第六章机器设备寿命估算..doc

第六章机器设备寿命估算 [重点内容] 2005年前一直有综合题。1.选择题主要在第三节 2.计算题 包括磨损寿命的计算、疲劳寿命的计算，轴的强度的校核，迈因纳定理和帕利斯公式的应用等。 计算题不难，只是要记住公式。  机器设备的寿命是指设备从开始使用到被淘汰的整个时间过程。 原因:可能是由于自然磨损使得设备不能正常工作，或技术进步使得设备功能落后，或经济上不合理处等。因此，分为自然寿命、技术寿命和经济寿命。  所谓自然寿命，也叫物理寿命、使用寿命，就是设备在规定的使用条件下，从投入使用到因为物质损耗而报废所经历的时间。它受有形磨损的影响，这是自然寿命。  技术寿命是设备从投入使用到因为技术落后而被淘汰所经历的时间。第Ⅱ种无形磨损可以缩短设备的技术寿命，而对设备进行技术改造可以延长其技术寿命。  经济寿命，是指设备从投入使用到因继续使用不经济而退出使用所经历的时间。经济寿命受到有形磨损和无形磨损的共同影响。  第一节 磨损寿命 这一节重点掌握典型的磨损过程、磨损方程和磨损寿命的计算。  一、 磨损的基本概念这里的磨损是指固体相对运动时，在摩擦的作用下，摩擦面上的物质不断耗损的现象。主要针对第Ⅰ种有形磨损。主要就是由于使用而发生的实物形态的磨损，它发生在具有相对运动的零部件之间，比如：轴和轴承之间、齿轮牙齿的磨损、机床的导轨。 磨损的原因：一是相对运动，二是摩擦，其影响后果是破坏了零部件配合尺寸和强度，当磨损量超过允许极限的时候，会导致设备的失效。  二、典型的磨损过程（一）正常的磨损过程分为三个阶段：即初期磨损阶段（第Ⅰ阶段）、正常磨损阶段（第Ⅱ阶段）和急剧磨损阶段（第Ⅲ阶段）。 图6-1 其中S是轴和孔之间的间隙。 初期磨损阶段（第Ⅰ阶段）：（1）这一段是从o1到A，这是初期磨损阶段，也就是我们通常所说的磨合期。刚开始时，轴和孔之间的间隙是o o1，即Smin，到达A点时，成为S0，磨损是S0-Smin，时间是△t1。（2）特点：零部件表面的宏观几何形状和微观几何尺寸都发生明显变化，磨损速度很快。 2.正常磨损阶段（第 Ⅱ 阶段）： （1）这个阶段从A点到B点，对应的时间是△t2。 （2）特点：磨损进入正常期，磨损速度比以前要缓慢，磨损情况比较稳定，磨损量随时间均匀的增加，二者成为线性关系，或者是成正比例关系，也就是说曲线中的AB段是一条斜直线。 3.急剧磨损阶段（第Ⅲ阶段）： （1）就是B点以后的阶段。 （2）特点：由于零部件已经达到它的使用寿命而继续使用，破坏了正常磨损关系，于是磨损速度大大加快，磨损量急剧上升，造成机器设备的精度、技术性能和生产效率明显下降。 由设备磨损规律的分析可知： 1.如果设备使用合理，加强维护，可以延长设备正常使用阶段的期限，保证加工质量并提高经济效益。 2.对设备应该进行定期检查。为了避免使设备遭到破坏，在进入第三阶段之前就进行修理，不是等到发生急剧磨损后才修理。 3.机器设备在第二阶段的磨损与时间或加工零件的数量成正比，因此设备的磨损可通过试验或统计分析方法，计算出正常条件下的磨损率和使用寿命。 （二）磨损方程 磨损方程把磨损量和时间的关系用函数关系定量的表示出来。 1、第Ⅰ阶段磨损方程。 （1）特点：时间很短，磨损快。一般将曲线简化为直线； （2）方程： （8-1） 式中：S－配合间隙； Smin－最小配合间隙，也就是初始间隙；S0——第Ⅰ阶段结束时的配合间隙；△t1－第Ⅰ阶段磨损时间。 2、第Ⅱ阶段磨损方程。 （1）第Ⅱ阶段所对应的磨损曲线AB段基本上为一条直线。 （2）对应的磨损曲线方程式为：（8-2） Smax最大磨损极限； △t 2第二阶段磨损时间。注意：（1）Smax叫做最大配合间隙更合适一些，就是磨损到正常寿命结束的时候，最大的间隙是多少。最大磨损极限应该是：S max -Smin。（2）tgα，就是直线的斜率叫做磨损强度，它等于单位时间磨损的厚度，所以磨损强度越大，表明材料耐磨性越差。 零件进入急剧磨损阶段后，就不能正常使用，必须进行修复或者更换，所以没有第三阶段的磨损方程。 3、简化的磨损方程。 方程：（8-3） 由于第一阶段，也就是初期磨损阶段，这段时间很短，如果将其忽略不计，于是就得到了这个简化的磨损方程。 （三）磨损寿命 1、设备的正常寿命 T 是第一阶段和第二阶段时间之和。 T=△t 1+△t2 （8-4）2、简化后  （8-5） 式中：△s max——最大允许磨损量。（四）磨损率磨损率是指实际磨损量和极限磨损量之比。用 表示。（8-6） 式中：——磨损率；——实际磨损量。  三、剩余磨损寿命的计算 [例1]已知磨损