什么是机械磨损？其机理和预防 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是机械磨损？其机理和预防 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是机械磨损？其机理及预防

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了解机械磨损

定义：什么是机械磨损？

机械磨损 磨损是指固体表面在受力相对运动时，因机械作用而逐渐去除材料的过程。在旋转机械中，磨损会影响轴承、齿轮、密封件、联轴器以及任何滑动或滚动接触的部件。与疲劳或断裂导致的突发性失效不同，磨损是一个渐进的退化过程，它会随着时间的推移增大间隙、降低尺寸精度并改变表面特性。.

了解磨损机制对于机械设备的可靠性至关重要，因为磨损在所有带有运动部件的机械系统中都不可避免。虽然磨损无法完全消除，但合理的设计、润滑、材料选择和维护措施可以最大限度地降低磨损率，并最大限度地延长部件寿命。.

主要磨损机制

1. 磨损

工业机械中最常见的磨损机制：

  • 双体磨损： 固定在一个表面上的硬质颗粒会刮擦另一个表面（就像砂纸一样）。
  • 三体磨损： 表面间的松散颗粒起到研磨介质的作用。
  • 外貌： 光滑抛光的表面，带有定向划痕
  • 速度： 与颗粒硬度、载荷、滑动距离成正比
  • 常见于： 轴承, 齿轮, 暴露于污染中的密封件

2. 粘着磨损（擦伤/磨损）

当润滑油膜破裂时就会发生这种情况：

  • 机制： 金属与金属直接接触会形成微观焊缝。
  • 过程： 焊接接头撕裂，导致材料在表面之间转移。
  • 外貌： 粗糙、破损的表面；材料涂抹或转移
  • 进展： 一旦开始，病情可能迅速恶化（严重时可能造成灾难性后果）。
  • 预防： 充足的润滑、极压添加剂、表面处理

3. 侵蚀性磨损

利用流体流动和夹带颗粒去除材料：

  • 原因： 高速液体或气体携带磨蚀性颗粒
  • 常见于： 泵叶轮、阀座、管道弯头
  • 外貌： 表面光滑，沿流动方向有材料损失
  • 速度： 与粒子速度、硬度、浓度成正比

4. 腐蚀磨损

化学攻击与机械作用相结合：

  • 腐蚀会在表面形成氧化物或其他化合物层。
  • 机械作用去除表层，露出新鲜的金属。
  • 新暴露的表面仍会发生腐蚀。
  • 协同效应：磨损率高于单独使用任何一种机制。
  • 在化学腐蚀性环境中很常见

5. 磨损

发生在看似静止的界面上：

  • 机制： 压合表面之间的小振幅振荡运动（微米级）
  • 结果： 氧化物碎屑形成、表面点蚀、最终松动
  • 外貌： 红棕色（氧化铁）或黑色粉末；表面点蚀
  • 常见地点： 压入配合、螺栓连接、热缩配合在振动中
  • 预防： 增加干扰，减少振动，表面处理

6. 空蚀

  • 气泡破裂产生强烈的局部压力
  • 通过反复冲击载荷去除材料
  • 常见于泵叶轮和阀门
  • 独特的凹坑状外观

影响磨损率的因素

工作条件

  • 加载： 负载越高，磨损率越大（通常呈线性关系）。
  • 速度 单位时间内滑动距离会影响磨损
  • 温度： 高温会加速大多数磨损机制
  • 润滑： 充足的润滑能显著减少磨损。

材料特性

  • 硬度： 硬度更高的材料更耐磨损。
  • 韧性： 耐粘着磨损和冲击
  • 兼容性： 不同材料的磨损程度低于相同材料。
  • 表面处理： 表面越光滑，磨损速度通常越慢（摩擦力越小）。

环境因素

  • 污染程度（灰尘、颗粒物）
  • 湿度和腐蚀性物质
  • 极端温度
  • 存在磨蚀性或腐蚀性工艺材料

磨损检测

振动监测

  • 逐步增加： 全面的 振动 水平在数月/数年内缓慢上升。
  • 高频内容： 表面粗糙度引起的宽带振动增加
  • 清除效果： 多种的 谐波 游戏增加
  • 组件特定： 轴承频率 用于轴承磨损；; 齿轮啮合频率 用于装备

油分析

  • 粒子计数： 颗粒浓度增加表明磨损活跃。
  • 光谱分析： 元素组成可以确定磨损来源（例如齿轮中的铁、轴承中的铜等）。
  • 铁谱分析： 颗粒形态可区分磨损类型（切削磨损、摩擦磨损、疲劳磨损）
  • 趋势： 增长率表明磨损程度。

尺寸测量

  • 间隙测量（轴承间隙、齿轮齿隙）
  • 轴承轴颈处的轴径测量
  • 齿轮齿厚测量
  • 与新的尺寸和磨损极限进行比较

温度监测

  • 磨损引起的摩擦增加会导致温度升高。
  • 轴承或齿轮温度趋势
  • 突然的变化表明磨损程度开始加剧。

预防和控制

润滑

  • 最有效的防磨损方法
  • 用润滑膜分隔表面
  • 根据实际情况使用正确的粘度。
  • 保持清洁
  • 定期更换润滑油

污染控制

  • 有效密封，防止磨蚀性颗粒进入。
  • 循环润滑系统中的过滤
  • 清洁的装配和维护规范
  • 环境保护（外壳、盖板）

材料选择

  • 在高磨损应用中使用耐磨材料
  • 表面处理（硬化、涂层、氮化）
  • 材料兼容性（避免滑动接触中使用相同材料）
  • 易于更换的牺牲磨损面

设计优化

  • 通过足够的面积来最大限度地减少接触压力
  • 减少滑动（尽可能使用滚动接触）
  • 优化表面光洁度
  • 为磨损表面提供充足的润滑。

机械磨损在所有带有运动部件的机械设备中都不可避免，但可以通过适当的润滑、污染控制、合适的材料和良好的设计来控制磨损速度。通过振动分析、油液分析和尺寸测量来监测磨损进程，可以制定预测性维护策略，在部件失效前更换磨损部件，从而优化设备可靠性并降低维护成本。.

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