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第八章 机器设备寿命估算

第一节　概述

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。

分为自然寿命、技术寿命和经济寿命。

第二节　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

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。

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)。

1.初期磨损阶段(第Ⅰ阶段)：

初期磨损阶段，也就是我们通常所说的磨合期。

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)：

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)：

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： s=s_min+t(s₀-s_min)/ Δt₁ 　(8-1)

式中：S-配合间隙;

s_min——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;

Δt₁——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： s=s₀+(t-Δt₁)tgα 　(8-2)

tgα——磨损强度，决定磨损速度。

注意：(1) 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。

(2)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： s=s₀+t×tgα 　(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(重点)

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)

T≈Δt₂+(s_max-s₀)/tga=Δs_max/tgα (8-5)

(四)磨损率

磨损率是指实际磨损量和极限磨损量之比。用αm表示。

α_m=(s-s₀)/(s_max-s₀)=Δs/Δs_max (8-6)

式中：α_m——磨损率;

Δs——实际磨损量。

三、剩余磨损寿命的计算(重点)

T≈Δt₂=(s_max-s₀)/ tgα=Δs_max/ tgα

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