Періоди спрацювання та їх характеристика

Лекція 4.

 

СПРАЦЮВАННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

 

Конструктивні, технологічні та експлуатаційні фактори, що впливають на спрацювання деталей машин.

Періоди спрацювання та їх характеристика.

Гранично допустиме спрацювання. Гранично допустиме спрацювання підшипників кочення та зубчастих коліс.

Загальні методи визначення спрацювання деталей машин.

Способи мікрометрування, зважування, визначення кількості заліза та інших продуктів спрацювання в мастилі.

Метод радіоактивних ізотопів, профілографування, метод штучних баз.

 

 

Конструктивні, технологічні та експлуатаційні фактори, що впливають на спрацювання деталей машин

Ефективне використання машин та устаткування забезпечується високим рівнем їх технічного обслуговування та ремонту, наявністю необхідного числа запасних частин.

Утворення та розвиток несправностей у машин пояснюється дією об’єктивно існуючих закономірностей. Несправності машин з'являються в результаті постійного або раптового зниження фізико-механічних властивостей матеріалу деталей, їхнього стирання, деформування, зминання, корозії, старіння, перерозподілу залишкових напруг та інших причин, що викликають руйнування деталей. У більшості випадків відбуваються зміни в сполученнях, порушення заданих зазорів у рухомих з'єднаннях або натягів у нерухомих. Практично будь-яка несправність є наслідком зміни складу, структури або механічних властивостей матеріалу, конструктивних розмірів деталей і стану їхніх поверхонь.

Поява несправностей обумовлена конструктивними, технологічними й експлуатаційними факторами.

До конструктивних факторів відносяться: розрахункові навантаження, швидкості відносного переміщення, тиск, матеріали, їхні фізико-механічні характеристики і структура, конструктивне виконання деталей та збірних одиниць, форма і розмір зазорів або натягів у сполученнях, макрогеометрія, шорсткість і твердість поверхонь, умови змащування й охолодження деталей.

Технологічними факторами є прийоми, засоби, точність і стабільність одержання заготовок, види механічної, термічної, зміцнюючої та фінішної обробки при виготовленні деталей, вірність складання, регулювання, приробітку й випробувань вузлів, агрегатів і машин.

Експлуатаційні фактори зумовлюють збереження властивостей елементів машин, забезпечених їхньою конструкцією та технологією виготовлення. До експлуатаційних відносяться:

фактори, обумовлені призначенням машин, їх навантажувальними і швидкісними режимами, а також інтенсивністю експлуатації;

фактори, незалежні від призначення машини (умови експлуатації, своєчасність і повнота технічного обслуговування та ін.).

Періоди спрацювання та їх характеристика

Фізичне спрацювання будь-якої машини чи ус­таткування можна поділити умовно на дві частини: ту, що періо­дично усувають проведенням ремонтів, і ту, що її в такий спосіб усунути неможливо. З часом спрацювання поступово збільшується і врешті-решт стає таким, що унеможливлює подальше використання машини у виробництві, тобто настає момент повного фізич­ного спрацювання, коли треба замінити таку машину на но­ву аналогічного призначення. У зв'язку з цим розрізняють усувне (тимчасове) та неусувне (постійно накопичувальне) фізичне спрацювання машин.

Ступінь фізичного спрацювання машини можна визначити двома розрахунковими методами: 1) за терміном її експлуатації (через зіставлення фактичної та нормативної величин); 2) за даними обстежень технічного стану (діагностики).

Під час роботи машини відразу після пуску або після ремонту всі деталі, що зазнають тертя, спочатку приробляються, притираються. Цей процес шкоди деталям не завдає. Після притирання деякий час вузли тертя працюють стабільно, природне спрацювання майже невідчутне. З часом зношення поступово збільшується. Найбільш небезпечним воно стає тоді, коли відбуваються значні зміни на поверхнях (наднормативне збільшення проміжків між деталями, зміни геометричних форм деталей). Ці зміни супроводжуються підвищенням сил тертя і прискоренням нарощування спрацювання, що може призвести до аварії.

Інтенсивність наростання зношування деталей і змінення зазорів рухомих спряжень в залежності від тривалості роботи відбуваються у певній закономірності. Спрацювання збільшується протягом усього пробігу автомобіля до певного стану елементів пари тертя, але інтенсивність зношування різна на різних етапах роботи.

 

У початковий період роботи (І) деталі спрацьовуються дуже інтенсивно до якогось значення, характерного для цих умов роботи, потім процес переходить у зону усталеного зношування (ІІ), різко зростає і переходить в аварійне зношування (ІІІ).

Перший період характеризується інтенсивним нарощування зношування за порівняно малий період роботи - це час приробки деталей. Зношування у цей період багато в чому залежить від шорсткості поверхні деталей, умов змащування і навантаження. З ростом шорсткості робочої поверхні, а також зі збільшенням навантаження в початковий період роботи зношування деталей значно підвищується.

Другий період, найбільший по довжині, відповідає нормальній роботі деталей і сполучень. За час нормальної експлуатації зношування деталей збільшується на порівняно невелику величину, яку називають нормальним (природним) зношуванням. Інтенсивність зношування при цьому багато в чому залежить від умов експлуатації, а також від своєчасності і якості проведеного технічного обслуговування.

Третій період характеризується інтенсивним збільшенням зношування деталей унаслідок зазорів у сполученнях, що збільшуються. Робота сполучень зі зношенням, що перевищують припустиме значення, як правило, характеризується порушенням умов змащення і супроводжується перегріванням деталей, появою шумів та стуків й часто закінчується аварійним руйнуванням. Такі зношування називають граничними. Деталі, що мають граничні зношування, до роботи не придатні; вони повинні бути відновлені або замінені новими.

Таким чином, знаючи закономірність наростання зношування деталі або збільшення зазорів сполучення, можна легко визначити граничні та допустимі зношування.

Старіння – процес поступової та неперервної зміни експлуатаційних властивостей, що спричиняється дією механічних, електричних, теплових й інших навантажень, наявність яких визначається режимом роботи та умовами експлуатації машини. Ознаки граничного стану старіння – необоротна зміна фізико-хімічних властивостей матеріалів деталей (втрата пружності та ін.). Старіння зазнають елементи і деталі з металів, полімерів, гумотехнічні вироби, ущільнення, напівпровідники.

Різний термін служби (ресурс) деталей обумовлений багатьма причинами. Основними з них є наступні: різноманітність функцій деталей у машині; широкий діапазон зміни діючих на деталь навантажень; наявність як активних (рухомих), так і пасивних (нерухомих) деталей; розмаїтість видів тертя в сполученнях; використання в сполученнях деталей з різних матеріалів, викликане необхідністю зниження сил тертя; відхилення у властивостях матеріалів; точність і якість обробки деталей, що сполучаються; умови експлуатації.

Для визначення повного ресурсу необхідно мати криву спрацювання деталей залежно від наробітку і значення їх граничного зношення.