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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，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)。

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=smin+t(s0-smin) Δt1 　(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;

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

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=(smax-s0)/ tgα=Δsmax/ 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。

αm=(s-s0)/(smax-s0)= Δs/Δsmax (8-6)

式中：αm——磨损率;

Δs——实际磨损量。

三、剩余磨损寿命的计算

T≈Δt2=(smax-s0)/ tgα=Δsmax/ tgα

[例1]已知磨损强度为每年0.5 mm ，设备运行三年后，磨损率为1/4，计算设备的剩余寿命和极限磨损量。

解：总寿命为：12年

剩余寿命为： 12 – 3 = 9 年

实际磨损量为：3 × 0 . 5 = 1.5 mm

极限磨损量为：12 × 0 . 5 = 6 mm

[例2]某起重机卷筒的主要损耗形式是钢丝绳与卷筒摩擦对卷筒的磨损。该卷筒原始壁厚为20mm，现在壁厚为18.5mm。根据起重机卷筒的报废标准，筒壁的最大磨损允许极限是原筒壁厚度的20% 。该起重机已运行4年，试估算卷筒的剩余磨损寿命和磨损率。

解：

(1)卷筒的极限磨损量4mm

(2)卷筒的实际磨损量1.5mm

(3)磨损强度tgα=Δs/Δt=0.375

(4)剩余寿命6.67年

(5)磨损率0.375

【例题1•单选题】下列关于设备磨损的说法中，正确的是( )。(2006)

A.设备在使用初期，零部件表面的粗糙度比较小，在使用过程中随着磨损而逐渐增大

B.设备的正常磨损寿命是指正常磨损阶段的磨损寿命，即第II阶段的磨损寿命

C.设备在进入急剧磨损阶段后，应开始考虑安排修理

D.材料的磨损强度数值越大，材料的耐磨性越差

答案：D

答案解析： A，设备在使用初期，零部件表面的粗糙度比较小，在使用过程中随着磨损而逐渐增大，粗糙度应该是随着磨损而逐渐变小的;B，设备的正常磨损寿命应该是第一阶段和第二阶段之和;C，设备应该是在进入急剧磨损阶段前，就要进行修理，以免使设备遭到破坏。

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