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【摘 要】起重机械零件的失效模式一般有磨损、变形、断裂和腐蚀四种形式。本文从这四种形式论述了机械零件失效对起重机的危害及其预防措施。
【关键词】磨损；变形
起重机械被广泛地应用于各种物抖的起重、运输、装卸、安装和人员输送等作业中是现代工业生产不可缺少的设备，在现代企业生产中的作用越来越突出起。起重机械是以间歇、重复的工作方式 , 通过起重吊钩或其它吊具起升、下降，或升降与运移物料的机械设备。由于起重机械的使用频率比较高，工作环境比较恶劣如高温、高腐蚀、潮湿、粉尘等，因此在使用过程中，其技术状态会逐渐变坏，这一过程是设备劣化的过程，起重机械组成的有关零件失效最终将导致起重机实体的损坏。起重机械零件的失效模式一般有磨损、变形、断裂和腐蚀四种形式。
1.起重机械零件的磨损含义、危害、类型及预防措施
（1）起重机械在运转中必然产生摩擦，相当一部分能量在克服摩擦阻力过程中被消耗掉，并转换成摩擦热而使零件升温，表面层产生磨损。
（2）零件磨损后破坏了零件间的正常传动关系，导致设备技术状态变坏。磨损又是影响设备寿命的重要因素。
（3）磨损的主要类型有：机械摩擦磨损、磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损等。最常见的还是机械摩擦磨损，由于表面微观不平，峰谷啮合而刮平，或峰顶塑性变形而碾平。表现为尺寸、形状、体积的变化。
（4）主要预防措施：
1）减少机械摩擦磨损的主要措施是摩擦表面要有合适的表面粗糙度，合理的配合间隙，表面间要合理润滑。
2）减少磨料磨损一是防止和减少磨粒进入摩擦表面间；二是增强零件的抗磨性能。
3）减少磨料磨损在设计与修理中要注意选用合适的材料、速度、压力、表面粗糙度、配合间隙等参数。如钢对钢，改成其一进行镀铜或镀铟的表面处理，或改成钢对铸铁、铜合金、巴氏合金等；采用合理的磨合规范；注意润滑系统的设计和维修，正确选择润滑材料等。
4）疲劳磨损一般发生在滚动摩擦或滚动加滑动的摩擦表面，多产生于润滑良好的闭式传动齿轮、滚动轴承等。影响疲劳点蚀的因素主要有材料、负荷、润滑等。负荷控制在临界值以下，可以预防点蚀或使点蚀发展速度缓慢；使用韧性材料不易发生疲劳点蚀。控制润滑油粘度（不宜过小）、温度（不宜过高），可以预防点蚀。提高钢材质量可以提高抗疲劳性能；适当渗碳层的淬硬钢，较小的表面粗糙度可提高疲劳寿命。
5）两个表面间由于振幅很小的振动式的相对运动而产生的磨损现象称为微动磨损。通常在过盈连接的接触表面，片式摩擦离合器的摩擦片表面，链传动的链节，成组板弹簧的弹簧板接触面，以及一些受振动影响的联接件如花键、销、螺钉、螺母的接合面等，都可能出现微动磨损。正确选择材料是提高耐磨性的关键；改进结构设计减少振动；正确使用维护。
2.起重机械零件的变形的危害、原因分析及预防措施
（1）起重机械零件过量的变形将引起零件失效。
（2）变形的原因可以从毛坯制造、机械加工、使用情况和修理质量等方面进行分析。
1）毛坯制造方面：铸造、锻造、焊接的毛坯都具有很大的应力，经热处理的零件也存在的内应力。尤其是铸造毛坯，形状复杂，厚薄不均，在浇铸后冷却的过程中，形成拉伸、压缩等不同的应力状态。热加工零件由于温度差异，冷却和组织转变的先后不一都会形成残余的内应力。毛坯的内应力是不稳定的，通常在12～20个月的时间内逐步消失。但随着应力的重新分布，零件产生变形。
2）机械加工方面：如果毛坯是在有内应力的状态下就进行加工，切除一部分表面层后，破坏了内应力的平衡，由于内应力重新分布，零件将发生变形。在切削加工过程中，由于装夹、切削力、切削热的作用，零件表层会发生塑性变形和冷作硬化，因而产生内应力，也会引起变形。
3）使用方面：在较恶劣的工况下工作，机械或个别零部件在极限载荷或超载情况下工作，温度有时很高使屈服极限降低，均会使零件产生变形。由于操作不当使设备过载和产生高温，从而使零部件变形。
4）修理质量方面：修理中如果不考虑被修零件已经变形，常常会造成零件更大的变形。尤其是采用焊接、热处理、塑性变形法等修复工艺方法来修复零件时没有考虑热应力、相变应力的作用，压力加工没有考虑弹性后效（应变逐渐恢复而落后于应力的现象），以及内应力松弛等，都将会产生应力和变形。
（3）主要预防措施：
1）设计方面：起重机械及其零件在设计时，不仅要充分考虑如何实现机构的动作和零件的强度，而且对零件的刚度、变形以及零件在制造、装配和使用过程中会发生什么问题也要充分考虑。
设计起重机械设备时，合理地布置各种零部件，改善零件的受力情况，可以减轻零部件的变形；设计机械零件时，尽量使零件壁厚均匀，可以减少热加工时的温度差异，从而达到减轻零件变形的效果。
2）工艺方面：在制订毛坯制造工艺时，要重视变形的问题，采取各种工艺措施，以减少毛坯的残余应力。在毛坯制成后，以及在后来的机械加工过程中，必须安排足够的消除内应力的工序，力求减少零件中的残余内应力。
在机械加工中，把粗加工精加工分成两个工序，并在两道工序中留出一段存放时间，有利于消除内应力；在机械加工过程中应尽量保留工艺基准，留给修理时使用，可以减少修理加工中因基准不一而造成误差。
3）使用方面起重机械设备在使用过程中，必须严格按规程操作，严禁超载运行，违规运行和避免局部高温，以减少零件变形的发生。
4）修理方面由于机械零件变形是不可避免的，所以在起重机械设备大修时不能只是检查配合面的磨损情况，对于相互位置精度也必须认真检查和修复。
3.起重机械减轻断裂危害的措施
影响断裂的因素是多方面的，应综合分析提出减轻断裂危害的有效措施。
3.1设计方面
减少应力集中。如焊缝通常是疲劳断裂失效的起源，对T型焊接接头（如起重机械翼缘板和腹板焊缝），取适当的几何形状，焊后打圆角，均能减轻应力集中的程度。
3.2工艺方面
延长零件疲劳寿命的最有效途径是引入残余压应力，如板材喷丸强化处理、轴的冷滚压加工等。
3.3使用方面
注意早期发生裂纹，定期进行无损探伤；尽量减轻零件的腐蚀操作，腐蚀会加快裂纹成长的速率；使用中要严格避免设备超载和减少冲击。
3.4修理方面
注意断口分析，以区别零件断裂的形式、原因、起源和超载程度等。裂纹和断裂零件要修复，如焊接、粘接、铆接等方法。对不重要零件上的裂纹，可以钻止裂孔以防止或延缓其扩展。注意修理操作对零件断裂的影响。如修理中对零件的拆装、存放、加工时均要力求避免零件表面的损伤，并保证达到零件表面要求的表面粗糙度。采用延长零件寿命的修复方法。对易产生断裂的重要零件实行状态监测。
4.起重機械零件的腐蚀的含义及预防措施腐蚀磨损是围介质作用下，零件表面发生的以化学或电化学反应为主的磨损。它与其他形式的磨损相伴发生、相互影响和扩大作用，可产生严重的后果，特别是在高温和潮湿的环境中尤为严重。减轻腐蚀危害的措施：正确选材；合理设计；覆盖保护层；电化学保护；添加缓蚀剂；改变环境条件等。
5.结束语
通过对起重机械零件的失效模式及预防措施的研究有利于在日常生产过程中降低起重机械故障率减少维修成本，延长起重机械使用寿命，防止生产事故的发生，为企业多创利益保证企业安全生产。
【参考文献】
［１］陈云飞，卢玉明．机械设计基础．高等教育出版社．
［２］冯之敬．机械制造工程原理．清华大学出版社．
［３］张青，王晓伟．起重机构造与使用维修手册．化学工业出版社．
【关键词】磨损；变形
起重机械被广泛地应用于各种物抖的起重、运输、装卸、安装和人员输送等作业中是现代工业生产不可缺少的设备，在现代企业生产中的作用越来越突出起。起重机械是以间歇、重复的工作方式 , 通过起重吊钩或其它吊具起升、下降，或升降与运移物料的机械设备。由于起重机械的使用频率比较高，工作环境比较恶劣如高温、高腐蚀、潮湿、粉尘等，因此在使用过程中，其技术状态会逐渐变坏，这一过程是设备劣化的过程，起重机械组成的有关零件失效最终将导致起重机实体的损坏。起重机械零件的失效模式一般有磨损、变形、断裂和腐蚀四种形式。
1.起重机械零件的磨损含义、危害、类型及预防措施
（1）起重机械在运转中必然产生摩擦，相当一部分能量在克服摩擦阻力过程中被消耗掉，并转换成摩擦热而使零件升温，表面层产生磨损。
（2）零件磨损后破坏了零件间的正常传动关系，导致设备技术状态变坏。磨损又是影响设备寿命的重要因素。
（3）磨损的主要类型有：机械摩擦磨损、磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损等。最常见的还是机械摩擦磨损，由于表面微观不平，峰谷啮合而刮平，或峰顶塑性变形而碾平。表现为尺寸、形状、体积的变化。
（4）主要预防措施：
1）减少机械摩擦磨损的主要措施是摩擦表面要有合适的表面粗糙度，合理的配合间隙，表面间要合理润滑。
2）减少磨料磨损一是防止和减少磨粒进入摩擦表面间；二是增强零件的抗磨性能。
3）减少磨料磨损在设计与修理中要注意选用合适的材料、速度、压力、表面粗糙度、配合间隙等参数。如钢对钢，改成其一进行镀铜或镀铟的表面处理，或改成钢对铸铁、铜合金、巴氏合金等；采用合理的磨合规范；注意润滑系统的设计和维修，正确选择润滑材料等。
4）疲劳磨损一般发生在滚动摩擦或滚动加滑动的摩擦表面，多产生于润滑良好的闭式传动齿轮、滚动轴承等。影响疲劳点蚀的因素主要有材料、负荷、润滑等。负荷控制在临界值以下，可以预防点蚀或使点蚀发展速度缓慢；使用韧性材料不易发生疲劳点蚀。控制润滑油粘度（不宜过小）、温度（不宜过高），可以预防点蚀。提高钢材质量可以提高抗疲劳性能；适当渗碳层的淬硬钢，较小的表面粗糙度可提高疲劳寿命。
5）两个表面间由于振幅很小的振动式的相对运动而产生的磨损现象称为微动磨损。通常在过盈连接的接触表面，片式摩擦离合器的摩擦片表面，链传动的链节，成组板弹簧的弹簧板接触面，以及一些受振动影响的联接件如花键、销、螺钉、螺母的接合面等，都可能出现微动磨损。正确选择材料是提高耐磨性的关键；改进结构设计减少振动；正确使用维护。
2.起重机械零件的变形的危害、原因分析及预防措施
（1）起重机械零件过量的变形将引起零件失效。
（2）变形的原因可以从毛坯制造、机械加工、使用情况和修理质量等方面进行分析。
1）毛坯制造方面：铸造、锻造、焊接的毛坯都具有很大的应力，经热处理的零件也存在的内应力。尤其是铸造毛坯，形状复杂，厚薄不均，在浇铸后冷却的过程中，形成拉伸、压缩等不同的应力状态。热加工零件由于温度差异，冷却和组织转变的先后不一都会形成残余的内应力。毛坯的内应力是不稳定的，通常在12～20个月的时间内逐步消失。但随着应力的重新分布，零件产生变形。
2）机械加工方面：如果毛坯是在有内应力的状态下就进行加工，切除一部分表面层后，破坏了内应力的平衡，由于内应力重新分布，零件将发生变形。在切削加工过程中，由于装夹、切削力、切削热的作用，零件表层会发生塑性变形和冷作硬化，因而产生内应力，也会引起变形。
3）使用方面：在较恶劣的工况下工作，机械或个别零部件在极限载荷或超载情况下工作，温度有时很高使屈服极限降低，均会使零件产生变形。由于操作不当使设备过载和产生高温，从而使零部件变形。
4）修理质量方面：修理中如果不考虑被修零件已经变形，常常会造成零件更大的变形。尤其是采用焊接、热处理、塑性变形法等修复工艺方法来修复零件时没有考虑热应力、相变应力的作用，压力加工没有考虑弹性后效（应变逐渐恢复而落后于应力的现象），以及内应力松弛等，都将会产生应力和变形。
（3）主要预防措施：
1）设计方面：起重机械及其零件在设计时，不仅要充分考虑如何实现机构的动作和零件的强度，而且对零件的刚度、变形以及零件在制造、装配和使用过程中会发生什么问题也要充分考虑。
设计起重机械设备时，合理地布置各种零部件，改善零件的受力情况，可以减轻零部件的变形；设计机械零件时，尽量使零件壁厚均匀，可以减少热加工时的温度差异，从而达到减轻零件变形的效果。
2）工艺方面：在制订毛坯制造工艺时，要重视变形的问题，采取各种工艺措施，以减少毛坯的残余应力。在毛坯制成后，以及在后来的机械加工过程中，必须安排足够的消除内应力的工序，力求减少零件中的残余内应力。
在机械加工中，把粗加工精加工分成两个工序，并在两道工序中留出一段存放时间，有利于消除内应力；在机械加工过程中应尽量保留工艺基准，留给修理时使用，可以减少修理加工中因基准不一而造成误差。
3）使用方面起重机械设备在使用过程中，必须严格按规程操作，严禁超载运行，违规运行和避免局部高温，以减少零件变形的发生。
4）修理方面由于机械零件变形是不可避免的，所以在起重机械设备大修时不能只是检查配合面的磨损情况，对于相互位置精度也必须认真检查和修复。
3.起重机械减轻断裂危害的措施
影响断裂的因素是多方面的，应综合分析提出减轻断裂危害的有效措施。
3.1设计方面
减少应力集中。如焊缝通常是疲劳断裂失效的起源，对T型焊接接头（如起重机械翼缘板和腹板焊缝），取适当的几何形状，焊后打圆角，均能减轻应力集中的程度。
3.2工艺方面
延长零件疲劳寿命的最有效途径是引入残余压应力，如板材喷丸强化处理、轴的冷滚压加工等。
3.3使用方面
注意早期发生裂纹，定期进行无损探伤；尽量减轻零件的腐蚀操作，腐蚀会加快裂纹成长的速率；使用中要严格避免设备超载和减少冲击。
3.4修理方面
注意断口分析，以区别零件断裂的形式、原因、起源和超载程度等。裂纹和断裂零件要修复，如焊接、粘接、铆接等方法。对不重要零件上的裂纹，可以钻止裂孔以防止或延缓其扩展。注意修理操作对零件断裂的影响。如修理中对零件的拆装、存放、加工时均要力求避免零件表面的损伤，并保证达到零件表面要求的表面粗糙度。采用延长零件寿命的修复方法。对易产生断裂的重要零件实行状态监测。
4.起重機械零件的腐蚀的含义及预防措施腐蚀磨损是围介质作用下，零件表面发生的以化学或电化学反应为主的磨损。它与其他形式的磨损相伴发生、相互影响和扩大作用，可产生严重的后果，特别是在高温和潮湿的环境中尤为严重。减轻腐蚀危害的措施：正确选材；合理设计；覆盖保护层；电化学保护；添加缓蚀剂；改变环境条件等。
5.结束语
通过对起重机械零件的失效模式及预防措施的研究有利于在日常生产过程中降低起重机械故障率减少维修成本，延长起重机械使用寿命，防止生产事故的发生，为企业多创利益保证企业安全生产。
【参考文献】
［１］陈云飞，卢玉明．机械设计基础．高等教育出版社．
［２］冯之敬．机械制造工程原理．清华大学出版社．
［３］张青，王晓伟．起重机构造与使用维修手册．化学工业出版社．