塑料机械设备磨损故障机理分析

塑料机械设备磨损故障机理分析

孙加居

麦斐国际贸易（上海）有限公司

摘要：因为科学技术的快速发展，所以塑料机械设备也开始了其的正向光液一体化的进程，并且这种进程已经进一步加快，这对塑料机械设备的维修思想、理论知识以及技术条件等提出了新的要求，本文旨在通过对塑料机械设备磨损故障机理进行分析，以此丰富该故障在预防和维修方面的理论基础。

关键词：塑料机械设备；磨损故障；机理分析

引言：塑料设备一般来说指的是生产塑料材料和制品所需的机械、装置和设施等所有物质资料，它的使用周期比较长，而且物体形态的保持比较稳定。而故障指的是塑料机械设备丧失或者降低了其相关功能的事件或者现象。目前。我国关于塑料机械设备的相关理论已经跟不上塑料机械设备的发展要求，因此对塑料机械设备磨损故障机理进行分析研究有其必要性。

1塑料机械设备故障的分类和原因

1.1设备故障分类

在对塑料机械设备的技术管理和故障原因进行分析的过程中，首先应该明确如何进行设备故障分类，了解相关的物理知识，这样有利于我们更加清晰的辨别故障类型，从而解决相应的故障。

根据研究目的不同，我们可以将塑料机械的故障分类方法总结为三类：以故障发生的时间性质划分，有突发性和渐进性两类故障；以故障是否已经显现的情况划分，有功能和潜在两类故障；以故障产生的原因的性质划分，有人为和自然两类故障^[1]。

1.2设备故障发生的原因

1.2.1设备使用条件的影响

由于在塑料机械设备使用的过程中会受到多种因素的影响，所以设备的损坏和老化的原因常常是综合性原因。从外在条件作用因素来看，主要受到了周围环境的影响以及载荷条件的影响。其中，外在条件作用因素常见的是磨砺的影响。荷载数值高于机械所能承担的数值以后，荷载越大则磨损程度越严重，相应地，如果将荷载减得越小，则磨损程度也随着减少。所以在对荷载作用进行分析研究时，主要依据荷载谱上所能承担的最大值，这样有利于荷载能够适应较多的工作性质和条件，从而保障设备工作的运行。

1.2.2设备管理水平对塑料机械设备维护的影响

虽然塑料机械设备有其自然老化的进程，但是在实际的塑料机械设备的故障产生中，大部分是人为因素导致的，这主要取决于设备的使用维护的管理水平。首先，如果在塑料机械设备制作的过程中没有遵守相关的制造标准或者修理技术要求，就会出现零件的质量偏低、材料不达标、机械的零件精密度不够，如果这些零件在检验时没有被检验出来，这些有缺陷或者不满足技术要求的零件被安装在使用的机械上，则很有可能出现误装或者违规安装的严重后果。其次，在保管或者运输的过程中，如果零件的包装、运输和存放的过程过于草率、没有严格的监管和要求，机件就可能会出现如发动机曲轴发生弯曲等缺陷；另一方面，如果你包装过于简单或者直接不包装则容易划伤机械表面，影响美观，精密性的零件没有相应的包装还会产生积灰现象；其他容易发生的问题还有电器零件进水、橡胶制品被油污染或者受阳光暴晒从而老化等^[2]。最后，在塑料机械的维护过程中，为了满足相应的工作规范，需要对新设备或者维修之后的设备进行正确的磨合，后续按照相关规定对设备进行维护工作。另外还需要注意油料的使用，如果使用的油料不合格则容易让机器在使用早期就受到磨损。在使用过程中对违反技术要求的程度越大的塑料机械设备往往越容易产生故障。两台装置一样、质量相同的设备同期进行磨损比较，严格按照操作技术进行相应的维护和使用的设备比另外的一台不太在乎操作的程序也不太注意日常维护的设备的故障少了整整一倍。

2塑料机械设备的磨损

塑料机械折本的磨损主要是由于机械故障的影响，而在自然条件下零件的失效是自然故障产生的主要原因之一。从零件失效规律的研究着手，进行减少塑料机械故障和延长使用寿命是一个有效的方法。而零件失效的四种类型中以磨损为机器最为普遍和常见的问题，其他类型分别是疲劳、断裂、变形和腐蚀。

2.1摩擦和磨损

2.1.1摩擦的相关概念

摩擦的定义：摩擦是指两个相互接触的物体在外力的作用条件下，产生了相对的运动，而在它们的接触面上产生的切向的运动阻力被称之为摩擦力，这种物理现象又被称之为摩擦。由于接触的两个物体不存在这完全光滑的表面，所以当它们发生接触时，实际的接触面很小，而各自表面上的不平度的凹凸峰在相互摩擦着^[3]。

对于机械的结构来说，摩擦可有两种分类的方法。第一种是按照摩擦的运动刑事有滑动摩擦、滚动摩擦以及混合摩擦三大类。当两个物体表面产生的运动是相对运动时，我们称之为滑动摩擦；当一个物体在力的作用下沿着另一物体的表面进行滚动时产生的摩擦，我们称之为滚动摩擦；摩擦过程中如果同时存在着滑动摩擦和滚动摩擦的话，我们就称这种摩擦为混合摩擦，比如产生在齿轮的啮合表面的摩擦就属于混合摩擦。

2.1.2摩擦类型

根据物体接触表面的润滑情况，可以将摩擦分为干摩擦、液体摩擦等类型。首先，当两个物体的接触表面不存在任何润滑剂时，这种条件下发生的摩擦我们称为干摩擦。在同样的情况下，如果一个物体沿着另外一个物体滚动并且对产生了阻碍物体向前滚动的力，我们称之为干滚动摩擦，它和滑动滚动在性质上存在显著差异。相关的研究结果表明，阻力矩在是滑动摩擦中的主要作用形式，而摩擦力的大小则与接触面的变形的大小成正相关关系，也就是说摩擦力越大，接触面的变形越大，摩擦力越小，接触面的变形越小。在摩擦发生时，摩擦面间存在着分子的相互作用力，所以在减少摩擦力时不能仅仅使用提高表面光洁度的方法，而通过将润滑油放入摩擦面之间可以减少摩擦面的直接接触，这样可以减少一些由于分子的引力而产生的摩擦力。

液体摩擦是指摩擦表面被润滑油隔开，零件表面不能直接发生接触的摩擦。液体摩擦产生的磨损很小，因为这种摩擦多半是在润滑油内部发生，它的作用机制或者相关原理是当两个零件的接触面充满润滑油时，其产生的产生相对运动，会因为各油层不同的运动速度而在各层间发生相对的移动，从而液体摩擦发生。

2.2磨损

伴随着摩擦的产生，磨损也会发生，它指的是零件失效的主要的形式，磨损的产生不光是会出现材料的消耗，而且也会严重地影响吧设备使用的可靠性和寿命。磨损是一个比较微观的现象，其过程也比较复杂，肉眼无法看到磨损产生的过程，只能观测到磨损的结果。按照摩擦表面被破坏的表面的机理和特性，主要有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等四大类型。

3磨料磨损

3.1磨料磨损的机理

在磨料和零件发生相对作用的过程中，作用在磨料上的力会被分解成两种力，一种力是垂直表面的分力，一种是平行表面的分力，而两个分力的大小主要取决于磨料颗粒和表面的相对位置。所以，磨料作用到表面会产生不同的磨损形式。首先，垂直表面上的力让磨粒刺出接触的表面，从而两种材料互相的碰撞，由于磨粒的硬度很高，所以使塑料的表面发生了变形，产生了大量的小凹槽或者压痕，从而在位移材料的前后移动中因为过于疲劳而产生故障。对于不同形式的磨料磨损，磨料会对接触表面产生各不相同的作用方式。如果磨料磨损的硬度比较高，磨料就会被垂直表面上的作用力碾碎。

3.2磨料磨损的分类

根据磨料与零件不同的相对运动关系将磨料磨损分为三种类型。第一类是磨料是一种可以流动的物质，从而金属会在磨料中运动，在实际生活的例子有挖掘机的铲斗等。第二类是磨料处于液体或者是气流的中间位置，而且随着液体和气流的运动而产生相对运动。生活中，燃油夹杂杂质就属于这种情况。第三类磨料存在于金属之间，如果零件与机械产生相对运动，磨料就会对零件产生磨损。比如，当尘埃后者沙料进入到一些机械的气缸中，其活塞环和气缸的磨料之间的磨损就会产生。

3.2影响磨料磨损的因素和解决措施

影响磨料磨损的因素主要有三点。首先，磨料的粒度和磨料的硬度会对磨损的大小产生影响；其次，单位压力与磨料磨损的磨损量成正比；最后硬度和含碳量在适宜的条件下有益于提高材料硬度，减少磨损。

针对磨料磨损产生的原因，也为了避免磨料磨损对设备的危害，可以从这两个方面减少磨料磨损。第一个方面是减少进入磨料的数量，通过配备质量好的空气滤净器和高效率的燃油滤净器和机油滤净器可以减少磨料进入的数量。另一方面是通过增强零件的抗磨性，从而减少磨料磨损。可以通过热处理的方面改变和改善相关材质的性质，从而可以提高零件的硬度，从而更好地避免磨料磨损的影响。

4. 粘着磨损

粘着磨损一般是指在摩擦副相对运动时，在固相焊作用的基础上，对接触面金属造成损耗的现象。

4.1粘着磨损的机理

当两个摩擦表面进行相互接触的时候，如果零件的摩擦表面过于粗糙，两个接触面就只是在一些点上进行接触。如果增加法向负荷的作用，就能增加接触点的压力，如果压力数值突破相关极限，就可能使接触点变形，从而导致金属表面的膜破裂。从而在接触点上产生了因为两摩擦表面的金属直接接触而导致的固相粘着。

4.2粘着磨损的分类

根据粘着点剪断的位置可以将摩擦表面的相对运动分为三种情况：第一，当剪切点发生在摩擦表面的界面中时，粘着点材料的强度较两摩擦表面的材料的强度较低；第二，当剪切点在较软的金属浅层发生时，粘着点的强度会比摩擦面中的一个表面的强度大，比另外一个表面的金属强度小。这种情况我们一般称之为涂饰；第三，如果剪切点发生在较弱或者强度较大的材料内，则可能导致摩擦面的两种材料的强度都比粘着点的强度小。

其他常见的磨损类型有：疲劳磨损、腐蚀磨损等。

4结语：

磨粒的产生原因可以由磨粒的相关残顺进行分析和研究，从而得出其磨损的原因，从而更好地解决塑料机械设备故障的产生。但是磨粒所能发映出的信息有其局限性，并不能全面的解决机械故障的问题。所以，还应该从材料的性能、运转条件、几何因素、工作环境等方面进行磨损的控制，这要求我们必须掌握摩擦磨损的相关理论知识，学习相对应的解决方法。如此，才能建立其一个比较全面、系统的解决方法，更好的解决塑料设备磨损故障，促进塑料机械设备的良好发展提供了有力的技术保障。

参考文献：

[1] 江长流. 工程塑料冷结晶导致电磁继电器失效机理分析[J]. 电子质量, 2019.

[2] 徐晓莲, 苏培莉. 纤维增强塑料岩土工程锚杆加固机理及分析[J]. 2022(3).

[3] 赵义仁, 刘艳国, 赵佰金. 耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法:, 2021.

[4] 沈亚强, 赵凯, 李岩,等. 塑料直齿轮大小头形成机理分析及解决方法[J]. 模具工业, 2021.