机械系统中的故障来源及降低故障的技巧

是什么导致机械故障？了解任何机械组件中的三个主要故障点来源以及将故障降至最低的一些技巧。

机械运动系统容易出现需要定期维护的问题。如果维护得当，有时可以避免昂贵的维修费用。大多数预防性维护类型都围绕着尽量减少三种不同的机械故障来源，包括热、振动和湿气。

如果维护得当，工业机器通常以可靠性和寿命长而著称。几十年前机器的机械部件仍处于原始工作状态的情况并不少见，即使电气控制已更新和修改。

但是，关键不仅是维护，而且是适当的维护。许多机器都有全面的维护清单，如果遵循这些清单，就会取得成功。如果机器是旧的或者可能是多余的购买，那么这些维护文件可能根本不存在。

如果是这种情况，则必须知道要维护什么以及要监视哪些可能指向故障点的属性，从而有足够的时间安排适当的维护。

要设计维护程序，重要的是要了解任何机械装配中的三个主要故障点来源。这三个来源是振动、热量和湿度。

某些环境可能比其他环境更快地导致这些区域的故障，但不变的一点是，如果您希望设备能够持续使用，则必须始终考虑适当的维护。有句话说，“计划您的设备维护，否则您的设备会为您计划。” 不要等待昂贵的停机时间。

振动

振动是设备的过度重复运动。如果有东西移动，几乎不可能消除所有振动，所以你能做的最好的事情就是尽量减少它。由振动引起的问题称为“疲劳”。这是一个材料失效术语，意思是随着时间的推移，由于小应力复合而导致的裂缝或断裂，例如一遍又一遍地弯曲回形针直到它断裂。

如果在正确的参数范围内操作，任何机器都应该能够承受少量的振动并可以使用数年。

一些设备（想象一下碎石机）自然会假设工作环境更恶劣，这些元件将比经过精心调校的 6 轴机械臂的关节承受更多的振动。

当电机的循环运动通过某个关节传递到组件的其余部分时，就会发生振动。它不仅浪费能源，而且会损坏设备。采用适当的轴承将旋转元件与其周围的框架隔离。

有两个问题可能会困扰轴承，具体取决于它是润滑的还是干燥的。如果轴承涂有油脂，则故障可能源于灰尘或水污染物进入密封不良的轴承。如果润滑脂运行得太少或变旧，它会变干并导致进一步的振动。

另一方面，如果轴承没有润滑脂（通常称为“衬套”），则它依赖于滑动而不是轴承的滚珠或滚子。即使是大多数衬套也确实有油性表面，但它们仅依靠减少摩擦 - 但无论如何都要减少摩擦。

如果这些开始失效，那是由于两个表面相互磨损。此时，材料已被去除，再多的油脂或油也无法修复表面。作为解决方案，只有更换就足够了。

对于任一类型的轴承或衬套，请参阅制造商的维护计划，以确保将振动降至最低，并最大限度地延长设备寿命。

热

如果您经历过过度振动的设备，那么您很可能遇到过这种故障因素 - 热量。几乎每一个运动、摩擦点和电流都会增加热量。当热能在系统中的任何一点被浪费时，额外的能量将进一步增加系统的负荷。

功耗的缓慢增加可能表明系统中某个点的损耗增加。如果您想找到故障，您几乎总是可以将其追溯到热损失以指向可疑区域。

热问题可能是一个级联问题，这使得它们特别危险。当金属因摩擦而升温时，它会膨胀，进一步增加摩擦。这反过来又增加了热量，并且循环继续直到失败。

显示特定机械故障情况的热像仪。图片由FLIR 系统提供。

在电气系统中，热量会导致电阻，增加系统的电压损失，从而导致移动负载的电流增加，再次级联热效应。

拥有红外温度计甚至热像仪通常很有用，以帮助查明系统中出现过热的区域。

湿度和水分

过早失效的最终罪魁祸首也可能导致其他领域的负面影响。众所周知，电路不能很好地与湿气一起工作，但机械部件也不能。

金属上最容易受潮的迹象是表面有一层薄薄的锈迹或氧化层。仅此一项可能不是灾难性的失败。我保证你的车架现在有些地方生锈了，但它仍然可以存活。如果没有适当地干燥和清洁，生锈可能会变成严重的结构缺陷。

如果发生运动，生锈会导致表面缺陷，从而增加振动和摩擦 - 从这个意义上说，湿度会导致热量和振动挑战。

生锈很难修复，因此通过空调和加热系统控制温度和湿度来维持适当的环境至关重要。首先，始终参考正确的维护计划。在繁忙的日常工作场所中很容易忽视这一点，但考虑您是否可能在计划外的时间发生严重的机械故障仍然很重要。

在大多数行业中，这将导致巨大的损失，因此采用或制定合理的机械组件预防性维护计划是有意义的。