有失效，系统仍能维持工作。若几个单元同时投入运转，有一个出现故障，其他单元还能维持的称持工作。若几个单元同时投入运转，有一个出现故障，其他单元还能维持的称工作储备并联系统，如图工作储备并联系统，如图1.5a1.5a所示，例如多台发动机的飞机或轮船。

47、所示，例如多台发动机的飞机或轮船。a)b)12n12n图图1.5 1.5 并联系统并联系统)1()1)(1(121nsRRRR并联系统的可靠度为并联系统的可靠度为)1(11iniR若各单元的若各单元的R都相等，则都相等，则R Rs s=1-(1-R)=1-(1-R)n n 可见，可见，并联系统的单元数目愈多，系统的可靠度愈高，但体积、并联系统的单元数目愈多，系统的可靠度愈高，但体积、质量、成本也增加。质量、成本也增加。在机械系统中，并联系统因结构复杂、成本昂贵，在机械系统中，并联系统因结构复杂、成本昂贵，用得较少，只有在可靠性要求高，且结构上允许时才使用，一般用得较少，只有在可靠性要求高，且结

48、构上允许时才使用，一般n=2n=2或或n=3n=3。例如：载货汽车用双列后轮或备用轮；液压系统中滑阀操纵。例如：载货汽车用双列后轮或备用轮；液压系统中滑阀操纵装置采用双重滑阀；静压轴承的油压系统采用备用系统等。装置采用双重滑阀；静压轴承的油压系统采用备用系统等。例：由例：由5个可靠度均为个可靠度均为0.9的单元组成并联系统，求其系统可靠度。的单元组成并联系统，求其系统可靠度。解：按公式计算，解：按公式计算，99999.0)9.01(1)1(15.0nsRR 可见，并联系统的可靠度大于每个单元的可靠度，这是在机械设备方案可见，并联系统的可靠度大于每个单元的可靠度，这是在机械设备方案规划技术设计和

49、布局安装过程中采用冗余技术的根据。若要提高系统的可靠规划技术设计和布局安装过程中采用冗余技术的根据。若要提高系统的可靠性，需提高可靠度最大的单元的可靠度。性，需提高可靠度最大的单元的可靠度。（3 3）混联系统）混联系统 由串联及并联系统组合而成的系统称混联系统。它分两种，一是串并联系由串联及并联系统组合而成的系统称混联系统。它分两种，一是串并联系统，见图统，见图1.61.6；另一是并串联系统，见图；另一是并串联系统，见图1.71.7。12m图图1.6 1.6 串并联系统串并联系统12m12m12n12n图图1.7 1.7 并串联系统并串联系统12n12n12m 混联系统可靠性的计算没有一成不变

50、的公式，而需具体分析。通常，串并混联系统可靠性的计算没有一成不变的公式，而需具体分析。通常，串并联系统的可靠度计算是先将并联单元系统转化为一个等效的串联系统，然后再联系统的可靠度计算是先将并联单元系统转化为一个等效的串联系统，然后再按串联系统计算。并串联系统的可靠度则先分别计算串联系统的可靠度，然后按串联系统计算。并串联系统的可靠度则先分别计算串联系统的可靠度，然后再按并联系统计算。再按并联系统计算。6 6、可靠性理论在维修中的应用、可靠性理论在维修中的应用 （1 1）提高系统和零部件的可靠性）提高系统和零部件的可靠性 在串联系统中，串联的单元愈多，可靠性愈差；反之，愈简单的机械愈可在串联系统