船机检修技术授课教案

船机检修技术授课 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 1．故障概述 2．可靠性理论 3．现代维修性理论 1．能叙述故障的机理和故障基本模式。 2．能够了解故障的分类方法和故障征兆，掌握一般的故障规律。 3．能够掌握可靠性和系统可靠性的基本概念。 4．能够了解现代维修性的基本概念以及现代维修方式。 5．了解现代维修方式的选择和现代维修的发展趋势。 1．能够运用一些设备的外部信息对机械设备状态进行分析和判断。 2．能够对一些简单船机设备进行故障规律分析。 3．能够对一些系统可靠性进行正确分析。 4．能够针对不同的船机系统选择适当的维修方式。 1．教学录像片 2．多媒体课件 3．事例分析 教学重点：船机故障规律及故障率规律曲线 教学难点：船机故障的分类 船机设备故障：是指船舶系统、设备、机械或零部件凡不能完成其规定的功能、或其性能指标 恶化至规定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 以外的一切现象。 故障是可靠性与可维修性的研究对象，是维修科学研究的内容。 故障模式：故障必定表现为一定的物质状况及特征，它们反映出物理、化学的异常现象，这些 物质状况及特征称为故障模式。 船机设备的故障模式：磨损、腐蚀和疲劳断裂等。 1．按故障的性质分类 1）人为故障：由于操作人员管理不当或行为过失引起的故障。 2）自然故障：由于设备自身的原因，工作环境变坏，使用条件恶劣等造成的故障。 2． 按故障的原因分类 1）结构性故障：因结构设计上的缺陷、计算上错误或选材不合适等原因导致的故障。 2）工艺性故障：由于制造、安装工艺问题或者质量的控制、检测不严等引起的故障。 3）磨损性故障：由于长期运转，船机零件磨损使其性能参数逐渐达到极限值，船机性能变坏而 发生故障。 4）管理性故障：由于维护保养不良或违章操作等造成的故障。 3．按故障对船舶影响的程度分类 1)局部性故障：由于船机设备产生局部故障导致设备的功能部分丧失。 2)重大性故障：由于船机设备的严重故障导致设备的功能完全丧失，必须停航的故障。 3)全局性故障：当船机设备出现异常严重的故障导致设备的功能丧失，造成船舶丧失航行能力的 故障。 4．按故障的发生和发展过程的特点分类 1)渐进性故障 2)突发性故障 3)波及性故障（或称二次故障） 4)断续性故障 5．按故障发生的时期分类 1）早期故障 2）使用期故障（随机故障） 3）后期故障（老化期） 故障征兆就是故障在发生前会以不同形式的信息显示该故障即将发生，即故障先兆。 1．船机性能方面 1)功能异常 2)温度异常 3)压力异常 4)示功图异常 2．船机外观显示方面 1)外观反常 2)消耗反常 3)气味反常 4)声音异常 简单机械设备的故障率与时间呈“浴盆曲线”关系，即故障率规律曲线。 图1-1 故障率规律曲线（浴盆曲线） 图中横坐标表示时间t，纵坐标表示故障率,（t）。 故障率,（t）：是指某完好设备在某时刻t后的单位时间内发生故障的概率。 1．早期故障期（磨合期） 特点是故障率较高，但随着使用时间的延长而迅速下降。 2．随机故障期（偶然故障期） 其特点是： 1)运转稳定，故障率低。 2)出现的故障为偶然因素引起的随机故障，是难以预料的。 3)随机故障期较长，是船舶机械的主要使用期。 3．磨损故障期（称晚期故障期） 特点是故障率随时间的延长而迅速升高。 1．设计 2．材料选择 3．制造质量 4．装配质量 5．合理维修 6．正确使用 1)载荷 在规定的使用条件下，零件的磨损在单位时间内是与载荷的大小成直线关系。 2)环境 它包括气候、腐蚀介质和其他有害介质影响，以及工作对象的状况等。 3)保养和操作 由于船员素质，不具备适任资格或操作错误等致使机械和设备维护、保养不良而发 生故障，大约80%是人为因素造成的。 教学重点： 可靠性研究的内容 教学难点： 系统的可靠性 可靠性是评价系统和机械设备好坏的主要指标之—。 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。 1．可靠性概念 机械设备的可靠寿命为确定维修中的最佳间隔期、备件数量等提供可靠的依据。 1)可靠性的定义 设备的可靠性：是指“设备在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力”。 规定条件：是指设备的环境条件、使用工况、使用方法、以及维修条件等； 规定时间：是指设备的工作期限，它可用时间的累积值表示，也可用距离、次数表示； 规定功能：是指设备设计时赋予的工作性能，在工作参数处于规定范围内完成的给定工作。 船舶设备的可靠性，又分为固有可靠性、使用可靠性和环境可靠性三方面。 固有可靠性：指船舶设备在设计、制造后所具有的可靠性。 使用可靠性：是船舶设备在使用和维修过程中表现出来的可靠性。 环境可靠性：是船舶设备在周围环境的影响下所具有的可靠性。 固有可靠性是机械设备所能达到的可靠性的最高水平。 2)可靠性研究的内容 (1)在可靠性理论方面 主要研究可靠性指标定量化、可靠性分析法、可靠性准则及提高可靠性 的方法等。 (2)在可靠性技术方面 主要研究发生故障的机理、形式及危害性分析、寿命的确定与试验方法 等。 (3)在可靠性管理方面 包括制定有关可靠性的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 、制度、规范及情报资料、数据搜集与处理 等。 3)研究可靠性的意义 能减少故障和维修工作量，延长设备的使用寿命； 解决对设备可靠性要求高与现代化复杂设备的可靠性下降之间的矛盾； 使人们很好地掌握故障机理和故障规律，全寿命地提高设备的可靠性和经济效益； 能保证船舶安全可靠地营运。 4)可靠性指标 (1)可靠度和不可靠度 可靠度R（t） 可靠性用概率表示时称为可靠度。0?R（t）?1。 不可靠度(累积故障率) F（t） 设备在规定条件下，使用到某一时刻t时发生故障的累积概率。 可靠度与不可靠度构成一个完整事件组，即R（t）＋F（t）=1 (2)故障密度和故障率 故障密度 设备在工作期间某时刻故障的变化速率。 故障率 工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。用λ（t）表示。 (3)平均寿命 从设备投入使用时的完好状态开始，一直使用至发生故障或失效为止所使用的时间。 系统：我们把由各种不同性质的若干个独立部件为完成某种功能结合起来而构成的一个整体称 为系统。 1．串联系统 若组成系统的各个单元中，只要有一个发生故障，系统就不能完成规定的功能，这种系统称串 联系统。 Rs=R?R?R?....? Rn 123 2．并联系统 若组成系统的各个单元中，只要其中还有一个单元在起作用，就能维持整个系统继续工作，称 为并联系统，又称冗余系统。 图1-4 并联系统 a）工作储备并联系统 b）非工作储备并联系统 Rs = 1－Fs = 1- F F F... Fn = 1-（1-R）（1-R）（1-R）....（1- Rn） 123123 并联联接备用通常采用下面几种方式： 一种为固定式联接热态（在负荷下）备用。 一种为固定式联接冷态（在无负荷下）备用。 3． 表决系统 表决系统是在由n个部件组成的并联冗余系统中，若有r个部件同时工作时，就认为系统为正常工作。 4.混联系统(串并联组合系统) 一种是串并联系统 一种是并串联系统 教学重点： 以机械设备的实际技术状态为基础的视情维修方式 教学难点： 三种维修方式的特点 维修：是对船舶机械和设备维护与修理的统称。 维护：也称为技术保养，是为了保持船舶机械和设备的技术性能正常发挥所采取的技术措施； 船舶修理：或称修船，是当船舶机械和设备受到内部因素如设计、材料、制造和安装工艺等或 外部环境的影响，使其技术性能下降、状态不良或发生故障而失效时，为了保持或恢复其原有的技 术性能所采取的技术措施。 维修科学始于20世纪40年代，到70年代才形成一套完整的学科体系。 维修科学是以现代科学技术为基础，适用于各行业机械设备维修的通用科学。 现代维修是对机械设备或零部件进行全寿命维修。 机械设备和零件的全寿命包括：论证、设计、制造、使用和淘汰五个阶段。 现代维修是由维修论证、可靠性与可维修性设计、可维修性检验、维护与修理、淘汰处理等部 分组成的。 故障使船舶丧失功能，而维修使船舶保持或恢复功能。 对于故障与维修的研究形成了维修科学。 可靠性理论是研究故障规律的理论；维修性理论是研究如何易于发现和排除故障的理论。 1．维修性概念 1)维修性定义 维修性：是指已发生故障的机械和设备，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，保持或恢复到规定的使用条件下完成规定功能的能力。 维修性是船舶机械和设备的一种固有特性，是由设计、制造等决定的。 定义中规定的条件：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修人员进行操作。 定义中规定的时间：是指限定的维修时间，即寻找、识别机械设备故障开始，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部时间。 定义中规定的功能：是指设备原有的技术性能。 2)研究维修性的意义 船舶维修的目的是迅速而又经济地保持和恢复船舶机械和设备的可靠性。 研究船舶维修性还具有以下的意义： （1）船舶在海上设备发生故障后，船员能够及时修复，保证船舶继续航行； （2）船舶航行中设备发生故障后能及时有效地修复，将大大弥补设备可靠性的不足； （3）船舶设备的定型化、标准化、通用化和可维修性设计，是实现维修生产工业化的条件。 船舶良好的维修性可由下列几点来衡量： (1)所需的维修机械和设备数量少，维修的次数少； (2)因维修造成的停航时间少； (3)机械和设备的保养、维修时间间隔长，即维修周期长； (4)保养和维修工时少； (5)对船员的维修技能要求不高； (6)维修工具简单和通用化程度高； (7)备件数量少； (8)便于检查、调整和拆换。 3)维修性指标 (1)维修度M（t） 可修复设备在规定条件下进行维修，在规定的时间内完成维修工作使设备保持或恢复能完成规 定功能的概率称维修度，用M（t）表示。 (2)修复率 μ(t) 当修理时间已到达某时刻但尚未修复的设备，在该时刻后的单位时间内完成修理工作的概率， 用μ(t)表示。 (3)延续时间指标 该指标主要包括： 平均事后维修时间 故障发生后，整个修理过程所需要的时间即为事后维修时间。 平均预防维修时间 是完成预防维修项目所用的平均时间，即预防维修总时间与预防维修次数 的比值。 平均维修时间 包括事后维修和预防维修所需要的平均延续时间，即维修总时间与维修次数的 比值。 后勤保障延误时间 是因等待备件、材料、运输等所延误的时间。 行政管理延误时间 是由于行政管理性质的原因使维修工作不能按时进行而延误的时间。 维修停机时间 是发生故障所需要的停机修复时间，包括平均维修时间、后勤保障延误时间和 行政管理延误时间。 (4)有效度A(t) 设备在规定使用条件下和规定时间内保持正常使用状态的概率称有效度。 有效度 = 正常工作的时间 正常工作的时间+维修停机时间 1．维修思想 维修思想是人们对维修的客观规律的正确反映，是对维修工作总体认识，其正确与否直接影响 维修工作的全局。 1)“事后维修为主”的维修思想 2）“以预防为主”的维修思想 船舶采用定期预防维修的特点： (1)按船舶的实际航行情况，有计划地、定期对船舶及设备进行轮流修理、检查。 (2)每次进行计划修理的项目应保证设备工作到下一个计划修理期。 (3)根据各类统一安排的修理间隔期，在间隔期内又安排各种维护保养工作作为预防性维护措施。 3)“以可靠性为中心”的维修(RCM)思想 2．维修方式 现代船舶维修基本都是以预防性维修为主。 预防性维修：是指为了防止机械设备发生故障，在故障发生前有计划地进行一系列维修，确保 设备正常运行； 故障维修：是在故障发生后进行的维修。 现代船舶维修方式有以下几种方式： 1)定时维修方式 定时维修方式主要适用于： （1）故障机制带有明显的时间相关性，故障特征随时间变化，主要故障模式是磨损且有一定规 律； （2）在使用期内，机件出现预期耗损故障，根据磨损规律，能测出即将发生故障时间； （3）对一些重要的机件很难检查和判断其技术状况时，定期维修是有效的方式。 是能够在使用运转时间的基础上方便地建立起一套预防性修理系统，达到以预防为主的目的； 防止和减少紧急故障产生，使生产和修理工作均能有计划地进行； 有较好的预防故障作用，简便易行，可进行长周期的计划安排。 对磨损以外的其他故障模式，如疲劳、锈蚀未能考虑在内。 为了达到预防的目的，尽量避免故障的发生，保险系数取值趋于偏大，修理频率高，间隔短， 机械设备的利用率低，经济效益不好； 修理时都是采用大拆大卸方法，使拆卸次数增多，不利于充分发挥机件的固有可靠性，甚至导 致故障的增加。 2)视情维修方式 视情维修：又称按需维修，它是指不确定机械、设备的维修期，而是通过不断地监控设备的运 转状况和定量分析其状态，按照实际情况来确定维修时间，从而避免故障的发生。 必须进行视情设计，为开展视情维修提供先决条件； 有能够反映设备技术状态的参数，标准图谱、临界参数、检查孔等； 以现代监控手段，配置各种先进的无损检测仪器及与电子计算机相连的终端显示装置等，以进 行保护和预警，防止故障发生。 视情维修是理想的预防维修方式。 视情维修是以机械设备的实际技术状态为基础的，通常有三种类型： （1）定期检测，视情维修 （2）状态监测，视情维修 状态监测视情维修适用于： ?属于耗损故障的机件，有如磨损那样缓慢发展的特点，能估计出量变到质变的时间； ?难以依靠人的感官和经验去发现故障，又不允许对机械设备任意解体检查； ?对那些机件故障直接危及安全，且有极限参数可监测； ?除本身有测试装置外，必须有适当的监控或诊断手段，能评价机件的技术状态。 采用状态监测视情维修的方式必须有如下重要的先决条件： ?机械故障的发生不具有非常明确的规律性： ?有准确且有效的检测方法和技术，可以测试到缺陷及故障的存在； ?从发现故障的征兆开始到故障出现之间的故障潜在时间有足够的长度，使修理和排除故障的 措施能够实现； ?对被监测的机械能够进行分解，有排除故障的可能性； ?机械设备在生产中的地位，使其有可能在故障被发现时采取措施排除故障。 （3）冗余设计，视情维修 3)事后维修方式 事后维修：又称故障维修或损坏维修，它不控制维修时期，只是在设备发生故障或损坏后才进 行的维修，以恢复原来的功能为目的。 停机时间长； 停机造成的损失大；须充分准备人力、工具备件等维修资源； 修理无计划，修理内容、时间长短及安排等问题都带有很大的随机性。 修理费用较低； 对修理管理的要求也低； 可缩小维修组织。 3．维修方式的选择 维修方式的选择应从故障发生后的安全性、经济性考虑。 选择维修方式一定要结合具体情况对不同的机械选用不同的维修方式。 三种主要维修方式的特征。 1 维修性质 预防性 预防性 非预防性 2 维修对象 一个项目 一个项目 一个或几个项目 3 维修判据 定期进行全面分解，检事先不断监控项目的状事后不断监控项目的状态变 修或更换，有可能对不态，按状态更换或维修 化，按结果采取相应措施 该检修的也进行维修 4 基本条件 数据或经验 视情设计、资料、控制手数据或经验 段、检测参数、参数标准 5 检查方法 分解 不分解 分解 6 适用范围 影响严重、对安全有危影响严重、对安全有危对安全无直接危害的偶然故 害、且发展迅速、无条害、且发展缓慢并有条件障、规律不清楚的故障、故 件视情的耗损故障 视情的耗损故障 障损失小于预防维修费用的 耗损故障 7 维修费用 接近事后维修费用，备需要高的投资和经常性有充分准备的维修资源，需 件量过多 费用 要一定费用 1．视情维修的方式已经被公认为维修方式中最新的、效率最高的一种。 2．新的维修技术及零件修复技术的发展，对维修工作也起了很大的推动作用。 3．在维修管理方法上，运用现代化的管理方法来建立和完善合理的人工管理系统，尤其是应用 计算机的管理系统将普遍实现。 4．在船舶维修体系上，采用适合于经济发展状况的维修体系。 1．船机零件的主要故障模式有哪些？ 2．按故障的发生和发展过程的特点对故障进行合理分类？ 3．什么是船机零件的早期故障期？ 4．故障发生时的主要征兆有哪些？ 5．简述船机故障的一般性故障规律和各个故障期的特点？ 6．影响船机设备的故障因素主要有哪些方面？ 7．什么是船机设备的可靠性？ 8．什么是设备的系统可靠性？什么是串联系统、并联系统、表决系统？ 9．要做好设备维修工作的三个基本条件是什么？ 10．什么是设备的维修性？如何衡量设备具有良好的维修性？ 11．什么是定时维修方式、视情维修方式和事后维修方式？ 12．如何根据故障性质正确选择维修方式？ 1．金属表面特征 2．摩擦 3．润滑 1．能了解金属表面的几何特征和金属零件表面层的结构。 2．了解金属表面边界膜的形式和金属表面接触特性。 3．能正确描述摩擦的基本类型、机理、摩擦的实质以及影响摩擦的因素。 4．了解润滑的基本分类方法。 5．掌握干摩擦和液体润滑的原理、润滑的方式和一般润滑系统。 1．能正确利用测量数据，分析金属零件的表面形貌。 2．能够针对不同的金属，分析其表面层的基本结构。 3．能够正确分析滑动轴承建立液体动压的过程。 4．能够根据不同的设备状况，正确使用不同的润滑方式。 1．教学录像片 2．多媒体课件 3．事例分析 4。实物演示 教学重点： 各种结构形式的边界膜的特点及性质 教学难点： 金属表面的接触特性 摩擦是一种表面效应，两个物体相对运动时所遇到的摩擦阻力主要取决于该表面的状态，即表 面的几何特性和物理化学特性。 零件表面的这种凸凹不平的几何形状，称之为表面形貌。 表面上凸起处称为波峰，凹下处称为波谷。相邻的波峰与波谷间的距离称为波幅H，相邻波峰或相邻波谷间的距离称为波距(或波长)L。 图2-1 金属零件的表面形貌 1．宏观偏差(或称形状误差) 它是不重复的或不规则的宏观变化。L／H>1000。 2．中间偏差(或称波纹度) 它是呈周期性变化的偏差。L／H在50～1000。 3. 微观偏差(或称粗糙度) 它是表面波纹上的微观几何偏差。L／H<50。 表面粗糙度直接影响零件摩擦表面的实际接触面积的大小和实际压强的大小。 两个表面接触时，实际接触面积远远小于名义接触面积。 经过机械加工的金属表层表面自表向里分成外表层和内表层。 外表层包括：污染层、吸附层、氧化层； 内表层包括：加工硬化层与没有受到影响的金属基体相连，同时各层的厚度也不一样。 图2-2 金属表面层结构示意图 零件金属表面层在结构上与其基体的不同，金属表面的性能与基体也不同。 表面膜可分成四种形式：物理吸附膜、化学吸附膜、化学反应膜和氧化膜。 各种结构形式的边界膜的特点及性质如下： 物理吸附膜：是由分子吸引力使极性分子定向排列，吸附在金属的表面。吸附膜在高温下会脱 附。主要适用于常温、低速、轻载的场合。 化学吸附膜：是由极性分子的有价电子与基体表面的电子发生交换而产生的化学结合力，使极 性分子定向排列，吸附在金属表面上。在高温时吸附性能可能会发生变化。主要适用在中等温度、 速度、载荷。 化学反应膜：是由硫、磷、氯等元素与金属表面进行化学反应，生成金属膜。这种金属膜的熔 点高、剪切强度低。因是在高温条件下生成的，所以较适用于重载、高温、高速的场合。 氧化膜：是金属表面由于结晶点阵原子处于不平衡状态，化学活性比较大，与氧反应形成氧化 膜。由于它在室温下无油纯净金属表面氧化而成，所以只能起到瞬时润滑的作用。 1．表面接触的概念 在相同条件下，实际接触面积愈大，则摩擦力愈大。 当两个物体在载荷作用下相互靠近、相互接触时，最先接触的是两表面上对应的微凸体高度的 最大部位。 载荷的增加，其他微凸体也相继对应地进入接触，开始是弹性变形，随着两表面靠得更近，微 凸体将发生塑性变形。 2．固体表面的接触面积 固体表面接触时通常具有三种不同的接触面积。 1)名义接触面积(An) 物体的宏观面积An=a × b，被定义为名义接触面积，即在平面接触下，具有理想光滑的物体 的接触面积。 2)轮廓接触面积(Ac) 两物体在外载荷作用下相互挤压时，接触表面上波纹度的波峰因承载而被压扁的区域所形成的 面积总和叫做轮廓接触面积。 3)实际接触面积(Ar) 它指的是物体接触时各微凸体发生变形而产生的微接触面积的总和。 实际接触面积仅占名义接触面积的极小一部分，Ar=(0.01～0.001)An。 实际接触面积决定着粗糙表面分子间相互作用力的范围。 3．固体接触表面的温度 固体表面相互摩擦时，动能转变为热能，使物体表面温度升高。 摩擦表面的温度随载荷及速度增加而升高，并与导热系数大小成反比。 教学重点：摩擦的机理 教学难点：摩擦时表面上发生的现象 两个物体相互接触，在外力的作用下，发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面之间就会 产生切向的运动阻力和阻力矩，这种现象叫做摩擦。 这种阻止两物体相对运动或相对运动趋势的作用力和力矩分别称为摩擦力和摩擦力矩。 摩擦消耗大量的有用功，产生大量的热使物体温度升高并产生磨损。 出现或发生摩擦现象的三个充分和必要条件： 有两个物体或物体的两个部分； 要相互接触即相互作用又相互约束； 有相对运动或运动的趋势。 1．摩擦的分类 摩擦可根据摩擦副的运动状态、运动形式和表面润滑状态进行分类。 (1)按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦。 (2)按摩擦副的运动形式分为滚动摩擦和滑动摩擦。 (3)按摩擦副的表面润滑状态分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。 干摩擦是摩擦表面间没有任何润滑剂时的摩擦，摩擦系数较大，约为0.1～0.5之间或更高。 边界摩擦是在边界润滑条件下，摩擦表面间有一层极薄的润滑油膜时的摩擦。边界油膜的厚度 仅为0.1μm，摩擦系数为0.05～0.5。 液体摩擦是摩擦表面间有一层边界膜和流体膜的润滑剂时，摩擦表面不能直接接触，摩擦发生 在润滑剂分子之间的摩擦。摩擦系数最小，仅为0.001～0.01。 混合摩擦是摩擦表面间同时存在边界摩擦和干摩擦的半干摩擦或同时存在边界摩擦和流体摩擦 的半液体摩擦，均称为混合摩擦。 1．在正压力作用下，各凸峰的接触点处产生很大的接触应力，对塑性材料来说即引起塑性变形， 造成表面膜破坏。同时，在塑性变形后的再结晶中有可能由两表面的金属共同形成新生晶格。这些 接触点处便产生粘着结合，当它们做相对运动时，将这些粘着撕脱或剪断，这时所需要的作用力即 是摩擦力。 2．当两物体的材料硬度相差很大时，硬质材料的凸峰就会嵌入到较软的材料中。它们在作相对 运动时，硬的凸峰就会在软的材料上切削沟槽，因而摩擦力以切削阻力的形式出现。 3．两物体的实际接触表面由于紧密相连接，会产生分子引力。相对运动时还必须克服此分子的 作用。 4．产生发光、辐射、振动、噪声及化学反应等能量消耗现象。 上述四种因素构成了摩擦力产生的基础，是干摩擦现象的本质。 1．干摩擦机理 接触点上的应力很大，产生弹性变形。 随着载荷增加，当接触点上的应力达到材料的屈服极限σ 时，产生塑性变形。 s 接触点上的氧化膜压碎，接触点处两种金属分子之间因吸引力和相互扩散而溶合在一起，即在 接触点处两种金属粘着，称为冷焊或固相焊合。 在切向力作用下滑动时，冷焊点被剪断，犬牙交错的微突体被剪断。 新的接触点粘着，产生的新的冷焊点又被剪断，直至实际接触面增大到足以承受所加载荷为止。 2．边界摩擦机理 当摩擦表面间只有少量的润滑剂时，依靠润滑剂和加入到润滑剂中添加剂的物理、化学性能， 在摩擦表面上形成牢固的边界膜，以隔开摩擦表面，减少摩擦。 当摩擦表面相对运动时，摩擦表面间的边界油膜的极性分子定向排列在金属表面上，摩擦发生 在极性分子的非极性端之间，因而取代了摩擦表面的直接接触，起到了润滑作用，降低了摩擦系数。 影响摩擦系数主要有以下因素。 1．润滑条件 在不同的润滑条件下，摩擦系数差异很大。 2．表面氧化膜 具有表面氧化膜的摩擦副，其摩擦主要发生在膜层内。 3．材料性质 相同金属或互溶性较大的金属摩擦副易发生粘着，摩擦系数增高。 4．载荷 在弹性接触的情况下，由于实际接触面积与载荷有关，摩擦系数将随载荷的增加而越 过一极大值。。 5．滑动速度 在—般情况下，摩擦系数随滑动速度的增加而升高，越过一极大值后，又随滑动 速度的增加而降低。。 6．静止接触的持续时间 物体表面间相对静止的接触持续时间愈长，摩擦系数愈大，这是由于 表面间接触点的变形使实际接触面积和表面分子吸引力增大的结果。 7．温度 摩擦副相互滑动时，温度的变化使表面材料的性质发生改变，从而影响摩擦系数，并 随摩擦副工作条件的不同而变化。 8．表面粗糙度 在塑性接触的情况下，由于表面粗糙度对实际接触面积的影响不大，可认为摩 擦系数不受影响，保持为一定值。对弹性或弹塑性接触的干摩擦，当表面粗糙度使表面分子吸引力 有效地发挥作用时，机械啮合理论不能适用，表面粗糙度愈小，实际接积愈大，摩擦系数也愈大。 1．表面化学效应 在摩擦过程中，表面层的化学组成对材料摩擦起十分重要的作用。 2．金属的转移 金属表面摩擦时材料会由一个表面转移到另一表面上，这是正常磨损的一种情 况，是金属表面摩擦机理不可分割的部分。 3．温度作用 金属物体在相对滑动时，由于弹塑性变形将消耗很大能量，这部分能量有90％ 以热的形式散发出来，在整个物体里形成温度梯度，产生热应力。?改变表面的摩擦状态；?硬度 随温度升高而降低，表面易破坏，磨损要加剧；?使金属的互溶性随温度升高而变化；?引起金属 的相变，改变材料结构。 4．产生振动 摩擦有助于产生振动，而振动又影响摩擦。 5．预位移 两摩擦物体在做宏观相对滑动之前，表面间会出现微观滑动，这种移动称为预位移。 机械中的过盈配合联接是在预位移状态下工作的，配合件间是不允许出现塑性位移。精密机械的许 多接合面处，由于存在预位移，会降低它的精度。 教学重点： 液体润滑原理 教学难点： 实现液体动压润滑的条件 润滑的作用：控制摩擦、减少磨损、降温冷却、防止锈蚀，还具有清洗、密封、减振作用等。 润滑的主要任务：减少摩擦和磨损。 良好的润滑能够保证： ?维持机械设备的正常运转，防止事故的发生，降低维修费用，节省资源； ?降低摩擦阻力，改善摩擦条件，提高传动效率，节约能源； ?减少机件的磨损，延长机械设备的使用寿命； ?减少腐蚀、减轻振动、降低温度、防止拉伤和咬合、提高可靠性。 合理润滑的基本要求是： ?根据摩擦副的工作条件和作用性质，选用适当的润滑剂； ?确定正确的润滑方式和润滑方法，设计合理的润滑装置和系统； ?严格保持润滑剂和润滑部位的清洁； ?保证供给适量的润滑剂，防止缺油和漏油； ?适时清洗换油，既保证润滑又要节省润滑剂。 1．润滑状态分为无润滑、液体润滑、边界润滑、半液体润滑和半干润滑等。 相应的摩擦按摩擦表面的润滑状态分为：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦(半干摩擦和半液体摩擦)等。 (1)无润滑(干摩擦) 摩擦表面之间没有任何润滑介质的润滑，称为无润滑，即两机件相对运动表面直接接触，处于 干摩擦状态。 (2)液体润滑(液体摩擦) 在摩擦表面间形成足够厚度和强度的润滑油膜，这层润滑膜将摩擦表面凹凸不平的峰谷完全淹 没，相对运动的摩擦表面被完全分隔开来，使原来两摩擦表面之间的“外摩擦”转变为润滑膜内部 液体分子之间的“内摩擦”，而完全改变了摩擦的性质，这种润滑被称为液体润滑。 从理论上讲，液体润滑时没有磨损，是理想的润滑状态。但在设备起动、制动以及在载荷和速 度变化等情况下，润滑条件会遭到破坏，仍然存在着磨损。 (3)边界润滑(边界摩擦) 边界润滑就是两摩擦表面被润滑油边界膜分开的润滑状态。 (4)半液体润滑和半干润滑(半液体摩擦和半干摩擦) 液体润滑的油膜部分遭到破坏时，油膜破坏的部位就会出现摩擦表面的直接接触，处于干摩擦 或边界润滑状态。如果这时液体润滑仍占主要地位，则称为半液体润滑；如果油膜大部分遭到破坏， 则称为半干润滑。 2．按润滑介质分为： (1)气体润滑 用气体，例如空气、氧气、氮气、二氧化碳、氦气等作润滑剂。 (2)液体润滑 以动植物油、矿物油、合成油、水、乳化物液和液态金属等作润滑剂，其中矿物 油应用最广泛。 (3)半液体润滑 它是在液体润滑剂中加入稠化剂而成的半固体膏状物，即润滑脂作润滑剂。 (4)固体润滑 它是利用固体粉末、薄膜或复合材料代替润滑油、脂，达到润滑目的。常用的固 体润滑剂有无机化合物、有机化合物和金属，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、尼龙、铅等。 3．按润滑剂的供应方法分为：分散或单独润滑、集中润滑、油雾润滑等。 4．根据供油的时间和有否压力分为：间歇润滑、连续润滑、常压润滑、压力润滑等。 5．根据润滑系统特点分为：流出(不循环)润滑系统、循环润滑系统、混合润滑系统等。 液体润滑：是指在充分润滑的条件下，摩擦表面间有极薄的边界膜和一定厚度的流体膜，摩擦 发生在润滑剂流体膜内，摩擦系数最小，产生的磨损也最小。 实现液体润滑的方法有两种，一种是液体动压润滑，另一种是液体静压润滑。 液体动压润滑：是利用摩擦表面的有利几何形状和表面间的相对运动使润滑剂流体产生楔形油 膜或挤压油膜，来承受外部载荷并隔开摩擦表面，这种润滑称为流体动压润滑。 径向滑动轴承摩擦副建立流体动压润滑的过程。 a)为轴承静止状态时轴与轴承的接触状况。在轴的下部正中轴与轴承接触，轴的两侧形成楔形 间隙。 b)具有—定粘度的润滑油粘附在轴颈表面，随着轴的转动，油被带入楔形间隙。油就聚集在楔 形间隙的尖端互相挤压而使油压升高。 c)随着轴的转速升高，楔中油压也升高，形成一个压力油楔逐渐把轴抬起。 d)轴心位置随着轴被抬起的过程而逐渐向轴承中心的另一侧移动，当达到一定转速后，轴就趋 于稳定状态。 轴与轴承摩擦面间的油层厚度是由轴上所承受的载荷和油层的内摩擦力的大小决定的。 油层内摩擦力的大小取决于润滑油的粘度和轴与轴承的相对运动速度。 实现液体动压润滑的条件是： (1)摩擦表面应具有较高的加工精度和表面粗糙度等级。 (2)摩擦表面间具有一定的配合间隙，并沿着运动方向上有一个倾角，即能形成收敛的楔形间隙； (3)保证连续而又充分地供给一定温度下粘度合适的润滑油。 (4)相对运动零件必须具有足够高的相对滑动速度，其运动方向必须从楔形间隙较大的—端向着 较小的一端。 （5）外载荷必须小于油膜所能承受的负荷极限值，动压油膜必须将两摩擦表面可靠地分隔开。 2．液体静压润滑 液体静压润滑：指通过压力供油系统把具有一定压力的高压油供到摩擦表面的间隙中，将两相 对运动的摩擦表面分隔开，从而保证运动副在承受一定载荷的情况下处于液体润滑状态的润滑方式。 3．液体动静压润滑 液体动静压润滑系统的理论基础大致和动压与静压系统相同。 根据工作原理分为三种基本类型： ?静压浮起、动压工作； ?动静压混合作用； ?静压工作为主，动压作用为辅。 4．弹性流体动压润滑 对于齿轮、蜗轮、凸轮、滚动轴承等点或线接触的摩擦副，接触区单位面积上的压力很高，材 料的弹性变形又很大，润滑油在此区内压力也很高而使粘度剧增。 在综合考虑流体动压效应、弹性体接触变形和润滑油压粘特性三者基础上而确立的压力润滑油 膜，将摩擦表面分离开来的润滑状态称弹性流体动压润滑，简称弹流润滑。 常见的润滑油润滑方式。 常见的润滑脂的润滑方式。 常见的润滑系统按润滑剂的使用方式和利用情况分为： 1)分散润滑 又称全损耗或—次给油润滑。 油壶、油枪对油孔、油嘴、油杯等润滑点的手工加油； 油绳或油垫、飞溅、油浴、油环或油链润滑等进行循环润滑。 2)集中润滑 由一个集中油源，使用成套供油装置同时对许多润滑点进行供油。 常用于柴油机曲柄箱、变速箱、整台或成套机械设备以及自动化生产线的润滑。 集中润滑可分为： 全损耗型 润滑剂送至润滑点以后，不再回收循环使用。 循环型 润滑剂送至润滑点进行润滑之后又流回油箱再循环使用。 静压型 利用外部的供油装置，将具有一定压力的润滑剂送到静压支承中进行润滑。 1．什么是金属表面的形貌？ 2．金属零件表面层的结构通常是由哪些表面层所构成？ 3．金属表面的边界膜通常由哪几种形式？ 4．摩擦的实质是什么？如何对摩擦进行相应分类？ 5．简述干摩擦的机理？影响摩擦的因素有哪些？ 6．润滑的作用有哪些？实现液体动压润滑的条件是什么？ 7．什么是液体静压润滑？通常液体动压润滑使用在什么场合？ 8．常见的润滑油润滑方式有哪些？ 1．船机零件的磨损 2．船机零件的腐蚀 3．船机零件的断裂 1．能正确描述磨损的概念以及船机零件的磨损规律。 2．了解磨损的类型以及各种磨损的机理。 3．了解柴油机主要部件的磨损形式。 4．了解化学腐蚀、电化学腐蚀和穴蚀的基本过程以及船机中出现的化学腐蚀、电化学腐蚀和穴 蚀现象。 5．了解断裂的分类以及其原因。 6．能正确描述疲劳断裂的机理以及防止疲劳破坏的有效措施。 1．能分析一般船机零件的磨损规律。 2．能正确对柴油机主要部件的磨损情况进行分析，并掌握减少磨损的相应措施。 3．能正确掌握船机部件防止腐蚀的具体措施。 4．能根据零件的断口形状分析判断断裂的原因。 1．教学录像片 2．多媒体课件 3．现场教学 4。实物演示 教学重点：船机零件的磨损规律 教学难点：各种磨损的机理 当零件在载荷(包括机械载荷、热载荷、腐蚀及综合载荷等)作用下丧失最初规定的功能时，即 称为失效。 机件处于下列三种状态之一就认为是失效： ?完全不能工作； ?不能完成规定功能； ?不能可靠和安全地继续使用。 机器运转过程中，相对运动的摩擦表面的物质逐渐损耗，使零件尺寸、形状、位置精度及表面 质量发生变化的现象称为磨损。 材料损耗包括两个方面： 一是材料组织结构及性能的损坏； 二是尺寸、形状及表面质量(粗糙度)的变化。 不同的零件由于磨损类型和工作条件不同，磨损情况也不一样，磨损规律也各不尽相同。 正常运转的运动副的运转时间与其磨损量的关系曲线，即磨损曲线。 纵坐标表示零件的磨损量 横坐标表示运动副的运转时间。 磨损过程用三个不同的工作阶段表示。 1．磨合期 磨合期又称跑合期，即曲线OA所对应的工作时间，是机器或运动副初次投入运行时，最 初改变摩擦表面几何形状和表面层理化性能的阶段。 达到良好磨合的要求是： (1)消除摩擦表面的初始粗糙度，使接触面积大增，可达到80％以上。 (2)运动副工作表面形成彼此适应、服贴的形貌。 (3)建立工作条件下耐久的润滑油膜，使运动副获得稳定、有效的润滑。 2．正常磨损期 正常磨损期是曲线AB所对应的工作时间，是机器或运动副磨合后进入正常运转的阶段。 3．急剧磨损期 曲线上B点以后的线段所对应的工作时间为急剧磨损期。 根据磨损的机理和特征，磨损可分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损等。 1．磨粒磨损 运动副相对运动时，在摩擦表面间存在固体磨粒或硬的凸起物，它对摩擦表面产生的微切 削和刮擦作用引起的机械磨损称为磨粒磨损。 1)磨粒磨损分类 （1）凿削式磨粒磨损 （2）高应力碾碎式磨粒磨损 （3）低应力擦伤式磨粒磨损 2)磨粒磨损的机理 （1）金属材料的磨粒磨损机理 主要有：以微量切削为主的假说；以疲劳破坏为主的假说；以压痕破坏为主的假说和断裂起主 要作用的假说几种。 ?微切削机理 该机理认为磨粒磨损主要是由于磨料在金属表面产生微观切削作用而造成的。 ?疲劳破坏机理 这一机理提出金属同磨粒摩擦时，主要的磨损原因并不是由于磨料切下切屑，而是金属的同— 显微体积的多次重复变形发生金属疲劳破坏导致小颗料从表层上脱落下来。 ?压痕破坏机理 显微镜观察磨料磨损过程发现，当抛光的塑性材料金属表面紧贴在砂纸上时，个别磨料压入表 面。 ?断裂破坏机理 当磨料压入和擦划金属表面时，压痕处的金属要产生变形。当磨料压入深度达到临界深度时， 伴随压入而产生的拉伸应力足以产生裂纹。 （2）材料和磨料的相互作用 （3）磨料本身的磨损机理 3)磨料磨损的影响因素分析 （1）金属摩擦面材料的性质 金属材料的硬度越高，耐磨性越好。 （2）磨料性质 磨料的硬度越大，磨损率越高。 （3）其他因素 4)减少磨料磨损的措施 对空气、油料过滤； 注意关键部位的密封； 经常维护、清洗、换油； 提高摩擦副表面的制造精度； 进行适当的表面处理； 两接触表面采用一软一硬的材料； 在润滑系统、液压系统中装入磁铁、集屑房和滤清器堵塞报警装置； 清洗各种滤清器及更换滤芯等。 2、粘着磨损 粘着磨损是摩擦副在相对运动时，在法向载荷的作用下，摩擦表面上某些微小凸峰接触点 的金属直接接触形成粘着点（冷焊点），而后粘着又被剪断，摩擦表面金属发生转移的现象。 1)粘着磨损的机理 摩擦表面相对滑动时，粘着点被剪切，随后再粘着、再剪切，最后使摩擦表面破坏并形成磨屑。 2)粘着磨损的类别 (1)轻微磨损 (2)涂抹 (3)擦伤 (4)撕脱 (5)咬死 3)影响粘着磨损的因素 （1）摩擦表面的状态 （2）摩擦表面的成分和金相组织 （3）载荷与速度的影响 4)减少粘着磨损的措施 （1）合理润滑 （2）选择互溶性小的材料配对 （3）金属与非金属配对 （4）适当的表面处理 （5）控制摩擦副零件的工作条件 3．疲劳磨损 两个接触表面相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环交变应力超过材料的疲劳强度，使 接触表面产生塑性变形和微裂纹，进而扩展、剥落，这种由于材料表面疲劳而产生的物质损失 的现象，称为疲劳磨损。 1)疲劳磨损的机理与类型 （1）疲劳磨损形成的原因 ?裂纹在表面产生 ?裂纹从接触表层下产生 ?表面压碎剥落 （2）疲劳磨损过程 2)提高抗疲劳磨损的途径 （l）减少材料中的脆性夹杂物 （2）适当的硬度 （3）提高表面加工质量 （4）表面处理 （5）润滑 （6）装配质量 （7）清洁 4．腐蚀磨损 摩擦副相对运动时，由于摩擦表面金属与周围介质发生化学、电化学反应，生成腐蚀物， 在随后的机械摩擦作用下使摩擦表面腐蚀物磨损掉，以此不断腐蚀、磨损，使金属摩擦表面损 失的现象，称为腐蚀磨损。 1）腐蚀磨损的类型 (1)氧化磨损 摩擦表面与空气或润滑油中的氧或氧化性介质发生化学反应，形成氧化膜，摩擦过程中氧 化膜脱落，随后又会生成一层新的氧化膜，氧化物不断脱落，使运动副零件金属损失的现象， 称为氧化磨损。 发生氧化磨损必须同时具备以下条件： ?摩擦表面要能够发生氧化，而且氧化膜生成速度大于其磨损速度。 ?氧化膜与摩擦表面的结合强度大于摩擦表面承受的剪切应力。 ?氧化膜厚度大于摩擦表面破坏的深度。 (2)特殊介质中的腐蚀磨损 摩擦表面与周围的酸、碱、盐等特殊介质作用生成各种腐蚀产物，并在摩擦过程中脱落构 成的腐蚀磨损，称为特殊介质的腐蚀磨损。 2）防止腐蚀磨损的方法和途径 防止氧化磨损主要途径： （1）当接触载荷一定时，应控制其滑动速度，反之则就应控制接触载荷； （2）合理匹配氧化膜硬度和基本金属硬度、保证氧化膜不受破坏； （3）合理选用润滑油粘度，并适量加入中性极压添加剂。 防止特殊介质中的腐蚀磨损主要途径： （1）利用某些特殊元素与特殊介质作用，形成化学结合力较高、结构致密的钝化膜； （2）合理选用摩擦润滑剂； （3）正确选择摩擦副材料。 5．微动磨损 微动磨损是在两个紧密接触的表面之间，发生小振幅的相对振动所引起的机械化学磨损。 1)徽动磨损的过程 微动磨损实质上是一种疲劳磨损、粘着磨损、磨料磨损与腐蚀磨损兼而有之的综合型的磨损。 2)减小微动磨损的措施 （1）改进设计 （2）材料的选择 （3）采用表面强化工艺 一）活塞环与气缸套的摩擦磨损 1．活塞环与气缸套的摩擦形式 2．气缸套的正常磨损 3．气缸套的异常磨损状况分析 4．减少气缸套磨损的措施 1)加强燃油和燃烧质量的管理 2)保证良好的气缸润滑条件 3)注意气缸冷却水的温度 4)保证柴油机的安装质量 二）曲轴与轴承的摩擦磨损 1．曲轴与轴承的摩擦形式 2．曲轴与轴承的磨损 曲轴轴颈磨损的特点： (1)同一台柴油机曲轴的各主轴颈和曲柄销颈的磨损量不同。一般直列式柴油机的连杆轴承负荷 较主轴承负荷大，所以曲柄销颈磨损较主轴颈磨损量大。而V型柴油机的主轴颈磨损量大一些。 (2)曲轴轴颈在轴向和周向的磨损不均匀。 教学重点：柴油机零件的化学腐蚀与电化学腐蚀 教学难点：柴油机零件的穴蚀机理 金属零件在某些特定的环境中，会与周围介质发生化学反应、电化学反应或物理溶解，造 成表面材料损耗，内部晶体结构损伤，最终导致零件失效。这种失效形式称为腐蚀失效。 一）化学腐蚀概述 金属零件表面材料与周围介质（非电解质）直接发生化学作用，形成腐蚀层，这种腐蚀称为化 学腐蚀。 化学腐蚀分为两种形式，一种是气体腐蚀，另一种是有机介质腐蚀。 气体腐蚀是指在干燥气体或高温气体中的腐蚀。 金属在有机介质中的腐蚀是指金属在不导电的非电解质介质中发生的破坏。 化学腐蚀的特点：是金属在腐蚀过程中没有电流产生，腐蚀产物直接在金属表面生成。 二）柴油机零件的化学腐蚀 柴油机运转时，燃烧室中高温高压的燃气直接与燃烧室的零件如气缸盖、气缸套、活塞组件和 各种阀件接触，燃油中的钒、钠燃烧后生成低熔点的化合物熔化后附着在零件表面上并在高温下与 金属发生化学作用，使零件表面受到破坏的化学腐蚀，称为高温腐蚀或钒腐蚀。 柴油机燃用重油发生高温腐蚀必须具备以下条件： (1)零件温度在550?以上，使钒、钠的化合物处于熔化状态并附着于零件的表面。 (2)灰分成分影响腐蚀的速度。 由硫酸引起的腐蚀称低温硫酸腐蚀或“冷”腐蚀。 三）防止化学腐蚀的措施 采用化学处理方法，在被保护零件的表面上生成一种致密的薄膜，以防止腐蚀； 防止排气阀等的高温腐蚀，可选用钒、钠含量少的燃油，控制其成分； 加强排气阀等零件的冷却，使零件温度控制在550?以下等。 防止气缸套的低温腐蚀，可适当提高缸套的冷却水温度； 采用适当碱度和数量的气缸润滑油，将气缸润滑油孔设在气缸套的较高位置。 金属表面与离子导电的电解质溶液发生电化学作用产生的破坏称为电化学腐蚀。 金属发生电化学腐蚀需要几个基本条件： 一是有电解质溶液存在； 二是腐蚀区有电位差； 三是腐蚀区电荷可以自由流动。 一）电化学腐蚀的机理 电池作用原理可以充分说明金属在电解质溶液中的腐蚀过程。 1．宏观腐蚀电池 宏观腐蚀电池是肉眼能看见电极构成的宏观大电池。 1)异金属接触电池 两种具有不同电位的金属或合金相互接触（直接接触或用导线连接），并处于同一电解质溶 液中时，便会使电位较低的金属不断遭到腐蚀，这种电池称为异金属接触电池或腐蚀电偶，引 起电偶腐蚀。 2)浓差电池 同一金属的不同部位与浓度（含氧量或含盐量）或温度不同的介质接触，构成腐蚀电池。 2．微观电池 微观电池是指零件金属表面由于电化学不均匀性构成许多微小电极的电池，又称为微电池。 1)化学成分的不均匀性。 2)金属组织的不均匀性。 3)物理性质或状态的不均匀性。 4)金属表面膜的不完整性。 二）船上常见的电化学腐蚀 1)电偶腐蚀 2)氧浓差腐蚀 3)选择性腐蚀 4)应力腐蚀 5)海水腐蚀 三）防止电化学腐蚀的措施 1．正确选材 2．阴极保护 3．介质处理 4．表面覆盖保护膜 5．加强日常维护管理 穴蚀又称空泡腐蚀，或称气蚀，是水力机械或机件与液体作相对高速运动时，液流中的气泡对 机件表面上产生的一种破坏现象。 特征：是机件金属表面在局部区域出现麻点或小孔群，呈蜂窝状或呈分散状的孔穴分布。 一）穴蚀机理 二）船上常见的穴蚀与防护 1．气缸套的穴蚀 1)气缸套穴蚀的部位 2)气缸套穴蚀的机理 3)影响缸套穴蚀的因素 4)防止缸套穴蚀的措施 (1)选用抗穴蚀能力强的缸套材料。 (2)在缸套的外圆表面覆盖保护层或强化层。 (3)缸套外表面的粗糙度对穴蚀的发生也有重要影响。 (4)在冷却水中加入缓蚀剂。 2．燃油系统零件的穴蚀 1)波动穴蚀 2)流动穴蚀 3．轴瓦的穴蚀 轴瓦穴蚀的原因是由于在特定条件下流动的润滑油产生气泡和气泡破裂所致。 4．螺旋桨的穴蚀 螺旋桨桨叶穴蚀亦是空泡作用的结果。 5．离心泵叶轮的穴蚀 离心泵叶轮的穴蚀也是空泡作用的结果。 教学重点：柴油机零件疲劳断裂 教学难点：柴油机零件断裂的机理和特征 断裂，是物体在机械力、热、磁、声响、腐蚀等因素单独作用或联合作用下，其本身连续性遭 到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分的现象。前者称为局部断裂，后者叫做完全断裂。 (一)按零件断裂后的自然表面即断口的宏观形态特征分类 1．韧性断裂 韧性断裂也叫延性断裂，是金属材料在断裂前产生明显塑性变形，并且经常有缩颈现象的断裂。 2．脆性断裂 金属材料在断裂前无明显的塑性变形(变形量<5％)，多沿着晶界扩展而突然发生的一类断裂叫做脆性断裂，也称晶界断裂。 (二)按断口微观形态分类 分为穿晶断裂和晶间断裂 (三)按断裂的原因分类 1．过载断裂 过载断裂是指零件在一次静拉伸、静压缩、静扭转、静弯曲、静剪切或一次冲击 能量作用下的断裂，也称一次加载断裂。 2．疲劳断裂 经历反复多次的应力作用或能量负荷循环后才发生断裂的现象叫作疲劳断裂。 3．其他断裂 当零件外加载荷超过其危险截面所能承受的极限应力时，零件将发生断裂，这种断裂称为过载 断裂。 (一)过载断裂的主要特征 纤维区：凹凸起伏，呈纤维状。纤维区受三向应力作用出现微小空穴，空穴不断扩大、聚集， 形成所谓韧窝，留下纤维状特征。 放射区：是由纤维区裂纹迅速扩散而形成的区域，主要特征是有放射状花纹。 剪切唇区：是由断裂最后阶段而形成的区域。 （二）特殊情况下过载断裂特征 1．带应力集中槽的过载断裂 2．纯塑性金属断裂 3．在冲击弯曲载荷作用下的断裂 4．在扭转载荷作用下的过载断裂 (三)过载断裂的过程 1．裂纹核的产生阶段 2．微观裂纹的形成阶段 3．瞬时断裂阶段 疲劳破坏是指零件材料在交变载荷的长时间作用下产生裂纹和断裂的现象。 大小和方向随时间发生周期性变化的载荷称为交变载荷，所引起的应力称为交变应力。 一）疲劳破坏的机理 (1)疲劳源； (2)裂纹扩展区； (3)最后断裂区域。 1．疲劳裂纹的形成 1)零件缺陷产生裂纹 2)晶体滑移产生裂纹 3)相界面处产生裂纹 4)晶界面处产生裂纹 2．疲劳裂纹的扩展 第一阶段 是疲劳微裂纹沿与正应力成大约45?角的最大切向应力的方向向金属内部扩展。 第二阶段 疲劳裂纹在经过第一阶段(在零件内部扩展至一定距离)后，将改变方向，改沿 与正应力成直角的方向扩展。 3．疲劳断裂 (1)疲劳源大多分布在零件表面或近表面处，一般有1～2个。 (2)疲劳裂纹扩展区有光滑状和贝纹状两种，光滑状是由于两个断面长期研磨的结果，而贝 壳状是一道道疲劳条纹； (3)最后断裂区又称脆断区，零件瞬间突然断裂，断口金属颗粒比较粗大，有时断面的脆断 区呈银白色。 二）疲劳断裂的特征 (1)零件是在交变载荷作用下，经过较长时间的使用。 (2)断裂应力小于材料的抗拉强度σ ，甚至小于屈服强度σ。 bs (3)断裂是突然的，无任何先兆。 (4)断口形貌特殊，断口上有明显不同的区域。 (5)零件的几何形状、尺寸、表面质量和表面受力状态等均直接影响零件的疲劳断裂。 三）疲劳断裂的种类 1)按零件所受应力大小和循环周数分类 高周疲劳 低周疲劳 2)按零件工作环境和接触情况分类 热疲劳 由于零件受热温度变化引起热应力的反复作用造成的疲劳破坏，称为热疲劳。 腐蚀疲劳 零件或材料在腐蚀性介质中受到腐蚀，并在交变载荷作用下产生的疲劳破坏称为腐 蚀疲劳。 接触疲劳 是指零件接触表面在接触应力反复作用下产生麻点和金属剥落或表层压碎而剥落使 零件失效。 3)按应力状态分类 分为弯曲疲劳、扭转疲劳、轴向拉压疲劳和复合疲劳等。 四）高温疲劳和热疲劳 Tm（用绝对温度表示的熔点）或高于材料的再结晶温度时 1．高温疲劳 受到循环交变应力作用所引起的疲劳破坏。 高温疲劳是指零件在高于材料的0.5高温疲劳具有以下特点： (1)高温下材料的疲劳极限随交变应力作用的循环周次的增加而不断降低。 (2)高温疲劳总伴随发生蠕变。 (3)高温疲劳对加载频率有较高的敏感性。 2．热疲劳 1)热应力 零件各部分受热温度不同，产生的变形不同。受热后，材料内部一部分金属对另一部分金属变 形的约束或牵制而产生由温差引起的应力，即热应力。 定常热应力是指热应力不随时间而变化。 不定常热应力又分为高频热应力和低频热应力两种。 2)热疲劳 热疲劳是指零件在循环热应力反复作用下产生的疲劳破坏。 产生热疲劳必须满足两个条件： 一是温度循环变化； 二是零件的热变形受到约束。 提高材料热疲劳的途径主要有： (1)尽可能地减少、甚至消除零件上的应力集中和应变集中。 (2)提高材料的高温强度。 (3)提高材料的塑性。 (4)降低材料的热膨胀系数。 五）柴油机主要部件的疲劳破坏 （一）气缸盖的疲劳裂纹 1．气缸盖底面裂纹 2．气缸盖冷却面裂纹 （二）曲轴的疲劳断裂 1．弯曲疲劳裂纹 曲轴的弯曲疲劳裂纹一般发生在主轴颈（或曲柄销）与曲柄臂连接的过渡圆角处，并逐渐发展 成横断曲柄臂的裂纹。 2．扭转疲劳裂纹 曲轴在扭转力矩作用下产生交变的扭转应力，存在扭转振动时还会产生附加交变扭转应力，严 重时就会产生扭转疲劳裂纹和断裂。 扭转疲劳裂纹通常发生在曲轴扭振节点附近的曲柄上。 3．弯曲——扭转疲劳裂纹 曲轴的疲劳破坏也可能是由于弯曲与扭转应力共同作用造成的。 六）防止疲劳破坏的有效途径 （一）影响零件疲劳强度的因素 1．应力集中 2．表面状态和尺寸因素 3．使用条件 1)控制载荷防止超载 2)防止过高的工作温度 3)注意环境介质影响 4．零件材料的成分、组织和夹杂物 （二）防止疲劳破坏的有效措施 1．结构设计方面 1)减少局部应力集中 2)改进不合理的设计，以减少因设计引起的附加应力 2．制造方面 1)提高毛坯质量 2)提高零件的表面粗糙度等级 3)提高零件表面的强度 3．管理方面 1)加强润滑，注意检查曲轴主轴颈与轴瓦的配合间隙，防止间隙过大产生过大的附加应力。 2)定期检测曲轴臂距差，及时掌握曲轴轴线状态，监控主轴承下轴瓦的磨损情况，防止曲轴的 弯曲疲劳破坏。 3)柴油机运转时，避免在转速禁区内持续运转。 4)加强扭振减振器的维护管理，保证其在运转中处于良好的工作状态。 金属零件因制造工艺不正确，或因使用过程中遭有害介质的侵蚀，或因环境温度不适，都可能 使材料变脆，从而使金属零件发生突然断裂。这种性质的断裂一般称为脆性断裂，也有称为环境断 裂的。 1．磨损的概念是什么？分析船机零件的磨损规律？ 2．磨损主要有哪几种形式？其基本机理如何？ 3．什么是粘着磨损？影响粘着磨损的因素有哪些？ 4．防止腐蚀磨损的方法和途径有哪些？ 5．根据柴油机气缸套磨损后的截面形状，分析缸套磨损的原因？ 6．什么是化学腐蚀和电化学腐蚀？ 7．分析柴油机气缸套穴蚀的部件以及机理？ 8．什么是疲劳断裂？疲劳断裂是如何形成的？ 9．零件发生疲劳断裂有哪些具体特征？ 10．试分析柴油机气缸盖触火面和冷却水面裂纹产生的原因？ 11．试分析曲轴疲劳裂纹产生的原因？ 12．防止零件疲劳破坏的措施有哪些？ 1．船机零件缺陷的一般检验方法 2．零件的无损探伤 1．能够了解船机零件缺陷的一般检验方法。 2．能够正确描述零件的几种无损探伤方法。 3．能够了解各种探伤方法的适用范围。 4．能够描述各种探伤方法的操作要领。 1．会用船机零件一般检验方法检验船机零件。 2．会用渗透探伤法对船机零件进行相应检验。 3．能正确使用磁粉探伤设备进行周向和纵向磁粉探伤。 1．教学录像片 2．多媒体课件 3．现场教学 4。实物演示 教学重点： 船机零件缺陷的一般检验方法 教学难点： 液压试验法 零件的缺陷是指零件在制造和使用过程中所产生的缺陷和损伤。 零件表面和内部的这些缺陷和损伤是导致零件失效和引起事故的根源。 为了保证船舶动力装置的运转可靠性和船舶航行的安全性，船舶机械在制造和安装过程中均要 进行严格的检验。 对于新建造的船舶，为了取得船级证书，在建造过程中必须经过验船师的严格检验； 已经取得船级证书正在海上营运的船舶，为了保持船级，还要进行各种定期检验，以保证船舶 有良好的技术状态； 船舶管理人员平时也要进行大量的检查测量，以便及早发现问题，保证船舶的安全航行和正常 营运。 在船舶航行条件下，船舶管理人员可对缺陷零件只进行一般的检验； 在船舶修理时，对一些重要的零件可采用无损探伤方法，来检验零件上更细小的表面裂纹和内 部缺陷。 船机零件缺陷的一般检验是指采用一般的、传统简易的方法检验船机零件的缺陷。 1．观察法 观察法是指直接用眼睛或借助低倍放大镜等辅助工具来观察和判断零件表面有无裂纹和其他缺 陷的方法。 这是一种最直观简便的缺陷检验方法，但它只适用于检查零件表面上的一些细微缺陷。 检测的准确度取决于检查人员的细心程度和工作经验。 2．听响法 听响法是根据敲击零件时发出的声音来判断零件的内部和表面上有无缺陷的方法。 敲击时发出的声音清脆，表明零件完好或零件表面上的覆盖层与金属基体结合良好，无脱壳现 象； 声音沙哑，则表明零件内部或表面可能有缺陷，或零件表面上的覆盖层与金属基体结合不良、 局部脱壳。 这种探伤方法在很大程度上需要依靠经验； 只能定性地判断零件有无缺陷； 不能定量地确定缺陷的种类、大小和部位； 只适用于小零件。 此法具有简便、灵活、迅速的特点，能随时进行探伤检验。 3．测量法 测量法是指利用普通或专用量具来测量磨损零件的尺寸和配合件的间隙，以判定零件磨损及腐 蚀的情况。 一般使用的普通量具有：内、外径千分尺、百分表、内径百分表、塞尺； 一般使用的专用量具有样板、专用千分尺、长塞尺和桥规等。 测量法的检测精度较高，使用方便灵活。 测量精度主要取决于测量工具的精度和测量人员的检测水平。 4．液压试验法 有些具有较高的密封性能的船机零件，通常对这样的船机零件进行液压或气压试验。 液压试验前，要预先将待检零件上所有的孔、洞全部堵塞，注满液体或气体后用专用夹具进行 密封，然后按规定的要求用加压装置加压至试验压力并保持一段时间，观察零件外表面上有无渗漏 液体或气体现象，从而判定零件的使用性能。 试验时通常采用液体(油或水)，也可以用气体。 试验的压力根据零件的工作条件或规范来定。 图示为筒形活塞式柴油机气缸套冷却水腔的液压试验示意图。试验压力为0.7MPa，保持5min， 检查气缸套外表面有无渗漏现象。 液压试验法实际上是模拟零件的使用条件进行检测，检测结果准确可靠，适用于有密封要求的 零件。 图4-1 柴油机气缸套液压试验 1-密封垫套；2-气缸套；3-压盖； 4-试验夹具本体；5-密封套；6-压板 教学重点： 液体渗透探伤原理 教学难点： 磁粉探伤原理及操作方法 无损探伤法是在不破坏或基本不破坏零件的形状、尺寸精度、表面质量和使用性能等前提下， 借助于物质的各种效应(如电磁、电压效应等)，检测出零件表面或内部的缺陷(如裂纹、夹渣和气孔等)位置、形状、大小和性质等的方法。 1．渗透探伤 液体渗透探伤是一种使用较早的检验零件表面缺陷的方法。 渗透探伤的原理是利用具有良好的流动性和渗透性的液体，再籍助毛细管作用来显示零件表面 上的开口性缺陷。 １)煤油白粉法 煤油白粉法是一种老式但很简便的渗透探伤方法。煤油白粉法探伤是以煤油为渗透剂，以石灰 粉或白垩粉为显像剂。 检验时，首先将洗净的零件浸入煤油中或把煤油涂于待检零件的表面(依零件的尺寸大小来选用），经过15min～30min后，煤油已经充分渗入零件表面的缺陷中，取出并擦干零件，在待检零件 表面涂上一层白粉，干燥后适当敲击零件，使渗入缺陷中的煤油复渗于白粉上，白粉便呈现黑色痕 迹，将零件表面上的缺陷大小、部位或覆盖层脱壳情况显示出来。 ２)着色探伤法 着色探伤的渗透液含有红色颜料、溶剂和渗透剂等成分。具有渗透力强，渗透速度快，显像清 晰醒目，洗涤性好，化学稳定性好和无腐蚀、无毒或低毒等特点。 显像剂常由氧化锌、氧化镁或二氧化钛等白色粉末和有机溶剂组成。 显像剂具有悬浮力好，与渗透液有明显的衬度对比，所显示的缺陷清晰，易于辨别，无腐蚀性 等特点。 着色探伤操作中有浸液法、刷涂法和喷涂法三种。 ３)荧光探伤 荧光探伤是利用紫外线照射残留在零件缺陷内的荧光渗透液，并使荧光渗透液发出荧光来显示 零件的缺陷。 荧光渗透液主要由荧光物质、溶剂和渗透剂组成。 荧光探伤具有荧光亮度高、渗透性好、检测灵敏度高、化学稳定性好、易于清洗和无毒、无味、 无腐蚀性等特点。 显像剂常采用经过干燥处理的白色氧化镁粉，它具有高灵敏度和高显示亮度。 荧光探伤具有灵敏度高（超过磁粉探伤）、简便灵活的优点。但需要在暗室中观察，并且长期受 到紫外线照射，会影响人体的健康。 ４)渗透检漏探伤 渗透检漏探伤主要用于探测容器或焊缝上有无穿透性缺陷。可用来检验金属或非金属容器。 最常见和最简单的是煤油渗透检漏。 图4-2 荧光探伤和黑光灯结构示意图 1-黑光灯；2-紫外线；3-缺陷；4-零件 采用煤油渗透检漏时，在焊缝易于观察的一面，涂上白垩粉液，干燥后在另一面涂上煤油，观 察白垩粉上有无煤油的痕迹。 采用着色渗透检漏和荧光渗透检漏，则具有更高的灵敏度。 2．磁粉探伤 1)磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称磁力探伤，是基于铁磁性材料导磁率高的特性来检验缺陷的。 铁磁性材料（如铁、碳素钢和某些合金钢）的导磁率比其他材料的导磁率大，如果铁磁材料的 零件存有裂纹、气孔和夹渣等缺陷，当零件被磁化后，由于缺陷处的导磁率小即磁阻大，会使磁力 线产生弯曲和密集现象。当缺陷在零件表面或近表面时，则磁力线不但会在零件中发生弯曲，而且 一部分磁力线还会绕过缺陷暴露在空气中，产生漏磁现象。这种漏磁就在零件表面上形成一对N、S极的局部磁场。 撒上磁铁粉或浇上磁悬液，局部磁场便吸附磁铁粉而显示出缺陷的形状、大小和位置。 图4-3 磁粉探伤原理 1-零件；2-缺陷 零件内缺陷的大小和方位影响磁力线的弯曲程度和漏磁场的强度。 当表面缺陷较大并与磁力线垂直时，漏磁场最强，最易探伤。 缺陷与磁力线的夹角变小，最终与磁力线平行时，漏磁场强度也由最强变为零。 缺陷与磁力线的夹角大于45?时，仍保持一定的漏磁场强度和检验灵敏度。 缺陷在零件内部，距表面较远，甚至不能形成漏磁场，则不能显示零件的缺陷。 ２)磁粉探伤的特点 磁粉探伤只适用于铁磁性金属零件表面或近表面的缺陷检查； 对裂纹、发纹、折叠、夹层和未焊透等缺陷极为敏感； 采用交流电磁化，可探测零件表面下2mm以内的缺陷； 采用直流电磁化，可探测零件表面下6mm以内的缺陷。 ３)磁粉探伤方法 按磁化电流的性质，分为交流电磁化法和直流电磁化法； 按磁场方向分为纵向磁化、周向磁化和复合磁化； 按显示介质的状态和性质分为干粉法、湿粉法和荧光磁粉法等； 按磁化方法分为直接通电法、局部磁化支杆法、心轴法、线圈法和铁轭法等。 下面介绍按磁场方向分类的磁化方法： (1)纵向磁化 纵向磁化是指零件磁化后所产生的磁力线方向与零件轴线方向平行的磁化方法。 纵向磁化法适用于检查与零件轴线垂直或成一定角度的零件缺陷。 采用直流电或交流电通过线圈或铁轭方式来实现。 a)线圈法；b)铁轭法 (2)周向磁化 是指零件磁化后的磁力线方向是周向的，即垂直于零件轴线方向的磁化方法。 周向磁化适用于检查平行或近似平行零件轴线的缺陷。 常采用零件直接通电或使穿过零件的心轴通电。 a)直接通电法；b)心轴法；c)支杆法和曲轴探伤 (3)复合磁化 如果在零件上同时产生纵向和周向磁力线，可以探测零件上任意方向上的缺陷。复合磁化效率 高，适用于大批量检测零件的缺陷。 4)磁化电流 磁粉探伤中使用的磁化电流有交流电和直流电两种。 交流电应用较广，因为交流电电源的获得很方便，设备很简单。但它有集肤效应，所产生的磁 力线都集中在零件的表面，不易查出零件表面下较深处的缺陷。一般可探测到零件表面以下2mm深 度的缺陷，且探测灵敏度高，易于退磁。 直流电磁化产生的磁场强度大，磁力线在零件的截面上分布均匀，不仅可以探测到零件的表面 缺陷，而且还可探测到零件表面以下6mm深度的缺陷。但缺点是直流电电源复杂、使用不便、且退 磁困难。现在在实际工作中已较少使用。 5)退磁 剩磁会使回转零件吸附铁屑而加剧磨损，使仪表工作不正常。必须进行退磁处理。 3．涡流探伤 涡流探伤是利用电磁感应原理进行探伤的，常用来检验管材、棒材和线材等铁磁性和非铁磁性 材料的缺陷（如裂缝、气孔、疏松和非金属夹杂物）、物理性能和结构尺寸等。 １)涡流探伤原理 ２)涡流探伤的特点 涡流探伤可探测到零件表面下0.11mm～0.2mm 深度处的缺陷。 涡流探伤的灵敏度较高，检测速度快，探测时可不与缺陷零件接触而进行间接探测，易于实现 高速、自动化检测，并能实现对零件的缺陷、物理性能、尺寸等多项目检测，是一种多用途检测方 法。 涡流探伤仅适用于导电材料，对缺陷的显示也不直观。同时零件的物理性能影响涡流的变化， 从而影响探测的可靠性。 4．超声波探伤 超声波是一种机械振动波，是超声振动在介质中的传播，实质是机械振动以波的形式在弹性介 质中的传播。 超声波具有频率高、波长短、传播能量大、穿透力强、指向性好等特点。 １)超声波探伤的原理 超声波探伤的原理是利用超声波通过两种介质的接触界面时，发生折射和反射的现象来发现零 件内部的缺陷。 超声波探伤的分类方法有两种： 一种方法是按波的传播方式来分类，可分为脉冲反射波法和透射波法； 一种方法是按耦合方式来分类，可分为接触法和水浸法。 ２)超声波探伤的特点 超声波探伤速度快、穿透能力强、灵敏度高、效果好。 超声波能探测到5mm～3000mm厚的构件，可以立即判断出缺陷的深度、位置、范围和性质， 并能进行零件的物理性能检测， 超声波探伤具有设备轻巧、操作方便、成本低、对人体无害等优点。 5．射线探伤 射线探伤是利用X射线，γ射线和中子射线易于穿透物体及穿透物体时被吸收和散射而衰减的 程度不同的特点，使胶片感光程度不同来探测物体内部的缺陷。 射线探伤能够直接观察零件内部缺陷的影像，便于对缺陷定性、定量和定位，且适用于检查金 属和非金属等所有材料； 探测厚度范围广，从钢片到500mm厚的钢板均能探测； 但探测的零件的厚度不能超过500mm，并且对薄片的表面缺陷(如疲劳裂纹、分层缺陷)较难探 测； 所使用的设备昂贵，且射线对人体健康有害而需加防护。 6．综合探伤 综合探伤是在充分了解各种无损探伤方法的前提下，根据零件的检测部位、检测质量的要求和 检测的经济性进行全面分析，合理地选择探伤方法，达到相互配合、准确、可靠和经济地对零件质 量进行全面的检查。 1．船机零件的一般检验方法有哪几种？ 2．如何利用液压试验法检验船机零件的缺陷？ 3．简述渗透探伤的基本原理？ 4．简述磁粉探伤的基本原理？ 5．什么是纵向磁粉法、周向磁粉法探伤？ 6．采用超声波探伤法有何优缺点？ 7．采用射线探伤法有何优级缺点？应注意哪些问题？ 1．设备状态监测与故障诊断技术 2．船机故障诊断技术 1．能够了解设备状态监测与故障诊断技术的实质。 2．能够描述状态监测、分析诊断和治理预防的基本环节。 3．能了解设备状态监测与故障诊断的区别与联系。 4．能了解故障诊断方法的分类。 5．能够了解目前船机故障的诊断技术。 6．理解船机信息采集、信息分析处理和状态识别、判断和故障预测的过程。 1．掌握设备状态监测与故障诊断的基本过程。 2．能够运用一些船机外部信息，对船机设备进行故障诊断。 3．能够运用船机设备的直接信息和间接信息进行故障诊断。 4．能够掌握船机信息采集的基本步骤。 1．教学录像片 2．多媒体课件 3．实物演示 教学重点：设备状态监测、分析诊断和治理预防环节 教学难点：设备状态监测 设备状态监测与故障诊断技术包括识别设备状态和预测发展趋势两方面。 具体过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个基本环节 状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 、分析处理并显示、记录， 是对设备进行故障诊断的基础工作。 检测的信号主要是机组或零部件在运行中各种信息(振动、噪声、转速、温度、压力、流量等)， 通过传感器把这些信息转换为电信号或其他物理量信号，送入信号处理系统中进行处理，以便得到 能反映设备运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测和下一步诊断工作。 分析诊断实际上包括两方面的内容：信号分析处理、故障诊断。 信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度提取最直观、 最敏感、最有用的特征信息。 分析处理可用专门的分析仪器或计算机进行 进行故障诊断需要根据状态监测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的症兆或特征参 数的变化情况，有时还需要进一步与某些故障特征参数(模式)进行比较，以识别设备是运转正常还 是存在故障。 治理预防措施是在分析诊断出设备存在异常状态，即存在故障时，就其原因、部位和危险程度 进行研究并采取治理措施和预防的办法。 通常包括调整、更换、检修、改善等方面的工作。 根据设备故障情况，治理预防措施有巡回监测、监护运行、立即停机检修三种。 发现故障、诊断故障并不是状态监测与故障诊断工作的全部目的，确定故障原因、采取合理的 治理措施，在确保安全的前提下，将不采用状态监测与故障诊断技术时的立即停机检修转化为采用 状态监测与故障诊断技术后的维持运行，避免不必要的停机，延长设备运行周期，才是状态监测与 故障诊断的真正目的，也是这项技术能够迅速发展、推广的根本原因。 设备状态监测主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映。 内容包括对机械设备运行状态的监测、识别和预测三个方面。 实际上，没有监测就没有诊断。诊断是目的，监测是手段；监测是诊断的基础和前提，诊断是 监测的最终结果。 状态监测有时也称为简易诊断，一般是通过测定设备的某些较为单一的特征参数(如振动、温度、 压力等)来检查设备状态，并根据特征参数值与允许值之间的关系来决定设备是否处于正常、异常还 是故障状态。 故障诊断则不仅要掌握设备的状态正常与否，同时还必须对故障的原因、部件以及严重程度进 行深入的分析和判断，故通常被称为精密诊断。 通俗地说，故障诊断技术是一种给机械设备“看病”的技术。 1．按诊断对象的类别来分 1)旋转机械故障诊断方法 其对象为转子、轴系、叶轮、泵、风机、电机及气轮发电机组、水 轮发动机组等。 2)往复机械故障诊断方法 其对象为柴油机、往复式压缩机、活塞曲柄和连杆机构等。 3)工程结构诊断方法 其对象为金属结构、框架、桥梁、容器构架等。 4)工艺流程诊断方法 其对象为生产流水线、挤压成形以及传送装置等。 5)机械零件诊断方法 其对象为转轴、轴承、齿轮、连接件等。 6)运载器和装置诊断方法 其对象为船舶、飞机、火箭、航天器、火车、汽车等。 2．按状态信号的物理特征来分 1)振动诊断方法 以平稳振动、瞬态振动、机械导纳及模态参数等为检测目标。 2)声学诊断方法 以机械噪声、声阻、超声、声波、声发射为检测目标。 3)温度诊断方法 以温度、温差、温度场、热象为检测目标。 4)强度诊断方法 以力、扭矩、应力、应变为检测目标。 5)污染物诊断方法 以泄漏、残留物、气、液、固体的成分变化为检测目标。 6)压力诊断方法 以压差、压力及压力脉动为检测目标。 7)电参数诊断方法 以功率、电信号及磁特性等为检测目标。 8)光学诊断方法 以亮度、光谱和各种射线效应为检测目标。 9)表面形貌诊断方法 以裂纹、变形、斑点、凹坑、色泽等为检测目标。 10)性能趋向诊断方法 以设备各种主要性能指标为检测目标。 3．按诊断的目的和要求不同来分 1）功能诊断和运行诊断 功能诊断主要是针对新安装或刚维修后的机器或机组，需要检查它们的运行工况和功能是否正 常，并且在必要时还要按检查的结果对机器或机组进行调整。 运行诊断则是针对正在工作(运转)中的机器或机组，需要监视其运行状态，故障的发生和发展。 2)定期诊断和连续监控 定期诊断是每隔一定时间。 连续监控则是利用仪表或专用计算机信息处理系统对机器的状态随时进行监视或控制。 3)直接诊断和间接诊断 直接诊断是直接确定关键部件的状态。 间接诊断是通过二次诊断信息来间接判断机器中关键部件的状态变化。 4)常规工况下诊断和特殊工况下诊断 多数诊断在机器正常运转条件下就能进行，只有在个别情况下才需要创造特殊的条件来拾取信 息。 5)在线诊断和离线诊断 在线诊断一般是指对现场正在运行的设备进行自动实时诊断。 离线诊断是通过磁带记录仪或数据采集器将现场的状态信号记录下来，带回实验室结合机组状 态的历史档案做进一步的分析诊断。 4．按诊断方法的完善程度来分 1)简易诊断方法 使用各种便携诊断仪器和工况监视仪表，根据一些简单参数对设备有无故障及故障严重程度作 出判断和区别。 2)精密诊断方法 ?人工诊断方法 ?系统诊断方法 ?专家诊断方法 机械设备故障诊断技术是利用测取机械设备在运行中或相对静止条件下的状态信息，通过对所 测信号的分析和处理，并结合诊断对象的历史状况，来定量识别机械设备及其零部件的实时技术状 态，并预测异常故障的未来技术状态，从而确定必要对策的一种技术。 具体表现在： (1)可以保障船舶生产的安全性，减少或避免因事故而造成的重大经济损失和人身伤害。 (2)能够帮助维修人员早期发现设备的异常症状，以便尽快查明故障原因，预测故障的影响，从 而实现有计划、有针对性的按状态维修，即视情维修。 (3)在有计划、有针对性和视情维修的基础上，由于有时间在维修前做好充分的准备，包括准备 好维修用的资料、工具、零部件以及检测仪表等，可以有效地提高维修质量，减少平时的备件储备， 还可以将过去制定的不尽合理的年度或季度维修次数减至最少，避免过剩维修，并可安排在对生产 最有利的时间进行，从而从总体上降低维修费用。 (4)推动设备故障诊断技术的发展。 教学重点：船舶性能参数分析法 教学难点：铁谱分析法原理和方法 对船舶机械进行状态监测和故障诊断，是实现船舶现代预防维修的最佳方式——视情维修的先 决条件，是现代船舶管理的重要内容。 船机故障诊断技术就是在船舶机械运转状态下，利用其显示出的一切外部信息来判断、识别零 件的内部技术状态。 1．船机状态信息 船机故障的外部状态信息包括： 1)机械信息 直接与功能有关的信息有：力、压力、扭矩、转速、电压、电流等；与其他运转 状态有关的信息有：振动、噪音、温度等。 2)电磁信息 主要有电流、电压、电磁感应密度、导磁等信息。 3)化学信息 船舶机械状态恶化而产生的气、液、固体等信息。如排烟、磨损产物、润滑油变 质等信息。 2．故障诊断的过程 船舶故障诊断的过程主要包括以下三个阶段： 1)信息采集 对显示出的外部信息进行采集。 首先是选择信息，即对易测和能准确反映船机故障的信息进行采集。 其次是选择采集信息所用的仪器，通常选用传感器来采集信息。 2)信息分析处理（数据处理） 信息的分析处理也称特征提取，即把采集到的原始、杂乱的信息进行处理，获取反映故障最敏 感的性能参数。 3)状态识别、判断和预测 根据特征参数，参照相应规范，运用各种知识和经验，对机器状态进行识别，对早期故障进行 诊断，对故障的部位、原因和程度作出判断，对其发展趋势进行预测，为确定维修决策提供技术依 据。 识别的方法主要有对比、分类、聚类、辩识和推理等。 1．性能参数分析法 性能参数分析法又称性能监控，是船机故障诊断的核心技术。 它是利用传感器或仪器、仪表测定船机设备的各项性能参数（如温度、压力、转速等），经数据 处理、比较和分析后判断船机设备的运转状态和趋势。 1)图示法 ２)利用安装在机器上不同部位的传感器，扫描各监测点的性能参数（例如温度、压力、速度等）， 通过计算机的记录、处理和显示，进而可以分析判断故障或机器的运转趋势。 ３)利用计算机系统自动采集数据并自动监测和诊断故障。 2．油液监测 润滑油中的金属磨粒是运动副技术状态的外部信息。 油液监测技术就是通过采集船机设备润滑油的油样，利用各种检测手段，检测油样的性能和油 样所携带的反映运动副技术状态的磨损微粒，获得油样性能参数值和磨粒的成分、尺寸、形貌和数 量等信息，以便定性和定量地分析判断船机设备的磨损状态及预测船机设备发展趋势。 １)油样理化性能检测分析 (1)经验法 维修和管理人员在日常，通过观察润滑油的颜色、闻气味、用手捻搓等方法，了解润滑油的粘 度、金属屑、污染物及乳化变质等情况，粗略地判断润滑油的质量和运动副的磨损程度。 (2)滤纸法 取油样滴于滤纸上，待其充分扩散后，观察滤纸上的油滴斑痕图像，并与新油试样图像进行比 较。油渍越黑，表明油越脏；中心黑点较小、颜色较浅，四周黄色油渍面积较大，表明滑油尚可使 用；黑点较大，呈黑褐色、均匀无颗粒，表明滑油已变质，应换油。 (3)常规化验法 检验的项目有：粘度、闪点、酸值、总碱值、水份和机械杂质等。 ２)油样磨粒分析 通过监测油样中磨粒的成分、含量、尺寸、形貌等参数来定性、定量地评价被监测的船舶机械 和设备的磨损状态、诊断故障的类型、部位、程度和原因，并预测故障的发展趋势。其中光谱分析 技术最为成熟、可靠。 (1)磁塞法 将磁塞安装到润滑油管路中的适当部位，将磁头捕捉到的铁质颗粒取下，在光学或电子显微镜 下观察金属颗粒的形貌和尺寸，分析并诊断故障的部位和故障达到的程度。 (2)光谱分析法 光谱分析是利用原子和分子发射或吸收光谱来进行物质化学成分及含量分析的物理方法。 光谱分析法又可分为原子发射光谱分析法和原子吸收光谱分析法。 (3)铁谱分析法 铁谱分析法是利用高梯度强磁场将磨损产物的微粒和污染物微粒从润滑油中分离出来，并按微 粒的几何尺寸大小依次沉积排列于透明的玻璃谱片上，再借助光学或电子显微镜对磨粒和污染物微 粒的形貌、成分、尺寸和分布进行定性、定量分析和研究的技术。铁谱分析具有以下特点： 铁谱分析仪有分析式、直读式和旋转式三种。 铁谱技术对磨粒的识别与分析主要分为定性分析和定量分析两种方式。 铁谱技术来分析机器的磨损状态，从以下四方面来进行的： ?根据主要磨粒的形成、颜色和尺寸等特征来判定机器(及有关零部件)所处的磨损阶段以及相应阶段发生的磨损类别(如疲劳、剥落、腐蚀等)及其磨损的程度； ?根据磨损量(即磨损曲线)对机器的磨损进度进行量的判断； ?根据磨损严重性，确定机器磨损的剧烈程度； ?根据磨粒的材质成分来判断机器磨损的具体部位及磨损零件。 铁谱技术具有以下基本特点： ?具有较宽的磨粒尺寸检测范围和较高的检测效率 ?能同时进行磨粒的定性检测和定量分析 ?能够准确监测机器中一些不正常磨损的轻微症兆，具有磨损故障早期诊断的效果 铁谱分析技术也有其不可避免的缺点： ?对润滑油中非铁系颗粒的检测能力较低，故在对如柴油机这种含有多种材质摩擦副的设备进 行故障判断时，往往感到有所欠缺； ?作为一门新兴技术，铁谱分析的规范化不够，分析结果对操作人员的经验有较大的依赖性， 若缺乏经验，往往会造成误诊或漏诊。 3．振动检测 振动是一切作回转或往复运动的机械设备最普遍的现象，是故障诊断的重要信息，振动信号的 变化反映着机器内部状态的变化。 随着机械设备检测和诊断技术的不断发展，一些新的船机诊断技术不断得到应用，其中包括： 基于模糊聚类分析的柴油机故障诊断技术、基于粗糙集理论的柴油机人工神经网络故障诊断技术、 柴油机故障诊断专家系统等。 1．设备状态监测与故障诊断技术的实质是什么？ 2．设备状态监测与故障诊断有哪些区别与联系？ 3．故障诊断有哪些分类方法？ 4．船机故障的外部状态信息主要包括哪些？ 5．什么是船机性能参数分析法？ 6．油液监测是如何对船机故障进行诊断分析的？ 1．船机拆装工艺 2．船机零件的清洗 3．机械加工修复 4．电镀工艺 5．金属扣合工艺 6．焊补修理 7．粘接修复 8．研磨技术 9．机械零件表面强化技术 10．再制造工程 1．了解船机拆装中的检修工具和物料。 2．了解船机拆装原则和技术要点。 3．能够了解船机零件和设备的清洗方法。 4．掌握机加工修复的基本工艺方法。 5．了解电镀和电刷镀的基本工艺和方法。 6．了解金属扣合工艺的基本工艺和方法。 7．了解焊接修复的基本工艺和方法。 8．了解粘接修复的基本工艺和方法。 9．了解研磨技术的基本工艺和方法。 10．了解机械零件的表面强化工艺和方法。 11．理解再制造技术的基本概念。 1．能正确进行船机设备的拆装。 2．能针对性不同的零件失效形式选用正确的机加工修复方式。 3．能运用焊接修复方式对相应零件进行修复。 4．能正确使用粘接剂修复船机零件。 5．能正确采用研磨工艺检修船机零件。 1．教学录像片 2．多媒体课件 3．现场教学 4。实物演示 教学重点：船机装配工作的主要内容 教学难点：船机拆卸技术要点 船机零件的修复具有以下重要意义： (1)可以减少船舶所带备件的数量。 (2)减少新备件的购置费用，降低修船成本。 (3)可以促进船舶修复工艺的发展和修理技术水平的提高。 (4)延长船舶设备的使用寿命。 确定零件修复工艺的方法和步骤如下： 1．首先要了解和掌握待修复机械零件的操作形式、损坏部位及程度；机械零件的材质、热处理、 物理一力学性能和技术条件；零件在船舶设备上的功能和工作条件。 2．明确零件修复的技术要求。 3．根据本单位的修复工艺装备状况、技术水平和经验按照选择修复工艺的基本原则，对待修机 械零件的各个损伤部位选择相应的修复工艺。 4．全面权衡整个机械零件各损伤部位的修复工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 5．择优确定一个修复工艺方案。 6．制订修复工艺规程。 这时应注意以下问题。 (1)合理编排顺序 (2)保证精度要求 （3）保证足够强度 (4)安排平衡试验工序 (5)保证适当硬度 1．通用工具 1)扳手 (1)通用扳手 (2)专用扳手 ?开口扳手 ?整体扳手 ?套筒扳手 (3)特种扳手 ?扭力扳手 ?风动冲击扳手 2)手锤 3)钳子 用来夹持和剪断金属薄板及金属丝铁柄钳； 可用于夹持或剪断各种电线绝缘柄钳； 供夹持及拉拔各种扁平或圆柱形工件鲤鱼钳； 在检修中常用来装拔销钉、弹簧等零件还能剪断细小的工件或线材的尖嘴钳； 专用于拆装弹性挡圈挡圈钳； 用以弯曲金属薄板片及金属细丝的扁嘴钳等。 4)其他钳工工具 2．专用工具 1)液压拉伸工具 2)气缸套拆装专用工具 3)活塞环拆装专用工具 4)活塞装入气缸套的专用工具 5)主轴瓦拆装专用工具 3．通用量具 1)钢尺(钢板尺、钢卷尺) 用于测量工件长度尺寸。 2)塞尺（又称厚薄规 feeler） 3)卡尺 游标卡尺、深度游标卡尺、高度游标卡尺 4)千分尺(又称百分尺或分厘卡) 千分尺有内径千分尺(inside micrometer)和外径千分尺(outside micrometer)之分。 5）螺纹规(又称螺纹样板 screw pitch gauge) 4．专用量具 1)内径千分表 2)量缸表 3)臂距表 4)桥规 桥规(bridge gauge)用来测量曲轴的桥规值和主轴颈下沉量。 5．起吊设备 1．装配中需要的垫料和填料 1)垫料 2)填料 2．常用的垫料和填料 1)常用的垫料 2)常用的填料 1．拆卸原则 1)确定拆卸范围 2)正确的拆卸顺序 3)保证零部件原有的精度 4)保证能正确装复机器 2．拆卸技术要点 1)拆卸中的安全保护 (1)选用工具要恰当，其种类与规格应适于工作场合的需要。 (2)注意吊运安全。 (3)防止事故和损伤。 2)做好记号和标签 (1)做记号前，先检查在零部件的相对位置处有无记号。 (2)采用油漆、点冲或号码冲在零件连接处分别做记号，但不要打在零件的精加工面上。 (3)对不熟悉的机器可采用画图、拍照片等方法显示零部件的装配关系； (4)检修过程较长时，应妥善保管拆下的零件和保护好记号。 3)拆下的零件和机器拆开部位的保护 4)过盈配合件的拆卸 5)螺栓的拆卸 (1)柴油机气缸盖螺栓、主轴承螺栓等一般采用双头螺栓，螺栓的一端旋入机件。拆卸时，不需 将双头螺栓从机件上拆下。 (2)主要部件上拆下的螺母、螺栓等应装回原位；达到说明书规定使用周期的连杆大端螺栓等应 及时更换。 (3)生锈螺母拆不下时，可尝试采用以下方法进行拆卸： ?先将螺母用工具上紧1／4圈左右，然后再反向旋出； ?用铁锤轻轻敲击振动生锈螺母周边后再旋出； ?在螺母和螺栓之间灌人煤油或喷松动剂，浸泡20～30min后旋出； ?用喷灯均匀加热螺母，使之受热膨胀后旋出； 1．装配要求 1)保证各相对运动的配合件之间的正确配合性质和符合要求的配合间隙； 2)保证部件连接的可靠性； 3)保证各机件轴心线之间的正确位置关系； 4)保证正时、定量机构的正确传动关系； 5)保证运动机件的动力平衡； 2．装配方法 1)调节装配法 2)机械加工修配法 3)钳工修配法 3．装配工作的主要内容 1)清洁工作。 2)对连接零件的结合面进行必要的修锉与拂刮，以保证连接件的紧密贴合。 3)对有过盈配合的配合件采用热套合装配、冷套合装配或压力装配。 4)采用液压试验检验零件或系统的密封性。 5)对各部件、配合件及机构进行试验、调整等。 6)整机检验、调试和磨合运转，以检验机器的技术性能和修理质量，达到检修的目的。 4．装配过程中的技术要点 1)零件安装时，基本是按“先拆下来的后装，后拆下来的先装”的次序进行。 2)安装时一定要熟悉机器的构造和零部件之间的相互关系，以免装错或漏装。 3)有相对运动的配合件的配合表面和零件工作表面上不允许有擦伤、划痕和毛刺等，并保持清 洁、干净，涂以清洁的润滑油。 4)装配过程中应随时检查零件的灵活性和密封性，以免装完后再返工。 5)对于有方向性和位置性要求的零件不应装错。 6)在装配中，使用过的金属垫片如基本完好无损，可进行技术处理后继续使用。 7)重要螺栓如有变形、伸长、螺纹损伤和裂纹等均应换新。 8)对规定安装开口销、锁紧片、弹簧垫圈、保险铁丝等锁紧零件的部位，均应按要求装妥，锁 紧零件的尺寸规格亦应符合要求。 9)安装中，需用锤敲击的时候，一般采用木槌或软金属棒敲击，且不能敲打零件工作表面或配 合面。 10)装配完毕后应对装配情况进行全面检查，如有漏装或错装的应及时更正。 教学重点：零件机械加工修复 教学难点：化学清洗方法 1．常规清洗 常规清洗是指利用有机溶剂如汽油、煤油或柴油溶解零件表面油污的一种手工清洗方法。 2．机械清洗 利用钢丝刷、毛刷、砂布、油石和敲锈锤等进行人工刷、刮、磨和敲击等机械作用来清除零件 表面沉积较严重的积炭、铁锈和水垢等，再用汽油或柴油清洗干净。 3．化学清洗 化学清洗是指利用化学药品，清除零件表面的油、油脂污垢、结炭、水垢和铁锈等附着物。 1)碱性清洗剂 2)酸性清洗剂 3)合成洗涤剂 使用化学清洗剂时应注意： (1)根据清洗部件来选用合适的清洗剂，选用时应查阅产品说明书后再进行配制和使用。 (2)船用清洗剂应选用对人体健康无损害的清洗剂，并注意有的清洗剂是易燃液体，在使用、储 存时应严格按照说明书的要求进行操作使用。 (3)船用清洗剂应满足下列安全因素：闪点>61?；不含苯、四氯化碳、四氯乙烷、五氯乙烷和其他有毒成分的化学品。 (4)进行化学清洗时应保证工作场所良好的通风，配戴必要的保护器具，防止清洗剂溅入眼中和 减少与皮肤、呼吸道的接触。 (5)使用的乳化型清洗剂不允许被排入舱底或有机器场所。因为许多清洗剂都会引起油水混合物 乳化，或者几种不同品种的清洗剂同时排入机舱舱底，可能引起永久性乳化状油污水混合物，以致 会造成分离设备不能正常运转，从而造成对海洋环境的污染。 1．柴油机油系统的清洁 (1)准备工作 (2)管口的堵塞 (3)保护十字头轴承 (4)振动或敲击管系 (5)清洁油柜和管端 (6)润滑油的流速与温度 2．管路系统的循环冲洗法 1． 最小加工余量原则 最小加工余量原则就是使零件的修理尺寸等于实际测得的尺寸减去(或加上)为消除缺陷或损伤 所需要的最小加工余量。而与之相配合的另一零件的修理尺寸等于上述修理尺寸加上(或减去)配合间 隙值。 2． 分级修理原则 分级修理原则就是把需修理的零件按预先规定好的分级修理尺寸进行机械加工，而与之相配合 的零件可以按相应的分级修理尺寸预先成批生产，制成备件。 尺寸选配法是把一批相同机型的已经过度磨损的配合件集中起来，分别进行机械加工以消除配 合表面的缺陷和几何形状误差，再按原配合间隙重新配合成对，组成一些具有不同基本尺寸但具有 相同配合间隙的新的配合件，此种方法称为尺寸选配法。 附加零件法是在零件结构和强度允许的情况下，经机械加工削除零件损伤的工作表面使之具有 正确的几何形状，并在其上附加一个具有工作表面基本尺寸的衬套或衬垫，然后对附加衬套或衬垫 进行必要的机械加工，使零件恢复原有尺寸或达到某级修理尺寸，这种修理方法称为附加零件法。 一些贵重的或尺寸较大的零件出现局部损坏或磨损过大，在保证零件机械强度的前提下，从零 件上去除损坏部分，并按损坏部分应有的正确几何形状和尺寸精度另外制造这一部分的新件，再用 焊接或其它方法将新件与零件余留部分牢固地结合在一起。这种修理方法称局部更换法。 为了缩短修理时间，拆下已严重磨损或损伤零件的部件或设备，迅速换上成套备件继续运转， 这种方法称为成套换修法。而拆换下来的设备或备件经修理后作为备件使用或供给同类机型的船舶 使用。 换位修理法是将零件的磨损(或损坏)部分翻转过一定角度，利用零件未磨损(或未损坏)的部位来恢复零件的工作能力。 教学重点：松孔镀铬工艺 教学难点：电刷镀基本原理 电镀工艺是利用电解原理在金属或非金属零件表面镀上一层均匀致密、结合力强的金属沉积层 的操作过程。这种金属层称为电镀层。 电镀是一种修理工艺，也是一种强化工艺。 用于装饰零件表面、提高零件表面的耐磨性和耐蚀性，还能修复磨损或加工超差的零件，恢复 零件的原设计尺寸。 电镀根据其使用设备的特点分为有槽电镀和无槽电镀（电镀刷）。 有槽电镀使用直流电源。它是以被镀零件作为阴极与直流电源的负极相连，欲镀的金属作为阳 极与直流电源的正极相连。 船机维修中常用的有槽电镀修复法有：镀铬和镀铁。 1．镀铬 1)镀铬工艺 (1)镀前准备 (2)镀铬过程 (3)镀后处理与加工 2)镀铬工艺特点 （1)镀铬工艺是在低温下(55～65?)进行，对金属零件材料的组织和性能基本没有影响，也不会 产生变形、开裂等缺陷。 （2)镀铬层与零件基体金属的结合强度高，且对零件材料的适应性好，镀铬层与钢、铸铁、铜等 基体金属都有较高的结合强度。 （3)镀铬层的硬度和强度高。 (4)镀铬层具有很高的化学稳定性，耐热和耐蚀性也较高。 (5)镀铬层具有较高的耐磨性，摩擦系数小，与无铬层相比可使零件耐磨性提高2～50倍。 (6)铬层允许厚度一般为0.1～0.25mm，一般控制在0.5mm以下。 （7)镀铬层的沉积速度较慢，生产效率低而成本高。镀铬过程中有大量气体析出，带出铬酸，危 害人体健康，污染环境。 3)镀铬层的种类 (1)硬质镀铬层 (2)松孔镀铬层 目前，松孔镀铬层上形成网纹常用的方法有三种： ?机械松孔法 即预先在被镀工件表面上用机械方法（例如，铣削、喷丸或滚压等）形成小孔 或凹坑，然后再镀铬。 ?电化学松孔法 即在已镀铬的工件表面罩上带孔的衬套，再在镀槽中进行阳极浸蚀(零件作阳 极)。 ?周期换向松孔法 即在镀铬过程中，每镀铬15min后，将阴、阳极进行交换，进行很短时间的阳极处理后再继续在零件表面镀铬。 2．镀铁 1)镀铁工艺 在90~100?温度下使用直流电源进行镀铁称为高温镀铁。该法获得的镀铁层硬度不高，且与基 体结合不可靠。 在30?常温下采用不对称交流一直流电源进行镀铁称为低温镀铁。它解决了常温下镀铁层与基 体结合强度不高的难题，镀层的力学性能好，工艺简单，操作方便。 (1)不对称交流一直流低温镀铁工艺镀前准备 (2)镀铁过程 ? 起镀 ?过渡镀 ?直流镀 (3)镀后处理和加工 2)不对称交流——直流常温镀铁工艺特点： (1)起镀温度低，镀层质量易保证，对零件材料的组织、性能无影响； (2)镀层沉积速度快，约0.60～1.00mm／h，生产率高； (3)镀厚能力强，镀层厚度可达2mm以上； (4)铁镀层与基体的结合强度高，可达450MPa； (5)铁镀层的硬度高，耐磨性好，最高硬度可达HRC63～65； (6)工艺成本低，有害气体少，对环境污染小。 3)无刻蚀低温镀铁新工艺 1．电刷镀原理 电刷镀也是利用电解原理，在零件工作表面上快速沉积金属形成镀层的工艺。 电刷镀前，把一专用电源的负极接至工件上，正极与刷镀笔连接。刷镀时，将蘸满电镀液的刷 镀笔在工件表面上移动，涂刷零件工作表面。电镀液中的金属离子在电场作用下向工件表面迁移， 放电后结晶沉积在工件表面上形成镀层。随着时间延长，沉积层逐渐增厚，直至达到所要求的厚度。 623 1-欲镀工件；2-刷镀液；3-包套；4-刷镀笔；5-集液容器；6-电源 2．电刷镀设备 1)电源 2)电镀笔 3)辅助工具 3．刷镀液 根据其用途不同有以下三种溶液： 1)表面预处理溶液 2)电刷镀溶液 3)钝化液和退镀液 4．电刷镀的工艺特点 1)设备简单，不需要镀槽。 2)镀层与基体金属结合强度高。 3)镀层沉积速度快，生产率高。 4)电刷镀液工作温度低，一般在50?，不会引起工件变形和金相组织的变化。 5)镀层厚度可以精确控制，并能应用于不均匀磨损的修复。 6) 污染小，适应性强。 教学重点： 波浪键扣合法工艺要求 教学难点： 加强块扣合法工艺要求 金属扣合（metalock）工艺是利用高强度合金材料制成连接件，通过连接件材料的塑性变形把零 件上的裂纹或断裂处拉紧连接起来，使其恢复使用功能的一种修理方法。 1．波浪键扣合法 波浪键扣合法（强固扣合法）是在零件垂直于裂纹或折断面的方向上加工出一定形状和尺寸的 波浪形槽，再将与波浪形槽相吻合的扣合键（波浪键）嵌入槽内。 波浪键扣合工艺： (1)在零件上裂纹两端钻止裂孔； (2)确定零件裂纹处的波浪形槽的位置； (3)利用专用钻模板和手电钻加工出波形槽； (4)在键和键槽表面涂一层环氧树脂或无机粘接剂； (5)将波浪键嵌入波浪形槽中，并用手锤敲击波浪键使之充满槽腔。 2．波浪键——密封螺丝扣合法 波浪键——密封螺丝扣合法（强密扣合法）是在波浪键扣合法的基础上，再沿裂纹钻孔、攻丝 和旋入涂有胶粘剂的密封螺钉。所有密封螺钉彼此重叠，即当第一个密封螺钉装入后，钻削第二个 螺钉孔时，使其切入第一个螺钉，两个螺钉有0.5～1.5mm的重叠。这样在沿裂纹长度方向上形成一个“金属密封带”，起到防止裂纹渗漏的作用。 1-密封螺钉（或密封圆柱销）；2-波浪键；3-零件 3．加强块扣合法 加强块扣合法（加强扣合法）是在垂直于机件裂纹的方向上加工出一定形状、尺寸的键槽，再 把一个与键槽相吻合的高强度合金钢块做成的扣合键嵌人键槽内，铆击扣合键使之充满槽腔，拉紧 裂纹。再于加强钢块与机件交界处，嵌入圆柱销，要求圆柱销分布在钢块和机件上各半。 加强块扣合法用于承受高载荷的厚壁机件，通常使用处的壁厚超过45mm。加强块的形状各异， 有矩形、十字形和X形等，应根据机件和裂纹的情况合理选用。 4．热扣合法 热扣合法是利用金属材料热胀冷缩的特性修复零件裂纹的方法。 在垂直于机件裂纹的方向上加工出一定形状、尺寸的键槽，然后将一个形状相似但尺寸略小于 键槽的扣合键加热至一定温度后，放入零件裂纹处已加工好相应形状、尺寸的键槽内，当扣合键冷 却产生收缩时，将零件上裂纹拉紧形成一体，使零件恢复使用功能。 1-零件；2-裂纹；3-工字形扣合键 1)修理时，被修机件基本处于常温下，零件不容易变形； 2)修理后的机件能够保证足够的强度和良好的密封性等； 3)使用的设备和工艺极为简单（一般只需钻模扳、手电钻和铆钉枪等），操作灵活和快速，便于 原地(现场)修理； 但该法不适用于修复厚度在8mm以下的铸铁件及振动剧烈的工件。此外，修复效率较低。 教学重点： 手工电弧堆焊的操作方法和要领 教学难点： 铸铁件的冷焊工艺程序 焊补修理是利用焊接和堆焊工艺来修补裂纹和断裂的零件，修复严重磨损、烧蚀等零件的方法。 焊补修理的特点是： 修理成本低，效率高； 焊层与零件的结合强度高； 工艺成熟，适应性较广。 焊补修理法的主要缺点是： 焊接时温度较高，容易引起零件焊接处金相组织变化而产生应力和变形； 不宜修复精度零件。 焊接是通过加热或加压的方法，使两个金属件的原子间形成冶金结合，达到永久性连接的一种 工艺。 根据施焊时外界施加能量方式的不同，焊接分为熔焊和压焊： 熔焊是用加热的方法使两个金属面熔化并连接的工艺。根据加热的热源不同又可分为：气焊、 电弧焊、电渣焊、铝热焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等很多种。 压焊是用加压或同时加热和加压的方法使两个金属面熔化并连接的工艺。又可根据加压形式的 不同分为：接触焊、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊等。 修船厂和船舶上通常采用气焊和电弧焊修理损坏的零件。 二．堆焊 堆焊(build up by welding)是用熔化焊条或合金粉末的方法在零件磨损或腐蚀的表面上熔敷一层 或多层金属的工艺。 堆焊工艺适用于修补零件大面积磨损、腐蚀破坏； 补偿较大的尺寸偏差以恢复零件原有尺寸； 堆焊还可以在零件表面形成具有特殊性能的熔敷金属层； 堆焊层与基体结合强度较高，并且用于维修的费用低。 堆焊的缺点主要是：堆焊焊缝周围容易产生裂纹，修复零件的疲劳强度低于原件，零件易产生 变形等。 堆焊方法有手工电弧堆焊、氧－乙炔焰堆焊、埋弧堆焊、振动堆焊、等离子弧堆焊等。 为了保证堆焊修理的质量应注意以下几点： (1)堆焊前零件待修表面的清洁 应清除零件表面油污、锈痕等，使其露出金属光泽。 (2)零件预热 预热的温度需根据零件材料和焊条确定。 (3)选择焊条 根据零件材料和其对表面性能的要求选择合适的焊条。 (4)合理地焊接 堆焊时应采用分段多层堆焊法或逐步退焊法。 （5）焊后处理 零件堆焊后要进行低温退火处理以消除应力。 1．低碳钢零件的焊补 2．中碳钢、高碳钢零件的焊补 中、高碳钢零件含碳量较高，焊补时在焊缝周围很容易产生裂纹。 1)裂纹的种类及其产生原因 (1)热裂纹 (2)冷裂纹 (3)热应力裂纹 2)预防裂纹的措施 (1)预热 (2)选用合适的焊条 (3)合理采用焊接技术 (4)焊后热处理 铸铁件焊补时容易产生裂纹等缺陷主要原因： (1)铸铁的含碳量高、塑性差、对焊接件的冷却速度要求高。 (2)铸铁件在铸造时产生的气孔、砂眼等造成焊补缺陷。 (3)铸铁件中的磷、硫等杂质影响可焊性。 1．铸铁件冷焊法 铸铁件的冷焊工艺程序是： 1) 焊接部位清洁 2)钻止裂孔 3)开坡口 4)零件预热 5)选择焊条 6)选择焊条电流 7)选择电源极性 8)焊接操作 9)焊后处理 2．铸铁件的热焊法 铸铁件的热焊工艺程序是： 1)焊接部位清洁 清除零件焊接部位的油污、铁锈等杂质。 2)钻止裂孔、开坡口 在裂纹的两个末端各钻一个止裂孔，沿裂纹方向铲出一道坡口。 3)焊件加热 加热温度为600~650?。加热焊炬的火焰应调为中性或微碳化焰。 4)选择焊条、焊剂 选用合适的焊条和铸铁焊剂。铸铁焊剂作为铸铁热气焊的一种助熔剂，在 焊接过程中能除去熔池中的氧化物。 5)焊接操作。 6)焊后热处理 铸铁件热焊后应进行回火处理。以100?／h速度将工件加热至540~570?后， 保温3~6h，随炉以30~50?／h速度冷却至150~200?，再取出进行空冷。 教学重点：有机胶粘剂粘接工艺 教学难点：有机胶粘剂在船机上的应用 利用胶粘剂把损坏的零件重新连接成一个牢固的整体，使损坏的零件恢复使用功能的方法称粘 接修复。 船舶修理中应用的粘接剂按其物性可分为无机粘接剂和有机粘接剂两大类。 1．有机胶粘剂的种类 1)按原料来源分 有天然胶粘剂和合成胶粘剂 2)按粘接剂用途分 有结构胶粘剂和非结构胶粘剂。 3)按胶粘剂状态分 有液态胶粘剂和固体胶粘剂。 4)按胶粘剂热性能分 有热塑性胶粘剂和热固性胶粘剂。 2．有机粘接修复技术的特点 1)粘接力强、粘接强度较高； 2)粘接时温度低，固化收缩小； 3)胶缝具有耐腐蚀、耐磨和密封性能； 4)不受零件材料限制； 5)工艺简单，操作方便，成本很低； 6)胶粘剂不耐热； 7)抗冲击性能和抗老化性能差。 3．有机胶粘剂粘接工艺 1)有机胶粘剂的选用 选用胶粘剂应注意以下几点： (1)被粘接物的状况 (2)胶粘剂的性能特点 (3)根据粘接目的、受力情况和工作环境来选择胶粘剂 (4)粘接工艺实施的可能性、经济性与胶粘剂的来源等情况。 2)设计和制作粘接接头 3)粘接面处理 4)配制胶粘剂 5)涂胶、凉置 6)固化 7)质量检验与加工 4．有机胶粘剂在船机上的应用 1)用于修理损坏的船机零件 （1)修理松动的过盈配合件 （2)修理腐蚀损坏的零件 （3)修补裂纹和断裂的零件 2)用于船机装配工作 (1)主柴油机机座的安装 (2)桨与尾轴的装配 （3)用作密封垫片 1．无机胶粘剂 无机胶粘剂主要由硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、金属氧化物等物质组成。 无机胶粘剂大多是由固、液两相物质混合而成的一种粘性糊状物，且通常是水溶性的物质。 船机维修中常用氧化铜——磷酸铝无机胶。 氧化铜无机胶粘剂的特点是： 适用的温度范围较广，可在-183~950?使用； 耐湿、耐油、耐辐射、不易老化； 配制简单、使用方便、室温下即可固化、成本较低； 但耐酸、碱腐蚀性差、脆性大、不抗冲击。 氧化铜无机胶粘剂的特点是： (1)熔点较高 (2)具有较宽的温度范围和较高的热稳定性 (3)具有高绝缘性和耐油性 (4)不耐酸、碱，粘接强度较低，脆性较大。 2．无机粘接修复技术的特点 (1)毒性小，无公害，不燃烧； (2)适用温度范围广，最大可在－183~3000?范围内工作，耐热性能好； (3)套接、槽接粘接时粘接强度高，但不适宜平接粘接； (4)耐油、耐辐射，不易老化。但不耐酸、碱，耐水性差； (5)可在室温下固化，固化时基本不收缩，稍有膨胀； (6)脆性大，不抗冲击，粘接后的零件拆卸困难； (7)粘接工艺简单，使用方便、灵活。 教学重点：船机零件的研磨修复方法 教学难点：研磨时，研磨压力、时间、速度的控制 研磨是用研具和研磨粉从工件表面层磨去极细的金属屑，使工件具有准确的尺寸、形状和表面 粗糙度，这种对工件表面进行最后一道精修的工序叫做研磨。 1．研磨原理 研磨是将研磨剂均匀地涂在研具上，当受到零件或研具的压力后，部分研磨剂就嵌进研具内。 零件与研具在相对滑动或滚动的情况下，通过嵌入的研磨剂的微切削作用，在磨损表面进行磨削； 同时由于研磨剂的化学作用，在零件表面生成易被磨削的氧化膜，从而加速研磨过程。所以研磨加 工是机械、化学联合作用完成的精密加工。 1)研磨压力 研磨压力愈大，研磨掉的材料愈多，表面愈粗糙； 压力愈小，被磨掉的材料愈少，表面愈光洁。 2)研磨速度 速度过高，产生的热量较多，引起零件变形、表面加工痕迹明显等质量问题。 3)研磨时间 粗研时间取决于研磨剂的切削性能，为提高研磨效率，当研磨剂磨粒钝化，研磨效果差时应立 即更换研磨剂。 2．研磨膏 研磨膏或称研磨剂，是在研磨粉中加入油溶性或水溶性辅助材料制成的一种混合剂。 1)磨料 常分为粗、中、细三种。 粗研磨时选大号，半精或精磨时选小号。 磨料的研磨性能与其粒度、硬度和强度有关。 磨料的硬度是指磨料表面抵抗局部塑性变形的能力。 磨粒硬度越高，切削能力越强，研磨性能越好； 磨粒强度越高，切削力越强，寿命越高，研磨性也越好。 2)研磨膏 研磨膏分为油溶性和水溶性两大类。 油溶性研磨膏使用时需用航空汽油、煤油或机油等研磨液稀释。油溶性研磨膏可使加工表面获 得极高的粗糙度等级和精确尺寸。 水溶性研磨膏使用时需用水、甘油等研磨液稀释。研磨液需具有一定的粘度和稀释能力，以粘 吸磨料和使之均匀；具有较好的润滑和冷却能力，及具有化学活性和无腐蚀性，以加速研磨的化学 作用。 研磨分为粗研、半精研、精研三种。 3．研磨工具 研具有手工研具和机械研具。 按研具工作表面形状分为研磨平板、研磨尺、研磨盘、研磨棒、研磨套和研磨环等； 按研具的用途分为平面、外圆、内孔、锥面、球面，螺纹、齿轮等研具。 1．平面研磨修复 平面研磨是在平板上进行的。 研磨平板的尺寸由研磨件的形状和大小来决定。 研磨分为粗磨和精磨。粗磨在刻槽的平板上进行，精磨在光滑的平板上进行。 研磨前，先将零件加工表面和平板清洗干净，然后在平板上均匀涂一层薄的研磨剂。把工件需 要研磨的表面合在平板上，一般以旋转和直线移动相结合的方法，按8字形轨迹沿平板的全部表面进行研磨。研磨时，压力应均匀，以免工件过热变形。如果工件过热，就得停止研磨，等工件冷却 后再研磨。研磨一段时间后，将零件转动一定角度再继续研磨。一般圆形零件转120?，方形零件转90?，矩形零件转180?，目的是研磨均匀。 2．锥面的研磨 1)阀的研磨 2)柴油机进排气阀和油头针阀的研磨 (1)气阀研磨 研磨时是否先粗磨后细磨。 在阀的表面均匀涂一层研磨剂，装上气阀； 一方面用适当的力压紧，另一方面通过手柄将气阀左右旋转。 磨时应注意旋转数次之后，将气阀转到一个新的位置，以免研磨剂集中而将气阀磨得凹凸不平。 磨一段时间后，应将气阀取下擦净，重涂研磨剂再磨。 磨到阀面上有一圈黝黑色光圈和没有细小纹路为止； 把研磨剂用煤油洗净，再用机油研磨，使配合更加紧密。 (2)喷油嘴针阀研磨 针阀研磨主要是阀锥面研磨 应洗净擦好并在针阀导向柱表面涂上少许润滑油进行润滑，再在针阀阀锥面上均匀地点上几点 研磨剂，然后将针阀放入针阀体内，用手轻轻地压住，并进行旋转和轻轻地敲击，使锥形阀面互相 研磨。 随着阀面的磨出，再把针阀取出洗净后，用滑油进行研磨。 磨好的喷油嘴应经雾化试验，在正常启阀压力下，雾化良好不滴油。 教学重点：各种表面强化工艺的工艺方法和特点 教学难点：表面强化工艺的涂层或沉积层性质 零件的表面处理就是要使零件的工作表面经较理想的表面强化、处理工艺，大大提高零件的强 度、硬度、耐磨性和抗疲劳性。 冷作强化是利用金属的塑性特点，在一定条件下使金属表面在外力作用下产生塑性变形和表层 组织结构的改变而不破坏金属整体形状的加工法。 对某些重要零件，在堆焊、电镀修复后，需要进行—次冷加工表面强化处理。简称冷作强化。 冷作强化是使零件表层产生残余压应力。 常用的冷作强化方法有射丸、滚压及敲击等。 (一)滚压强化 滚压通常用来加工轴类零件的表面，但也可以用于内孔表面加工。 用很硬的滚子对零件表面滚压，使零件形成紧密的冷作硬化层，并降低零件的表面粗糙度，得 到强化表面。 (二)挤压强化 挤压强化是利用挤刀或钢球等挤压工具，对工件表面施加一定力，使其产生塑性变形，从而使 表层产生冷硬或残余应力，以提高其硬度和强度的加工工艺。 挤压强化往往只用于内孔加工。 (三)射丸强化 射丸有喷丸和抛丸两种形式 喷丸是用400～500kPa压力的压缩空气，将小铁丸高速喷向零件表面。 抛丸是用旋转的圆盘将小铁丸抛向零件的表面。 (四)敲击强化 零件的花键槽、焊缝、圆角更适宜用敲击强化。 (五)水流喷射强化 优点是： 喷射的覆盖性好，能获得均匀光滑的表面，且切削、磨削都不能再使水流喷射后的表面粗糙度 降低； 水流喷射引起的残余应力不像喷丸分布的那样深，数值也较小； 由喷水动能转化的热量能导致大量蒸汽的产生，喷射区域的表面温度与—般喷丸不—样，且成 本也比一般喷丸低。 (一)真空熔结的基本原理 是改变机械零件工作表面的成分与组织，从而得到能够满足耐磨、耐蚀等各种使用要求的物理 化学性能。 (二)真空熔结的形式 真空熔结方法有炉熔法、感应熔结法、装合熔结法和电子束或激光熔结法等四种。 1．炉熔法 在真空或氩气中以电阻元件为辐射加热源的炉中熔结。 炉熔法的优点是简便易行，适用于对各种形状金属部件进行高质量的涂层； 缺点是对基体有中等程度的热影响。 2．感应加热法 感应加热法是利用感应热对零件局部进行涂敷合金的局部强化处理的方法。 3．装盒熔结法 在元件合金基体上电镀一层金属，再浸涂熔结料浆，待干燥后悬置元件在一个盒子内，待盒内 充满氩气或抽成真空之后送入熔结炉中加热到—定温度进行熔结，形成表面熔结层的方法称为装盒 熔结法。 4．电子束或激光熔结法 利用能产生极高热流的电子束或激光这些高密度能源把已喷涂好的涂层进行处理，也可把带有 涂层合金粉的氩气流同高密度能源产生的能束一起打在基体表面上，形成合金涂料的熔池，扫描之 后，冷凝成结合牢固的合金涂层。 (三)真空熔结技术的功能与应用 真空熔结技术具有涂层、成型、钎接、封孔和修复五大功能。 用激光对材料表面进行改性的技术主要是利用脉冲激光器可获得极高的加热和冷却速度，改变 材料表面的化学成分和物理结构(包括相结构和显微结构)，获得某些其他方法难以得到，并具有独特性质的过饱和固溶体、亚稳相、超细化晶体结构、陶瓷化合物和非晶态等，有效地改善材料或零 件表面的力学和物理化学性质，开辟了材料表面强化的新领域，这些方法统称激光表面优化，也叫 激光表面处理。 1．激光的特性 （1）高亮度(高功率密度) （2）方向性好 （3）单色性和相干性好 2．激光表面处理的特点 （1）改性层有足够的厚度，适应工程需要 （2）结合状态良好 （3）高功率密度的激光，能量集中，适于进行局部表层处理，对零件整体热影响小 (4)工艺柔性大 (5)工艺操作简单，而且灵活 (6)无环境污染，噪声低，无辐射，无需介质，不会造成公害 电火花表面强化工艺是通过电火花的放电作用把—种导电材料涂敷熔渗到另一种导电材料的表 面，从而改变后者表面的性能。 电火花表面强化技术可用于零件的表面强化和磨损部位的修补。 电火花表面强化层的金相组织变化、强化层厚度、硬度及耐磨性、耐腐蚀性等均与电极材料、 工件材料及强化条件有关。 1．纳米材料与纳米技术 纳米（nm）是—种长度计量单位。1nm是lm的10亿分之一。 纳米材料是由无数超微粒子组成的聚合体。 可分为三类： 一是纳米微粒，指晶粒尺度为1～15nm的超微粒子； 二是纳米固体，是由大量超微粒子在保持新鲜表面的情况下，经过加压成型而获得的固体材料； 三是纳米薄膜，是直接依靠成膜机制，由在固体表面形成的纳米晶粒组成的膜层。 2．金属材料纳米表面技术的基本原理 金属材料表面上获得纳米结构表层有3种基本方式：表面涂层或沉积、表面自身纳米化和混合 方式。 1)表面涂层或沉积 这种材料的主要特征是：纳米结构表层内的晶粒大小比较均匀，表层与基体之间存在着明显的 界面，材料的外形尺寸与处理前相比有所增加。 2)表面自身纳米化 这种材料的主要特征：是晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大，纳米结构表层与基体之间不存在界面， 与处理前相比，材料的外形尺寸基本不变。 (1)表面机械加工处理法： 在外加裁荷的重复作用下，材料表面的粗晶组织通过不同方向产生的强烈塑性变形而逐渐细化 至纳米量级。 (2)非平衡热力学法： 将材料快速加热，使材料的表面达到熔化或相变温度，再进行急剧冷却，通过动力学控制来提 高成核率、抑制品粒长大速率，可以在材料的表面获得纳米晶组织。 3)混合方式 将纳米表面技术与化学处理相结合，在纳米结构表层形成时、或形成后，对材料进行化学处理， 在材料的表层形成与基体成分不同的固溶体或化合物。 3． 纳米表面工程与实用纳米表面技术 纳米表面工程是以纳米材料(或其他低维非平衡材料）和纳米加工技术为基础、通过特定的加工技术、组装方法，使材料表面纳米化、纳米结构化或功能化，从而使材料表面得以强化、改性，或 赋予表面新功能的系统工程。 目前实用的纳米表面技术有： ?纳米热喷涂技术。 ?纳米电刷镀技术。 ?纳米添加剂技术。 ?纳米固体润滑干膜技术。 （一）离子氮碳共渗 (二)电接触加热表面淬火 教学重点：目前再制造工程关键技术 教学难点：再制造工程的学科结构 再制造工程是以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标， 以先进表面技术、复合表面技术等多种高新技术和产业化生产为手段，以严格的产品质量管理和市 场管理模式为保证，对废旧产品进行修复和改造等一系列技术措施和工程活动的总称。 再制造工程是解决资源浪费、环境污染的一种有效方法和途径，是符合国家可持续发展战略的 一项系统工程。 再制造工程技术属绿色先进制造技术，是对先进制造技术的补充和发展。 狭义地说，再制造是产品报废后对其重新加工形成可用产品的过程，这种可用产品包括加工处 理后的原材料，也包括不破坏基本成型，经过再加工后性能良好的零部件。 广义地说，再制造是指产品设计、制造并投入使用后，为使其保持、恢复可用状态或加以重新 利用所采取的一系列技术措施或工程活动。 包括对产品的： (1)修复 (2)改装 (3)改进或改型 (4)回收利用 再制造的对象，即再制造中所指的“产品”或“资产”是广义的，它可以是设备、系统、设施， 也可以是其零部件、原材料；它既可以是硬件，也可以是软件。 再制造产品既包括质量与性能等同或高于原产品的复制品，也包括改造升级的换代产品。 再制造在产品寿命周期中的地位和作用可用图粗略地表示。 传统的产品寿命周期是“从研制到报废”，即产品使用到报废为止，其物流是一个开环系统。 理想的绿色产品寿命周期是“从研究到再生”，其物流是一个闭环系统。 废旧产品经分解、鉴定后可分为四类零部件： ?可继续使用的； ?通过再制造加工可修复或改进的； ?因目前无法修复或经济上不合算而通过再循环变成原材料的； ?目前只能做环保处理的。 再制造工程可概括为四个部分组成。 再制造工程的学科结构 1．表面技术和复合表面技术 表面技术和复合表面技术主要用来修复和强化废旧零件的失效表面，是实施再制造的主要技术。 它包括： ?对功能梯度材料(FGM)覆层的组成和结构进行优化；开发热喷涂、电刷镀、气相沉积等工艺制 备FGM覆层的技术；研究金属／金属间化合物／陶瓷等FGM涂层性能。 ?复合表面工程技术，即将两种或多种先进表面技术有机复合，利用它们之间的协同效应，获 得单一覆层技术无法获得的效果。 ?应用物理气相沉积、化学气相沉积和高能束辅助沉积在再制造毛坯上形成超硬膜。 ?研究隐身、热障、降噪、防滑和防辐射等特殊功能覆层的作用机理及制备技术；覆层与基体 之间的结合以及覆层功能的时效与失效。 2．再制造毛坯快速成形技术 利用原有废旧的零件作为再制造零件毛坯，根据离散／堆积成形原理，利用CAD零件模型所确定的几何信息，采用积分的原理和激光同轴扫描技术进行金属的熔融堆积，快速成形。 3．纳米涂层及纳米减摩自修复技术 纳米涂层及纳米表面自修复材料和技术是以纳米粉体材料为基础，通过特定的工艺手段，对固 体的表面进行强化、改性，或者赋予表面新功能，或者对损伤的表面进行自修复。 4．修复热处理技术 修复热处理技术是在允许受热变形范围内通过恢复内部显微组织结构来恢复零部件整体使用性 能。 5．应急快速维修技术 它包括： ?研究机械突发故障规律，建立应急维修专家系统。 ?开发适应于高低温、高负荷、强辐射等苛刻条件下使用的耐磨、防腐化学粘涂材料(复合型粘接剂、纳米粘接剂、特种功能粘接剂)； 研究粘结粘涂层的衰变性能； 研究快速固化机理和技术； 重点开发适用于突发损伤的粘接、冷焊、堵漏等应急快速抢修技术。 ?研究提高水上施工作业应急机动保障能力关键技术，开发通用化、小型化、标准化、智能化、 数字化的抢修配套工具和仪器。 6．过时产品的性能升级技术 为延长废旧产品及零部件的技术寿命和经济寿命，要适时对过时的产品进行技术改造，用高新 技术装备过时产品，实现技术升级。 过时产品的性能升级技术不仅包括通过再制造使产品强化、延寿的各种方法，而且包括产品使 用后的改装设计，特别是引进高新技术使产品性能升级的各种方法。 1．船机检修物料是如何进行分类的？ 2．船机设备在拆装时的拆装原则和拆装技术要点？ 3．如何进行柴油机管路系统的清洗工作？ 4．机加工修复工艺有哪几种基本方法？ 5．镀铬和镀铁工艺主要有哪些技术特点？ 6．金属扣合工艺主要有哪些技术特点？ 7．焊接修理工艺主要有哪些技术特点？ 8．粘接技术修复工艺主要有哪些技术特点？ 9．如何正确采用研磨工艺研磨零件？ 10．机械零件的表面强化工艺方法主要有哪些？ 11．什么是再制造工程技术？ 1．柴油机气缸盖、气缸套、活塞组件的检修 2．曲轴的检修 3．轴承的检修 4．精密偶件的检修 5．气阀的检修 6．重要螺栓的检修 1．能了解柴油机主要部件常见的失效形式、检测方法和修理方法。 2．能了解曲轴磨损、腐蚀、擦伤、断裂及其检修方法。 3．能了解轴承常见的失效形式、检修方法。 4．能了解精密偶件的失效形式、部位、检测与修理方法。 5．能了解气阀的损伤形式和检修方法。 6．能了解连杆螺栓、贯穿螺栓、底脚螺栓的损伤形式，检修要求和安装注意事项。 1．能正确地运用测量工具对缸套和活塞外圆进行测量并准确记录和分析。 2．能正确地测量活塞环天地间隙、搭口间隙并进行分析。 3．会正确地测量曲轴臂距差和分析影响臂距差的因素。 4．会正确地测量轴承间隙和检修调整。 5．能正确进行精密偶件的磨损检验。 1．现场教学 2．多媒体课件 3．实物演示 4。实训实验 教学重点：气缸套内圆表面磨损测量；活塞环过度磨损与检测；气缸盖裂纹的检修 教学难点：气缸盖、气缸套裂纹产生的原因分析 气缸盖常见的损坏形式有：缸盖底面和冷却面的裂纹、腐蚀，气阀座面和导套的磨损等。 一）气缸盖裂纹的检修 1．气缸盖的裂纹部位 气缸盖发生裂纹的部位常在缸盖底面和冷却水腔面。如图所示。 2．气缸盖裂纹产生的原因 根本原因是由热应力和机械应力周期作用产生的热疲劳、机械疲劳或高温疲劳引起的。 1）设计、结构上的原因 2）材料、工艺上的原因 3）装配质量的影响 4）操作管理上的原因 3．裂纹的检查 气缸盖裂纹的检查有两种情况： 一是装机后发生穿透性裂纹的判断； 二是新造或修理之前(即未装机)缸盖裂纹的检查。 1）装机缸盖发生穿透性裂纹的判断 柴油机运转中可根据气缸或活塞冷却水压力表指针波动或膨胀水柜水位上下波动判断零件 有无穿透性裂纹。 裂纹还会出现冷却水温升高 淡水消耗量增加 扫气箱有水流出 膨胀水柜的透气管有气泡冒出和冷却水中有油渍等现象。 2）新造、修理的气缸盖或怀疑有裂纹的气缸盖的检查 采用观察法进行粗检 采用无损探伤如渗透探伤、磁粉探伤、超声波探伤和水压试验法等进行精检 4．气缸盖裂纹的修理 气缸盖上发生穿透性裂纹或关键部位发生严重裂纹时，必须换新。 裂纹不太严重时,先进行无损探伤查明裂纹的部位、尺寸和深度等，然后再依此和缸盖材料、 结构选用以下不同的修理方法： 1）裂纹微小时采用锉刀、油石和风砂轮等工具打磨裂纹处予以消除，经无损探伤或水压试 验检验合格后继续使用 2）金属扣合法 3）焊补 4）镶套修理 5）胶粘剂修理 6）覆板修理 二）气缸盖气阀座面的检修 1．气阀座面磨损的检修 对于中、小型柴油机气阀与阀座互研后密封性的检查方法有以下几种： 1）在气阀锥面上用铅笔每隔3～5 mm画一条直线，然后将阀装入阀座，压住阀盘并转动90?。 取下气阀观察其上的铅笔线，若全部被擦掉，表明密封性良好，研磨质量高。 2）将气阀装入阀座，手动使之起落数次敲击阀座，若座面上呈现一连续光环，表明气阀与阀座 密封性良好。 3）将气阀装入阀座，在阀座坑内阀盘底面上倒入煤油，5 min后擦净煤油并迅速提起气阀，观察 配合面上有无渗入煤油，没有煤油渗漏，表明密封性良好。 2．气阀座面烧伤、腐蚀的检修 气缸套的常见损伤形式有：内圆工作表面的磨损、擦伤及拉缸；外圆面的穴蚀及裂纹等。 一）气缸套磨损检修 1．气缸套的磨损种类 1）磨料磨损 2）腐蚀磨损 3）粘着磨损 2．气缸套内圆表面磨损测量 1）测量部位 中、小型四冲程筒形活塞式柴油机参考以下四个位置进行缸套磨损测量： （1）当活塞位于上止点时，第一道活塞环对应的缸壁位置； （2）当活塞位于行程中点时，第一道活塞环对应的缸壁位置； （3）当活塞位于行程中点时，末道刮油环对应的缸壁位置； （4）当活塞位于下止点时，末道刮油环对应的缸壁位置。 还可以根据气缸套磨损规律在以下部位测量缸径： （1）活塞位于上止点时，第一道活塞环对应的缸壁位置； （2）第一道环分别在活塞行程的10％、50％和100%的位置； （3）第一道环在距气缸套下端5～10 mm的位置。 大型二冲程柴油机气缸套磨损测量部位一般在柴油机说明书中有明确规定，并有随机测量用的定 位样板。 2）测量、记录与计算 2．气缸套磨损的修复 1）气缸套轻微拉痕或擦伤 （1）轻微纵向拉痕(宽?0.2％D、深?0.05％D、数量?3条，D为缸径)可用砂纸或油石打磨。 （2）较轻擦伤(深度<0.5 mm)时可采用油石、锉刀或风砂轮等手工消除。 2) 气缸套较大拉痕、擦伤、磨台和过度磨损 （1）镗缸 （2）修理尺寸法 （3）恢复尺寸法 二）气缸套裂纹的检修 1．气缸套冷却侧裂纹 2．气缸套内圆表面裂纹 3．气缸套裂纹的修理 三）拉缸 拉缸是柴油机活塞组件与气缸套配合工作表面相互剧烈作用(产生干摩擦)，在工作表面上产生过 度磨损、拉毛、划痕、擦伤、裂纹或咬死的现象。 （1）柴油机运转声音不正常，发出“吭吭”声或“嗒嗒”声等； （2）柴油机转速下降乃至自动停车； （3）曲柄箱或扫气箱冒烟或着火； （4）排烟温度、冷却水温度和润滑油温度均显著升高； 1．柴油机拉缸种类 1）柴油机运转初期的磨合拉缸 2）柴油机运转中的拉缸 2．引起拉缸的原因 1）气缸套与活塞环工作表面的粗糙度及精度配合不当；或不均匀磨料磨损，使两者不能基本完 全吻合，引起过大的局部接触压力。 2）导板间隙过大，活塞运动装置对中不良，引起活塞和气缸套过度磨损并产生过热，使机件变 形增加，同时产生变形不均匀现象引起拉缸。 3）活塞组件与气缸套装配间隙过大、过小或分配不均都会导致拉缸。 4）气缸套发生变形。 5）活塞环折断。 6）柴油机操作管理不当等原因。 活塞的主要损坏形式有：外圆表面及环槽的磨损、裂纹和破裂、活塞顶部烧蚀等。 1．活塞外表面的磨损检测 1）活塞外表面磨损部位与检测 2）活塞外圆表面磨损的修复 2．活塞环槽的磨损检修 1）环槽磨损的原因 2）环槽磨损的测量与修复 （1）光车或磨削环槽端面，依加工后的修理尺寸配制相应加大尺寸的活塞环。 （2）光车环槽端面后镀铬或采用喷焊、堆焊后光车等工艺恢复环槽原有尺寸。 （3）环槽端面镶垫环恢复环槽原有尺寸，图7—12为环槽镶垫环法。 3．活塞裂纹的检修 1）活塞头部触火面裂纹 2）活塞冷却侧裂纹 4．活塞顶部烧蚀的检修 1）烧蚀原因 2）烧蚀测量和修复 活塞顶部烧蚀后，可采用以下措施修复： （1）改变活塞的安装位置 （2）焊补修理 （3）换新 1．活塞环过度磨损与检测 活塞环磨损可通过以下测量来判断： 1）搭口间隙测量 （1）测量前，先将活塞自缸中吊出，取下活塞环并清洁环和气缸； （2）将环依其在活塞上的顺序依次放入缸套下部磨损最小部位或缸套上部未磨损部位； （3）用塞尺依次测量各道活塞环的搭口间隙； （4）将测得的搭口间隙值与说明书或标准进行比较。 2）平面间隙测量 （1）大尺寸活塞环的平面间隙测量 （2）小尺寸活塞环的平面间隙测量 3）活塞环径向厚度测量 采用外径千分尺进行测量。 2．活塞环的折断 3．活塞环粘着 活塞环粘着(或称固着)，是环槽内油污和积炭堆积使活塞环不能自由运动的现象。它 4．活塞环弹力丧失 检查活塞环弹力的方法有以下几种： 1）测量环的自由开口 2）将自活塞上取下的活塞环清洁后，人为将其自由开口闭合或将其自由开口扩大一倍后再松开 3）将活塞环和气缸清洁后再将环装入气缸中，使环上下移动 4）对比法 1．活塞销的检测 1）活塞销的磨损测量 2）活塞销裂纹检测 （1）外观检查 （2）磁粉探伤 2．活塞销的修理 教学重点：气缸套内圆表面磨损测量方法 教学难点：测量过程中测量准确度确定 1．工具使用方法正确。测量方法正确。 2．量具的检验熟练，测量操作程序正确 3．工艺方法符合技术规范 4．测量数据记录正确 5．根据检查结论进行状态分析、结论正确 1．测量前的准备 1）按所要测量的缸径选用合适的可换量头 2）将百分表装到表杆上，使百分表指针有0.5 mm左右的读数。 3）调整外径千分尺 4）用内径量缸表测量调好缸径值的外径干分尺，转动百分表面使大指针对“0”，记下百分表小 指针的读数(再复查一下可换量头是否紧固)。 2．测量步骤 1）用右手握住内径量表表杆(握住表杆上胶木部位)，左手两指使表的定心架压在缸套壁面，使可换量头进入缸内。 ）将定心架放在要测量的部位，右手握住表杆前后稍作摆动。 3）测量值读数要根据大指针离开“0”位的格数和指针偏转方向来决定。 4）也可使装配好的内径量表进入缸套上部(活塞上止点以上未磨损过的部位)调“0”作为该缸磨 损量测量依据 5）测量时应注意以下几点： （1）不许用百分表、内径量表、千分尺测量粗糙表面； （2）使用内径量表或千分尺的过程中，要严防水、油和灰尘渗入表内； （3）在观察表的读数时，视线应与表盘相垂直。 3．气缸套内圆表面磨损的测量 1）测量部位 (1)当活塞位于上止点时，第一活塞环对应的缸壁位置； (2)当活塞位于行程中点时，第一道活塞环对应的缸壁位置； (3)当活塞位于行程中点时，最后一道刮油环对应的缸壁位置； (4)当活塞位于下止点时，最后一道刮油环对应的缸壁位置。 2）测量、记录与计算 依此数据计算出各横截面的圆度并求出最大圆度； 计算出首尾、左右两个纵截面的圆柱度并找出最大圆柱度； 计算出内径增量；确定两次测量的间隔时间以便计算出这一段时间内缸套的磨损率。 将计算出的最大圆度、最大圆柱度误差或最大内径增量与柴油机说明书或标准比较，以确定磨 损程度和修理方案。 教学重点：曲轴臂距差的测量；曲轴磨损的测量 教学难点：曲轴臂距差的状态分析 曲轴的主要损伤有：磨损、腐蚀、裂纹和断裂、红套滑移等。 1．轴颈磨损的检修 1）曲轴磨损的测量 （1）测量曲柄销直径步骤如下： ?将待测曲柄销转至上止点或下止点位置并进行清洁； ?按图所示的三个截面位置，测量每个截面内的垂直与水平方向的直径，并记录读数； ?计算每个截面的圆度误差和两个纵截面内的圆柱度误差，取其中最大值； ?查出标准值并与误差的最大值比较，作出磨损程度的判断。 （2）测量主轴直径 测量步骤如下： ?将l号缸曲柄销或待测主轴颈相邻任一曲柄销转至上止点位置； ?按图)所示的三个截面位置，测量每个截面内垂直和水平方向的直径。； ?计算各横截面的圆度误差和各纵截面的圆柱度误差； ?查出标准； ?取圆度误差和圆柱度误差的最大值与标准比较，作出磨损程度的判断。 2）曲轴磨损的修复 曲轴磨损后可在磨床或车床上进行机械加工，手工修锉或采用原位修复装置。 2．轴颈擦伤与腐蚀的检修 （1）轻微擦伤 采用麻绳或布条敷上细砂纸(0号或00号)缠于轴颈，人工往复拉动磨去伤痕， 如图7-19(c)所示。 （2）较浅伤痕 采用油石打磨消除伤痕后、再用砂纸打光，如图7-19(a)所示。 （3）较深伤痕 采用油光锉轻轻修锉，消除伤痕后再用砂纸打磨光，如图7-19(b)所示。 3．曲轴裂纹的修理 （1）裂纹较小时采用修磨除去裂纹 （2）裂纹较长、较深或在重要部位时应采取全部或局部换新曲轴的办法 （3）曲轴断裂则应更换新曲轴。 4．曲轴红套滑移的修理 1）曲轴红套 红套又称热套，是将要求过盈配合的轴和孔装配在一起的一种工艺。 2）曲轴红套滑移 组合式或半组合式曲轴的主轴颈与曲柄臂套合处相对位置发生错动的现象称为曲轴红套滑移。 3）曲轴红套滑移的检查 曲轴发生红套滑移时的征兆： 柴油机气缸正时不正，严重时有后燃、冒黑烟现象； 柴油机剧烈振动； 停车后再不能起动等。 4）曲轴红套滑移的修理 （1）滑移不严重时在港进行原地修理 （2）采用更换主轴颈和重新进行红套修复，使主轴颈与曲柄臂套合处恢复设计要求。 1．曲轴臂距差的概念 曲柄的两个曲柄臂之间的距离大小称为臂距值，用?表示，俗称拐档值。 曲柄销分别在上、下止点位置或左、右水平位置时，曲柄的臂距值之差称为臂距差，俗称拐档差， 用符号?表示。 ?=L一L ?=L一L ?上下—左右 式中：?、?一—分别为垂直平面、水平平面内的臂距值，mm； ?— L、L——分别为曲柄销在上、下止点位置时的臂距值，mm； 上下 L、L——分别为曲柄销在左、右水平位置时的臂距值，mm。 左右 同样，在水平平面内亦可得出： ?=L一L>0，即?=(+) —左右— ?=L一L0，为正值（+），上下上下,该曲柄通常称为下叉口。当曲柄的两个主轴承较高，曲轴轴线呈拱腰形或上弧线弯曲，即呈“,” 形时，L,L，如图中( b)所示。此时臂距差,=L-L,0，为负值（—），该曲柄通常称为上叉口。上下上下, 曲轴臂距差值的大小表明曲轴弯曲变形的程度；臂距差值的符号表明曲轴轴线弯曲变形的方向。 2．曲轴臂距差的测量和记录 1)测量点 测量曲轴臂距差常采用专门的量表——臂距表（即拐档表）。 曲轴臂距差测量点一般均设在距曲柄销轴线(S+D)／2处(S为活塞行程，D为主轴颈直径)。 2)测量条件与要求 (1)在柴油机冷态下进行测量 (2)夜间、清晨或阴雨天气时测量 (3)船舶装载条件相同的情况下测量 对测量的要求： (1)一次装表完成全部测量 (2)柴油机正车回转进行测量 3)测量与记录 (1)曲轴未装活塞运动装置 0:、90:、180:、270:四个位置的臂距值和记录读数。 (2)曲轴已装活塞运动装置 195:、270:、0:、90:、165:五个位置的臂距值和记录读数。 现场记录测量读数依所选用的基准有两种方式： 以曲柄销位置为准记录臂距值，并按a-b-c-d-e的顺序测量记录。 以臂距表位置为准记录臂距值，并按a-b-c-d-e的顺序测量记录。 4)曲轴臂距差标准 (1)柴油机说明书 (2)中国船级社标准 (3)中国修船标准 3．影响曲轴臂距差的因素 1)主轴承下瓦的不均匀磨损 2)机座变形和下沉 3)船舶装载的影响 4)活塞运动装置和爆发压力的影响 5)飞轮的影响 6)轴系连接误差的影响 教学重点：轴承间隙测量方法 教学难点：压铅法和比较法测量时的方法和步骤 1．轴瓦的过度磨损 造成轴瓦过度磨损的原因主要有： 1）润滑油状态不佳 2）安装调整不当 3）轴颈表面的粗糙度等级太低、几何形状误差过大和曲轴变形 4）柴油机起、停频繁和长时间超速、超负荷运转。 2．轴承合金的裂纹和剥落 造成轴瓦裂纹和剥落的原因主要与轴承受力、轴承合金性能及维护管理等因素有关。 3．轴瓦腐蚀与穴蚀 4．轴瓦烧熔 1．轴承间隙测量 1）塞尺法 2）压铅法 具体测量步骤如下： （1）拆去主轴承上盖和上瓦或拆去连杆大端轴承的下盖和下瓦。 （2）选直径为(1.5～2.0)?，长度为120?～150?轴颈弧长的铅丝2～3条，沿轴颈首、中、尾轴向位置周向安放铅丝，并用牛油粘住。 （3）装复主轴承上盖及上瓦，按要求上紧螺栓至规定位置，此时切勿盘车。 （4）打开轴承，取出铅丝，妥善保管并记下铅丝对应轴承的位置。 （5）用外径千分尺测量铅丝两端和中间的厚度值并做记录。 3)比较法 采用内、外径千分尺分别测量轴、孔的对应部位直径，此二直径之差即为轴承间隙 2． 轴瓦磨损量检测 3．轴瓦合金层脱壳检查 1．局部修刮 2．焊补 3．重新浇瓦 具有下列情况之一者，应熔去轴瓦上的合金，重新浇铸相同牌号的白合金。 (1) 轴瓦合金烧熔； (2) 轴瓦过度磨损不能保证轴承配合间隙的要求； (3) 轴瓦合金脱壳或大面积剥落； (4) 轴瓦龟裂严重，扩展到轴瓦端面或裂纹深及瓦壳。 教学重点：喷油设备的雾化试验及性能判断 教学难点：喷油设备滑动性试验检查方法掌握 1．柱塞一套筒偶件 1）圆柱配合面的过度磨损 2）柱塞工作表面的穴蚀 3）圆柱配合面上的拉痕及偶件咬死 2．出油阀一阀座偶件 3．针阀—针阀体偶件 1）圆柱配合面和锥面配合面的过度磨损 2）针阀体端面腐蚀 3）喷孔磨损与堵塞 1）密封性检验 （1）滑动试验法 （2）油液降压试验法 2）雾化试验 1．柱塞偶件的修复 1）尺寸选配法 2）修理尺寸法 3）镀铬修复 2．针阀偶件的修复 教学重点：气阀阀面的磨损检修；气阀阀面的烧伤和高温腐蚀的检修 教学难点：气阀阀杆的磨损检测；阀杆的弯曲变形检验 常见气阀的损伤有气阀阀盘锥面与阀杆的磨损、阀面的烧伤与高温腐蚀、阀盘与阀杆的裂纹及阀 杆的弯曲变形等。 1．气阀阀面的磨损检修 阀面磨损较轻时可进行阀与阀座的研磨使阀线恢复 阀面磨损严重时，可采用手工电弧焊进行堆焊后，再进行机加工修复。 2．阀杆磨损检修 气阀阀杆的磨损检测：可在平台上或车床上对气阀阀杆外圆进行测量，计算出阀杆的圆度误差和 圆柱度误差，并与标准比较。 可采用镀铬或镀铁工艺修复阀杆 也可以采用喷涂或喷焊工艺修复。 3．气阀阀面的烧伤和高温腐蚀的检修 气阀阀面烧穿出现边缘孔洞时应报废换新 出现麻点、腐蚀时可采用机械加工修复 采用电弧堆焊、喷涂或喷焊工艺修复 4．气阀阀盘和阀杆的断裂检修 阀盘与阀杆产生裂纹或断裂，应换新气阀 阀杆的弯曲变形可在平台或车床上用百分表检验 教学重点： 连杆螺栓的检测方法 教学难点： 连杆螺栓裂纹的检测 船用柴油机上的重要螺栓主要有：气缸盖螺栓、组合式活塞的连接螺栓、连杆螺栓、主轴承螺栓、 贯穿螺栓和底脚螺栓等。 连杆螺栓常见的损坏形式：螺纹的变形与损坏、螺栓拉长或形成颈缩、螺栓弯曲变形、裂纹、螺 栓与螺母配合松动等。 检修过程中，对连杆螺栓进行以下方面的检测： 1）外观检查 2）裂纹检验 3）测量螺栓长度 柴油机运转中容易发生贯穿螺栓松动、螺母锈死和螺栓伸长变形等缺陷。 底脚螺栓的作用是将机座固定在底座上，以抵抗柴油机运转中的剧烈振动、船舶航行中的猛烈摇 摆和防止机座位移。 固定机座的底脚螺栓的数量和分布取决于柴油机机座上的底脚螺栓孔的数量和布置。 要求全部底脚螺栓中的15%以上的螺栓采用紧配(定位)螺栓。 底脚螺栓(包括紧固螺栓和紧配螺栓)全部装好后，检查螺母和螺栓头的接合平面处有无间隙，用 0.05 mm塞尺应插不进。 上紧后，用小锤敲击螺栓，以检查底脚螺栓的上紧程度，以声音清脆为合格。 底脚螺栓松动将会使机座下面的垫铁磨损 松动的底脚螺栓应按要求上紧，损坏的螺栓应予以更换。 1．气缸盖常发生哪些损伤?产生这些损伤的主要原因是什么? 2．气缸盖产生裂纹后，可采用哪些方法进行修理? 3．气阀座损坏后，经常采用的修理方法有哪些? 4．气缸套磨损的原因是什么?有无规律? 5．某柴油机的气缸套下部发生严重磨损，试分析造成这种情况的原因。 6．什么是拉缸?试分析早期拉缸的原因，并由此提出防护措施。 7．怎样辨认缸套是否发生穴蚀?并说明其发生机理。 8．气缸套内圆工作表面在检修时应做哪些检查? 9．如何进行气缸套内圆表面磨损的测量? 10．缸套的过度磨损有何危害?对不同磨损程度的缸套可采取何种修理措施? 11．活塞环槽磨损的原因有哪些？磨损后如何进行修理？ 12．怎样测量和检查活塞环与气缸的间隙？其装配间隙和磨损极限值是多少？ 13．活塞组件各部分常见的故障有哪些？ 14．柴油机十字头轴承主要损坏的形式有哪些？产生这些损坏的原因是什么？ 15．影响柴油机臂距差变化的主要因素有哪些？怎样测量臂距差？ 16．造成主轴承磨损的原因有哪些？ 17．测量轴承间隙的方法有哪几种？各有什么特点？ 18．白合金轴承损伤后是否可以修复？用哪些方法修复？ 19．喷油器针阀磨损的主要原因是什么？ 20．对柱塞偶件有哪些修复方法？ 21．常见的气阀损伤形式有哪些？对气阀磨损检修方法有哪些？ 22．连杆螺栓常见的损坏形式有哪些？如何检测？ 1．常见轴类零件的检修 2．齿轮的检修 3．壳体的检修 1．能了解常见轴类零件的失效形式及检修方法。 2．能了解齿轮的失效形式、检修方法。 3．能了解壳体检修方法。 1．能正确进行短轴的校直。 2．能根据不同损伤形式，正确进行齿轮修复。 3．能正确进行泵壳和箱体裂纹的修补。 1．现场教学 2．多媒体课件 3．实物演示 教学重点：轴常见的失效形式；齿轮的检修方法 教学难点：齿轮热锻堆焊结合修复法工艺 1.轴的类型和功用 转动轴既传递转矩又承受弯矩，如变速箱中的轴 传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小 心轴则只承受弯矩而不传递转矩 按轴线的形状还可分为：直轴、曲轴和挠性钢丝轴等。 2.轴常见的失效形式 1）磨损 (1)粘着磨损：由于低速重载或高速运转以及润滑不良造成轴与轴承两表面的微凸体接触，引起 局部粘着、撕裂，有明显的粘着痕迹。 (2)磨粒磨损：当轴表面有较硬杂质落入时，容易引起轴表面产生条形沟槽刮痕。 (3)疲劳磨损：轴承受交变应力作用以及润滑不良时造成表面疲劳、剥落、压碎、凹坑。 (4)腐蚀磨损：轴面受氧化性、腐蚀性较强的气、液体作用、外载荷或振动作用下引起接触表面 产生微小滑动，滑动方向呈均细磨痕，或有小凹坑、伴有黑灰色、红褐色氧化物细颗粒、丝状磨损 物产生。 2）断裂 由于过载、交变应力、局部应力集中以及轴材料强度不够等引起轴疲劳断裂、脆性断裂或韧性断 裂。 3）弯曲变形 由于轴刚度不够、过载过量、轴系结构不合理、高温等原因，使材料强度降低，甚至发生蠕变而 导致轴弹性或塑性变形。 1.轴颈磨损的修复 1）镶套法 2）堆焊法 3）电镀或热喷涂 4）粘接修复 2．轴裂纹和断裂的修复 对承受载荷不大或不重要的轴，当径向裂纹不超过轴颈的10%时，可用焊补修复 对于轻微裂纹还可用粘接修复，先在裂纹处开槽，然后用环氧树脂填补和粘接，待固化后进行机 械加工。 对轴上有深度超过轴直径10%的裂纹或角度超过10?的扭转变形，且是受载很大或重要的轴， 应予以调换。 当载荷大或重要的轴出现折断时，应及时调换。 受力不大或不重要的轴，可用图所示的方法进行修复。 3．轴弯曲的修复 对弯曲量小于8/1000的轴，可用冷校法进行校正 当轴较粗而弯曲度较小时，也可用铜质捻棒冷打轴的凹部，使其表面延伸而校直。 对弯曲度较大的轴，则采用热校法进行校正。 1．齿轮折断 2．疲劳点蚀 3．齿面剥落 4．齿面胶合 5．齿面磨损 6．齿面塑性变形 1．调整换位法 2．栽齿修复法 3．镶齿修复法 4．堆焊修复法 1）齿轮局部堆焊 2）齿面多层堆焊 对于堆焊后的齿轮，要经过加工处理以后才能使用。最常用的加工方法有两种： （1）磨合法 （2）切削加工法 5．热锻堆焊结合修复法 工艺过程如下： 1.将齿轮外圆车掉1～1.5mm，除去渗碳层； 2.将齿轮加热至800～900?，置于压模进行锻压墩粗，用热锻将齿顶非工作部分金属挤压到工 作部分，恢复轮齿齿厚； 3.在轮齿顶部进行堆焊，满足齿高要求； 4.对修理部位进行重新机械加工和热处理工艺； 5.采用适当的方式进行检验，以确保修复质量。 6．金属涂敷法 此外，齿轮检修时还可以采用塑性变形法、真空扩散焊等工艺方法进行修复。 1．泵壳体腐蚀 造成泵壳体腐蚀的主要原因有： 1）泵在工作时，所输送液体工质具有腐蚀性； 2）泵内液体压力变化容易引起“汽蚀”现象； 3）液体高速流动对壳体进行进行冲刷，以及液体中的酸、氧等介质引起氧化反应或电化学腐蚀。 通常泵壳腐蚀可采取堆焊等方法进行修补。 2．裂纹 泵壳出现裂纹主要是因其受机械应力和热应力的作用而产生的 检查裂纹时可用手锤轻敲泵壳，用听响法来检查是否有破哑声出现并加以判断，也可用放大镜寻 找，或在可疑处浇上煤油，并涂以白粉进行渗透探伤，以便使裂纹清晰显露。 为了防止裂纹扩大，可在裂纹两端点上各钻一直径约3mm的孔，作为暂时性的处理； 裂纹出现在承压处，则应焊补或用塑料、环氧树脂修补。 泵体修理后应进行水压试验，试验压力应为工作压力的1.5倍， 5min内不得出现渗漏。 变速箱体的主要会出现的缺陷是箱体变形、裂纹、轴承孔磨损等。 造成这些缺陷的原因： 箱体在制造加工中出现的内应力和外载荷； 装配不好、间隙调整没按规定执行； 使用过程中的超载、超速、润滑不良等。 箱体上平面翘曲较小时，可将箱体倒置于研磨平台上进行修平； 翘曲较大，应用磨削或铣削加工修平，此时以孔的轴心线为基准找平，保证加工后的平面与轴心 线的平行度。 箱体有裂纹时，应进行焊补，但要尽量减少箱体的变形和产生白口组织。 箱体的轴承孔磨损可用修理尺寸法和镶套法修复。 套筒壁厚为7~8mm时，压入镶套后应再次镗孔，直至符合规定的标准和要求。 也可采用电镀、热喷涂或刷镀工艺进行修复。 1．轴发生磨损的类型有哪些？是什么原因造成的？ 2．如何对磨损的轴进行修复？ 3．对轴进行冷校正的方法有哪些？如何进行？ 4．齿轮的失效形式有哪些？各自是什么原因引起的？ 5．齿轮的检修方法有哪些？各自适用什么场合？ 6．简述齿轮进行热锻堆焊结合修复法的工艺过程？ 7．简述齿轮调整换位法的工艺过程？ 8．造成泵壳体腐蚀和裂纹的原因有哪些？如何修复？ 9．变速箱体的主要缺陷有哪些？是什么原因引起的？ 1．增压器的检修 2．轴系的检修 3．舵系的检修 1．能了解涡轮壳体腐蚀的检修、轴承检修。 2．能了解船舶轴系的种类、工作条件及故障。 3．能掌握轴系状态的检查方法。 4．能了解油、水润滑尾轴管装置的检修。 5．能了解舵的结构和检修工艺。 1．能正确进行增压器的校中。 2．能掌握增压器转子动平衡的具体操作要求。 3．能正确进行轴系状态的校中。 4．能正确进行尾轴承间隙检修调整。 5．能够对舵系进行磨损检测。 1．现场教学 2．多媒体课件 3．实物演示 教学重点：涡轮叶片的损伤和检修；压气机叶片的损伤和检修 教学难点：增压器转子平衡试验 1．涡轮壳体腐蚀部位 涡轮壳体内表面与废气直接接触而发生腐蚀，在排气壳的底部常发生腐蚀性烂穿。 2．壳体腐蚀原因 1)硫酸腐蚀 2)高速气流引起的腐蚀 3)冷却水腔腐蚀 3．壳体腐蚀的防止与修理 1)防止腐蚀的方法 防止涡轮端壳体腐蚀的方法： 采用提高冷却水进口温度防止硫酸腐蚀； 彻底清除涡轮端喷水清洗后的残水； 选用非冷却式增压器等。 2)修理 (1)壳体腐蚀后，其最小壁厚小于设计壁厚的50％，壳体冷却腔经l.5倍工作压力(不少于0.4MPa) 的水压试验，合格后可继续使用。 (2)壳体腐蚀后，局部最小壁厚大于设计壁厚的50％或破损时，允许焊补或用无机胶粘剂修补， 经1.5倍工作压力的水压试验合格后可继续使用。 (3)在海上航行时可采用螺钉固定薄铁板，并配合合成粘接剂进行应急处理。 气封的作用是防止压气机端的压缩空气和涡轮端废气的泄漏。 在检修中如果发现气封装置仅是顶部有波浪形变形的轻微缺陷，可用平嘴钳非常小心而仔细地 将其矫正。如果有比较严重的损伤，则必须换新密封带和压紧丝。 涡轮叶片和压气机叶片的损伤形式主要是：叶片变形、裂纹、断裂和腐蚀等。 1．涡轮叶片的损伤和检修 (1)涡轮叶片损伤原因 设计、加工或运转时振动等因素有关 是由于外来异物撞击引起的 (2)涡轮叶片的修理 变形较为轻微的叶片可用一般钳工工具将弯曲部分矫正后继续使用； 已产生裂纹或断裂时，只能换新； 在海上更换叶片不便时，可将断裂叶片取下，同时取下断叶对称位置的叶片，以保持增压器转 子的平衡，减少振动； 当叶片上的腐蚀深度小于0.2mm时，可用砂轮、砂布等修整打磨； 若腐蚀深度大于0.2mm时，则应报废换新。 2．压气机叶片的损伤和检修 (1)压气机叶片损伤原因 设计、加工有关 轴承磨损、吸气侧进入硬质脏物或增压器振动等原因的影响破坏了转子与壳体之间的正常间隙， 引起擦伤或撞击，使叶片擦伤、变形或裂纹 (2)压气机叶片的修理 若压气机叶片有轻微变形、擦伤，允许矫正修光。 有裂纹或断裂时，必须换新； 当在一个叶片的一侧面上腐蚀点直径不大于10 mm、深度在壁厚的10％以内，并少于3点时， 可以用手工修光； 两叶片间的流动平面上，腐蚀点直径不大于10mm、深度在0.5mm以内并少于6点的，可用手 工修光； 当腐蚀情况超过上述范围时，则应换新叶轮。 1．动平衡试验 增压器转子在下列情况应进行动平衡试验： (1)转子部件受机械损伤时； (2)转子轴及涡轮叶片经修理后； (3)涡轮叶片部分或全部更换后； (4)压气机叶轮及导风轮经修理或更换后。 2．动平衡指标 平衡精度是用来度量转子不平衡的程度。 平衡精度e就是转子重心相对于回转中心的距离，即偏心距或偏移量。 教学重点：螺旋桨桨叶缺陷的检修 教学难点：油润滑尾轴管装置的检修 船舶轴系(shafting)是从主机输出端法兰到螺旋桨间的轴和轴承等零部件的统称。 轴系连接主机和螺旋桨。承担着将主机发出的功率传递给螺旋桨，再将螺旋桨产生的轴向推力 传递给船体，推动船舶前进。 对于直接传动的推进系统的船舶轴系主要包括；推力轴(thrust shaft)和推力轴承、中间轴和中 间轴承、尾轴和尾轴承、螺旋桨以及其他附件等； 对于间接传动的推进系统的船舶轴系，除有上述传动轴和轴承外，还有离合器、弹性联轴器和 减速齿轮箱等部件。 对于民用商船来说，主要有单轴系和双轴系之分； 对于军用舰船来说，除单、双轴系外，还有采用多轴系的。 单轴系船舶的特点是：采用直接传动、传动损失小、结构简单可靠、便于操纵。 双轴系船舶的特点是：高速、机动性好和生命力强。但双轴系的结构复杂、配套设备多、修理 工作量大。 1．螺旋桨的修理 螺旋桨的缺陷主要发生在桨叶上 常见的缺陷形式有：桨叶的腐蚀、弯曲、裂纹、断裂和轴配合松动等 1）桨叶表面缺陷的检修 94 (1)A区内的缺陷一般不允许焊补修理。 (2)B区外观小缺陷应避免焊补。 (3)C区的缺陷通常允许焊补修理，焊补工艺应符合规定。 (4)不严重的穴蚀小孔及凹陷，在不便焊补时允许采用环氧树脂等胶粘剂涂补或采用金属喷涂， 使桨叶表面平整光顺。 (5)一般裂纹在限定条件下允许采用钻止裂孔作为临时处理措施。 螺旋桨在经过焊补修理后，还应进行焊后的处理： (1)焊补后如有明显的金属堆高处，则应进行磨光处理，采用目测观察和着色探伤检验焊补质量。 (2)如有呈线状分布和长度或深度大于3mm的缺陷应再次焊补修理。 (3)焊补后，除镍铝青铜材料外，其他材料的螺旋桨均应进行消除应力的退火处理。 2)螺旋桨呜音的检修 有些船舶在航行时，螺旋桨会发出有节奏的“嗡嗡嗡”的声音现象称之为螺旋桨鸣音。 消除螺旋桨呜音的办法是将桨叶随边0．4R以外的AB部分加厚、减薄或制成抗呜边缘。改变桨叶固有频率，避免共振，就可有效地消除了呜音。 3)桨叶变形的校正 (1)冷态校正 (2)热态校正 2．螺旋桨修理后的检验 1）螺旋桨螺距的检验 测量螺旋桨螺距时使用的量具是螺距规和直尺。 2)螺旋桨静平衡试验 钢质船舶的船轴(或称传动轴)包括：尾轴(螺旋桨轴)、中间轴和推力轴。 尾轴承受着螺旋桨的扭矩、振动、推力和重力的作用，另一方面又受到海水的腐蚀。 尾轴常见的损伤形式有：轴颈过度磨损、裂纹、腐蚀、轴套松动和键槽损坏等。 1．尾轴轴颈磨损的修理 检修时一般采用外径千分尺检测尾轴颈的椭圆度和圆柱度；用百分表测量轴颈和法兰的径向圆 跳动量。 尾轴轴颈磨损后可以采取光车修复，其最小工作轴颈可光车至非工作轴颈。 也可采用热喷涂金属层、镀铬、镀铁等工艺恢复尾轴轴颈尺寸。 小船或内河船舶可采用堆焊金属和镶钢套恢复轴颈尺寸。 2．尾轴裂纹的修理 尾轴上一般不允许有裂纹，发现尾轴裂纹应换新 对于局部的短小裂纹，可在两端钻止裂孔，当中挖去一部分，修光后可继续使用 尾轴上的裂纹不允许焊补修复，只有在验船师审查许可后方可使用 尾轴轴套上的裂纹不允许焊补只能换新。 3．尾轴腐蚀的修理 对于腐蚀轻微的尾轴，经清理检查后可继续使用； 尾轴锈蚀呈尖角状，应在仔细检查其深度和圆周后采取修锉或光车修复，经探伤检验合格后可 继续使用； 尾轴锥部车削使其尺寸变化较大时，可进行堆焊修复。 尾轴管(stern tube)装置是支承尾轴和螺旋桨、密封船体不使海水进入尾轴承和防止润滑油自尾 轴承溢出的设备。 一般由尾轴管本体、尾轴管衬套、尾轴承、密封装置及冷却、润滑系统等组成。 根据尾轴承润滑剂的不同，分为水润滑尾轴管和油润滑尾轴管装置。 96 a）水润滑尾轴管 b）油润滑尾轴管 1．水润滑尾轴管装置的检修 用水润滑的尾轴承，其轴承材料主要有铁梨木、桦木层压板、橡胶和尼龙和赛龙等。 铁梨木尾轴承的主要损坏形式是过度磨损、裂纹和开裂。铁梨木尾轴承过度磨损、尾轴承和尾 轴之间的间隙过大、铁梨木板条厚度减薄太多。 当铁梨木尾轴承间隙超过极限间隙，可按以下方法进行修理： 1）更换尾轴承铜套不调整尾轴承间隙。 2)在尾轴承下半瓦的板条与铜衬套之间垫入整张铜皮，以减少尾轴和尾轴承的间隙。 3)当板条磨损到极限厚度时，铁梨木板条应全部换新。 2．油润滑尾轴管装置的检修 白合金尾轴承的损伤形式有：过度磨损、擦伤、裂纹、剥落和烧熔等。 磨损超过极限值时，应重新浇铸白合金。对白合金尾轴承表面的轻微的擦痕，允许就地修光继 续使用。 尾轴密封装置检修后应进行油压试验，试验时不允许滑油有任何渗漏，但在试验时允许微动尾 轴。采用重力油柜润滑的尾轴密封装置在油压试验时，从泵油至回油起,3min之内不允许漏油。 1．中间轴和中间轴承 中间轴(intermediate shaft)位于主机曲轴(或推力轴)与尾轴之间，担负着传递主机动力的作用。 中间轴承的作用是用来支承中间轴和使轴系绕固定的轴线回转。 每根中间轴都安装在一个中间轴承上。 目前绝大多数中间轴承都采用白合金滑动轴承。 2．中间轴和中间轴承的检修 中间轴承间隙超过极限值，或白合金厚度小于极限值时，应当重新浇铸白合金。 中间轴承白合金层工作表面上有裂纹、擦痕及剥落等缺陷应修复或重新浇铸白合金。 如果超过规定值时必须光车轴颈工作表面。 海船中间轴轴颈允许采用堆焊的办法加大轴颈，内河船允许用包钢套的办法加大轴颈。 中间轴的表面上出现裂纹，修理时应征求验船部门的同意方可采用电焊修理。 教学重点：舵承和舵杆的检修 教学难点：舵系在拆卸前的检查工作 船舶舵系是实现船舶转向、调头、直航等操纵的船舶航向控制装置。 舵系组成主要包括：运动部件——舵叶、舵杆和舵销等；固定件——舵杆轴承(上、下舵承)、舵 销轴承、舵轴等。 舵系又分单舵系和双舵系两种。远洋与近海商船上多采用单舵系，通常安置在船尾的船中纵剖 面的位置上；客船、军舰及有的内河船舶采用双桨、双舵。 舵的种类很多，主要有以下几种： 1)按舵的旋转轴线位置分为平衡舵、半平衡舵和不平衡舵 (1)平衡舵 (2)半平衡舵 (3)不平衡舵 a）平衡舵；b）半平衡舵；c）不平衡舵 1-上舵承2-下舵承3-舵底托4-舵座5-舵叶舵钮6-尾柱舵钮7-舵梢8-尾柱 2)按舵叶截面形状分：平板型舵和流线型舵 3)按舵与船体的连接方式分：悬挂舵、半悬挂舵、多支承舵、双支承舵和穿心舵轴平衡舵。 目前在有尾柱的大型船舶上较为广泛采用的是穿心舵轴平衡舵。 穿心舵轴平衡舵叶在舵杆转动轴线两侧非对称分布，舵叶上端面与舵杆用法兰连接。 穿心舵轴平衡舵具有结构简单、舵效高和便于修造等特点。 船舶进坞后，舵系拆卸前应先进行全面勘验，以确定舵系损坏情况、修理内容和范围，并作为 修后验收的依据。 通常拆卸前的检查包括： 外观检查 观察舵叶和舵杆有无弯曲、扭转变形；自船尾面向船头目测舵角指在零位时舵叶是 否居中；密封装置有无损坏等。 间隙测量 舵杆与上舵承、舵轴与铁梨木舵承的配合间隙；舵销轴与舵销承的间隙；舵叶舵钮 与尾柱舵钮的平面间隙等。 舵系在实际运转中一般会产生以下故障： (1)舵沉重，转舵不灵敏 (2)转舵时有异常的撞击声音 (3)转舵舵角不准，正舵时舵角不在零位 (4)操舵轻松，航向失控 (5)舵系振动 1．舵承的检修 当舵杆(舵轴或舵销)与舵承的配合间隙超过极限值时，要检查舵杆(或舵轴、舵销)的磨损情况和舵承的磨损情况，必要时应换新舵承。 上舵承一般为双列向心球面滚动轴承或平面止推滚动轴承。当轴承发生锈蚀、剥蚀、护圈破裂； 滚珠(滚柱)严重磨损或破碎、转动不灵活时，均应予以换新。 衬套式中间舵承常常由于轴承工作表面严重磨损使衬套厚度过分减薄，或者使舵承配合间隙过 大。当衬套厚度或间隙超过极限值时应换新衬套或光车衬套并在内表面拉槽浇铸白合金后继续使用。 当中间舵承衬套与本体配合松动时，应进行修理或换新衬套。在修理时可采用涂粘结剂的办法 进行粘结装配。 2．舵杆的检修 1)舵杆的磨损检修 舵杆在经多次光车修理后，直径仍应大于非工作轴颈，否则要换新或采用不锈钢焊条进行堆焊 修理。但大面积堆焊修补时应注意退火以消除内应力。舵杆(舵轴或舵销)工作轴颈有铜保护套时，如铜套磨损后其厚度超过规定极限厚度时，也应予以换新。 2)舵杆弯曲和扭转的检修 舵杆的弯曲变形是用弯曲处的径向圆跳动量误差来衡量的。 舵杆产生扭转变形后必须仔细检查发生扭转变形的部位有无裂纹损伤和弯曲。 3)舵杆裂纹的检修 舵杆上有2～3条细小纵向裂纹时，可用手工修理继续使用； 纵向裂纹长度不超过轴颈1／4公称直径，数量不超过3条且不在同一母线上，裂纹深度不超过5％公称直径时，可经焊补修理后使用。 在舵杆轴颈上不允许有任何横向裂纹存在。 大面积堆焊，修复前、后应进行预热和退火处理。 1. 增压器涡轮壳体发生腐蚀的原因有哪些？主要腐蚀发生在壳体的什么部位？ 2.叶片的损伤形式有哪些？如何对叶片进行修理？ 3.引起增压器振动的原因有哪些？如何进行检修？ 4.对增压器进行校中时要测量哪些间隙？如何测量？ 5.对回转件进行平衡试验的目的是什么？有哪些类型？怎样进行实验？ 6.涡轮增压器轴承烧蚀的原因是什么？ 7.简述船舶轴系的工作条件，容易发生哪些方面的故障？ 8.如何对船轴进行裂纹和磨损检修？ 9. 尾轴承的类型有哪些？各有何特点？ 10. 铁梨木尾轴承的损坏形式有哪些？如何测量轴承间隙和检修？