Оценка увеличения рабочего ресурса восстановленных деталей и узлов

Основанием для принятия решения о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации технического устройства (оборудования) являются результаты оценки его остаточного ресурса. Работоспособное техническое устройство может перейти в предельное состояние, если дальнейшее применение по назначению станет недопустимым в соответствии с требованиями безопасности, экономичности и эффективности. Достижение предельного состояния не сводится только к физическому износу. Как видно из определения, переход в предельное состояние может быть также обусловлен влиянием факторов функционального устаревания.

Обычно при достижении предельного состояния техническое устройство выводится из эксплуатации. Это не означает, что стоимость объекта, достигшего предельного состояния, равна нулю.

Ресурс конструкции тесно связан с одним из важнейших показателей ее качества – надежности. Надежность есть свойство изделия выполнять заданные функции. При этом изделие должно сохранять в течение всего времени работы установленные характеристиками технико-экономические и эксплуатационные показатели в соответствующим образом заданных рабочих режимах. Эти режимы должны соответствовать условиям использования, технического обслуживания, транспортирования, хранения и эффективно действующей системе планово-предупредительных ремонтов

Понятие надежности включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость (как для изделия, так и для его частей).

Таким образом, ресурс поезда определяется способностью сохранять эксплуатационные показатели в течение заданного интервала времени работы или же способностью работать от начала изготовления (капитального ремонта) до конца пробега.

Основными показателями надежности являются безотказность,     долговечность и ремонтопригодность.

Безотказность – характеристика свойств узла и механизма, которая определяется сохранением работоспособности в течение всего времени службы. При этом обычно лимитируется число допустимых отказов в процентах по отдельным категориям важности отказа (малой, средней, большой). Количественной характеристикой отказа служит категория отказа и частость распределения этой категории в исследуемой партии (группе) автомобилей или других транспортных средств.

Работоспособность – свойство изделия выполнять заданные функции при сохранении технических и экономических параметров конструкции. Технико-экономические параметры конструкции обычно регламентируются технической документацией на узел (изделие).

Долговечность – свойство изделия при установленной системе техобслуживания и ремонта сохранять работоспособность с момента его производства до достижения им предельного состояния, под которым обычно понимают дальнейшую невозможность обеспечения установленных технико-экономических показателей даже после технического обслуживания и любого вида ремонта (до капитального ремонта включительно). Важнейшими показателями долговечности являются: ресурс, срок службы, межремонтный пробег. Важнейшим из них является ресурс.

Ресурс – наработка изделия (в моточасах или в тысячах километров пробега) от начала эксплуатации после выпуска изделия с завода или после капитального ремонта (вторичного восстановления) изделия. Обычно задается средний ресурс. Его характеризуют:

Сроком службы называют все виды ресурсов, выраженные в виде календарной продолжительности при установленных техдокументацией условиях обслуживания, эксплуатации и ремонта

Определение и выявление слабых мест узлов, агрегатов и деталей на основании анализа факторов, влияющих на надежность, долговечность и наработку конструкции. Для этой цели необходимо широкое применение методик обычных и ускоренных стендовых и дорожных испытаний.

 На основании анализа факторов, влияющих на ресурс конструкции, разрабатываются меры по обеспечению группы комплексных мероприятий, улучшающих защиту и условия нагружения рабочих поверхностей деталей и узлов, входящих в состав силового агрегата.

Комплекс мер по совершенствованию конструкций, применяемых материалов, технологии, оптимизации технологических процессов, обеспечивающих улучшение структуры, макро- и микрогеометрии, а также других свойств поверхностей деталей (повышающих их работоспособность).

Повышение качества ремонта, культуры эксплуатации и обслуживания, широкое использование современных методов диагностирования, обеспечение технологии ремонта деталей на уровне технологии их изготовления.

Технология изготовления и ремонта деталей предусматривает обеспечение их заданных параметров при определенных экономических ограничениях. Увеличение точности изготовления и сборки при прочих равных условиях вызывает увеличение стоимости производства.

Сама по себе высота микронеровностей и разброс по допускам от номинала еще не определяют ресурса сборочной единицы или пары трения, однако для получения максимально замедленной интенсивности изнашивания необходимо соблюдение допусков на микрогеометрию и макрогеометрию для каждой детали. Микрогеометрия поверхности детали определяется ее микропрофилем, который, в свою очередь, является отражением условий его формирования. На макропрофиль детали оказывают влияние структурные особенности поверхностных и приповерхностных слоев в совокупности с особенностями режимов обработки. Виды дефектов поверхностей валов приведены на рис. 3.6. Характеристики макропрофиля тесно связаны со свойствами материала детали и условиями его обработки.

Эти дефекты делают дальнейшую работу детали без ремонта невозможной, и все они являются отражением глубоких структурных изменений поверхности, которым соответствуют изменения глубинных слоев детали: приповерхностных, подстилающих, а также сердцевины детали. Наиболее ярко эти изменения выступают в случаях аварийных поломок, например, для шейки коленвала.

В зависимости от выбранной технологии восстановления ресурс отремонтированной детали может составлять от 60 до 100 % ресурса новой детали. Наибольшее снижение ресурса может наблюдаться при восстановлении деталей до номинального размера (принцип полной взаимозаменяемости) в случае, если нарушается оптимальное взаимодействие между поверхностными (наружными), приповерхностными и глубинными слоями металла детали (сердцевиной детали).

В процессе изготовления деталей по автомобильной технологии наружные (поверхностные) слои должны иметь наивысшую твердость и износостойкость, приповерхностные – наибольшую пластичность при умеренной твердости, а глубинные слои (сердцевина) детали – наибольшую прочность и вязкость. При этом структурные и кристаллические особенности металла во всех трех зонах (и в переходах между ними) должны обладать хорошей совместимостью по механическим и тепловым деформациям, внутреннему сцеплению в металле и по отсутствию внутренних напряжений.

При восстановлении детали способами механической обработки под ремонтные размеры опасность таких структурных нарушений значительно уменьшена по сравнению с другими способами. Если глубина припуска под обработку на 30...50 % превышает глубину распространения усталостных микротрещин, то восстановление под ремонтные размеры по приемам автомобильной технологии (принцип частичной взаимозаменяемости) может обеспечить работоспособность детали в пределах 70...85 % от первоначального ресурса и выше.

Если же рабочие поверхности деталей подвергнуть процессам поверхностного упрочнения (например, методами обкатки роликом, накатки шариком, упрочнением чугунной дробью и т.п.), то ресурс может быть увеличен до 90...95 % от первоначальной величины (т.е. от ресурса новой детали с начала работы до капитального ремонта автомобиля). Такие методы восстановления обязательно требуют снятия термических и механических напряжений (низкотемпературный отпуск). Они возможны благодаря тому, что основные виды внутренних напряжений, характерные для вновь изготовленных деталей, в значительной степени выровнены за время работы автомобиля до капитального ремонта.

Необходимо помнить также, что любое восстановление детали до номинального размера методом наращивания (хромированием, осталиванием, наваркой, наплавкой, вибродуговой наплавкой) приводит к «эффекту биметалла» для поперечного сечения детали.

Для снижения нежелательных последствий эффекта биметалла, т.е. «бандажных» напряжений, структурной несовместимости кристаллических решеток, разности показателей теплового расширения основного и отложившегося металла, необходимо применять меры, частично или полностью нейтрализующие влияние отрицательных факторов. К ним можно отнести комплексы мероприятий, позволяющих предотвратить вредные последствия эффекта биметалла.

Бимета́лл — композиционный материал, состоящий из двух или более различных слоёв металлов или их сплавов.

3. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА