機(jī)械系統(tǒng)中的故障來源及降低故障的技巧

是什么導(dǎo)致機(jī)械故障？了解任何機(jī)械組件中的三個(gè)主要故障點(diǎn)來源以及將故障降至最低的一些技巧。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)容易出現(xiàn)需要定期維護(hù)的問題。如果維護(hù)得當(dāng)，有時(shí)可以避免昂貴的維修費(fèi)用。大多數(shù)預(yù)防性維護(hù)類型都圍繞著盡量減少三種不同的機(jī)械故障來源，包括熱、振動(dòng)和濕氣。

如果維護(hù)得當(dāng)，工業(yè)機(jī)器通常以可靠性和壽命長而著稱。幾十年前機(jī)器的機(jī)械部件仍處于原始工作狀態(tài)的情況并不少見，即使電氣控制已更新和修改。

但是，關(guān)鍵不僅是維護(hù)，而且是適當(dāng)?shù)木S護(hù)。許多機(jī)器都有全面的維護(hù)清單，如果遵循這些清單，就會(huì)取得成功。如果機(jī)器是舊的或者可能是多余的購買，那么這些維護(hù)文件可能根本不存在。

如果是這種情況，則必須知道要維護(hù)什么以及要監(jiān)視哪些可能指向故障點(diǎn)的屬性，從而有足夠的時(shí)間安排適當(dāng)?shù)木S護(hù)。

要設(shè)計(jì)維護(hù)程序，重要的是要了解任何機(jī)械裝配中的三個(gè)主要故障點(diǎn)來源。這三個(gè)來源是振動(dòng)、熱量和濕度。

某些環(huán)境可能比其他環(huán)境更快地導(dǎo)致這些區(qū)域的故障，但不變的一點(diǎn)是，如果您希望設(shè)備能夠持續(xù)使用，則必須始終考慮適當(dāng)?shù)木S護(hù)。有句話說，“計(jì)劃您的設(shè)備維護(hù)，否則您的設(shè)備會(huì)為您計(jì)劃?！?不要等待昂貴的停機(jī)時(shí)間。

振動(dòng)

振動(dòng)是設(shè)備的過度重復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果有東西移動(dòng)，幾乎不可能消除所有振動(dòng)，所以你能做的最好的事情就是盡量減少它。由振動(dòng)引起的問題稱為“疲勞”。這是一個(gè)材料失效術(shù)語，意思是隨著時(shí)間的推移，由于小應(yīng)力復(fù)合而導(dǎo)致的裂縫或斷裂，例如一遍又一遍地彎曲回形針直到它斷裂。

如果在正確的參數(shù)范圍內(nèi)操作，任何機(jī)器都應(yīng)該能夠承受少量的振動(dòng)并可以使用數(shù)年。

一些設(shè)備（想象一下碎石機(jī)）自然會(huì)假設(shè)工作環(huán)境更惡劣，這些元件將比經(jīng)過精心調(diào)校的 6 軸機(jī)械臂的關(guān)節(jié)承受更多的振動(dòng)。

當(dāng)電機(jī)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)通過某個(gè)關(guān)節(jié)傳遞到組件的其余部分時(shí)，就會(huì)發(fā)生振動(dòng)。它不僅浪費(fèi)能源，而且會(huì)損壞設(shè)備。采用適當(dāng)?shù)妮S承將旋轉(zhuǎn)元件與其周圍的框架隔離。

有兩個(gè)問題可能會(huì)困擾軸承，具體取決于它是潤滑的還是干燥的。如果軸承涂有油脂，則故障可能源于灰塵或水污染物進(jìn)入密封不良的軸承。如果潤滑脂運(yùn)行得太少或變舊，它會(huì)變干并導(dǎo)致進(jìn)一步的振動(dòng)。

另一方面，如果軸承沒有潤滑脂（通常稱為“襯套”），則它依賴于滑動(dòng)而不是軸承的滾珠或滾子。即使是大多數(shù)襯套也確實(shí)有油性表面，但它們僅依靠減少摩擦 - 但無論如何都要減少摩擦。

如果這些開始失效，那是由于兩個(gè)表面相互磨損。此時(shí)，材料已被去除，再多的油脂或油也無法修復(fù)表面。作為解決方案，只有更換就足夠了。

對(duì)于任一類型的軸承或襯套，請(qǐng)參閱制造商的維護(hù)計(jì)劃，以確保將振動(dòng)降至最低，并最大限度地延長設(shè)備壽命。

熱

如果您經(jīng)歷過過度振動(dòng)的設(shè)備，那么您很可能遇到過這種故障因素 - 熱量。幾乎每一個(gè)運(yùn)動(dòng)、摩擦點(diǎn)和電流都會(huì)增加熱量。當(dāng)熱能在系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)被浪費(fèi)時(shí)，額外的能量將進(jìn)一步增加系統(tǒng)的負(fù)荷。

功耗的緩慢增加可能表明系統(tǒng)中某個(gè)點(diǎn)的損耗增加。如果您想找到故障，您幾乎總是可以將其追溯到熱損失以指向可疑區(qū)域。

熱問題可能是一個(gè)級(jí)聯(lián)問題，這使得它們特別危險(xiǎn)。當(dāng)金屬因摩擦而升溫時(shí)，它會(huì)膨脹，進(jìn)一步增加摩擦。這反過來又增加了熱量，并且循環(huán)繼續(xù)直到失敗。

顯示特定機(jī)械故障情況的熱像儀。圖片由FLIR 系統(tǒng)提供。

在電氣系統(tǒng)中，熱量會(huì)導(dǎo)致電阻，增加系統(tǒng)的電壓損失，從而導(dǎo)致移動(dòng)負(fù)載的電流增加，再次級(jí)聯(lián)熱效應(yīng)。

擁有紅外溫度計(jì)甚至熱像儀通常很有用，以幫助查明系統(tǒng)中出現(xiàn)過熱的區(qū)域。

濕度和水分

過早失效的最終罪魁禍?zhǔn)滓部赡軐?dǎo)致其他領(lǐng)域的負(fù)面影響。眾所周知，電路不能很好地與濕氣一起工作，但機(jī)械部件也不能。

金屬上最容易受潮的跡象是表面有一層薄薄的銹跡或氧化層。僅此一項(xiàng)可能不是災(zāi)難性的失敗。我保證你的車架現(xiàn)在有些地方生銹了，但它仍然可以存活。如果沒有適當(dāng)?shù)馗稍锖颓鍧?，生銹可能會(huì)變成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺陷。

如果發(fā)生運(yùn)動(dòng)，生銹會(huì)導(dǎo)致表面缺陷，從而增加振動(dòng)和摩擦 - 從這個(gè)意義上說，濕度會(huì)導(dǎo)致熱量和振動(dòng)挑戰(zhàn)。

生銹很難修復(fù)，因此通過空調(diào)和加熱系統(tǒng)控制溫度和濕度來維持適當(dāng)?shù)沫h(huán)境至關(guān)重要。首先，始終參考正確的維護(hù)計(jì)劃。在繁忙的日常工作場(chǎng)所中很容易忽視這一點(diǎn)，但考慮您是否可能在計(jì)劃外的時(shí)間發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械故障仍然很重要。

在大多數(shù)行業(yè)中，這將導(dǎo)致巨大的損失，因此采用或制定合理的機(jī)械組件預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃是有意義的。