Как новая, так и отремонтированная машина или механизм перед вводом в эксплуатацию в соответствии с паспортными данными должны пройти обкатку. Назначение обкатки—• приработка в едином комплексе всех пар трения, входящих в состав машины.
Погрешности сопрягаемых поверхностей деталей и неточности во взаимном расположении рабочих поверхностей в сопряжениях обусловливают весьма малую фактическую площадь взаимного контакта деталей. Приложение эксплуатационных нагрузок к деталям при таком контактировании их поверхностей привело бы при работе машины к быстрому перегреву во многих парах и их заеданию. Обкатка машины или механизма готовит детали к восприятию эксплуатационных нагрузок при соответствующих скоростных режимах.
Во время обкатки должны быть реализованы два процесса.
Первый процесс можно назвать макрогеометрической приработкой, второй — микрогеометрической. Микрогеометрическая приработка проходит сравнительно быстро. У автомобильных двигателей на это требуется 1—2 ч, между тем как полная приработка двигателя длится 35—40 ч, а полная обкатка тракторных двигателей по некоторым режимам 50—60 ч. Значительные технологические дефекты изготовления деталей и сборки машины и конструктивные недочеты в обеспечении хорошего взаимного прилегания поверхностей не могут быть устранены при обкатке и даже при работе машины в течение межремонтного периода.
|
|
Приработка протекает на отдельных участках в режимах трения при граничной и полужидкостной смазке. При этом происходит повышенное накопление продуктов изнашивания. Возможно отделение крупных частиц при выкрашивании и срабатывании наиболее выступающих неровностей поверхности. Желательно поэтому при стендовой обкатке машин в зависимости от их типа и масштабов производства иметь специальную циркуляционную смазочную систему с усиленной фильтрацией для предохранения поверхностей трения от повреждений продуктами изнашивания, что вызывает необходимость увеличить время приработки. После приработки масло в картерах и остальных элементах системы загрязняется и его следует считать отработанным. Слив масла для лучшего удаления отстоя и загрязнений производят, когда масло достаточно прогрето. Картер промывают маловязким маслом или смесью масла и керосина. Масляные фильтры и отстойники промывают керосином или другой промывочной жидкостью. Промывка трущихся поверхностей керосином после обкатки недопустима: керосин смывает масляную пленку и после пуска машины поверхности будут кратковременно работать без СМ. Разборка узлов трения по окончании стендовой обкатки для контроля деталей приводит в дальнейшем к необходимости дополнительной обкатки.
|
|
Критерии оценки окончания приработки: 1) переход на прямолинейный участок кривой изнашивания (можно установить по наличию железа в масле); 2) минимум мощности при холостом ходе машины; 3) стабилизация момента трения и температуры; 4) наибольшая эффективная мощность двигателя при заданной скорости; 5) достижение заданной степени прилегания контактирующих поверхностей.
Длительность обкатки определяется начальной шероховатостью поверхностей трения, точностью обработки деталей и их сборки, материалом деталей наиболее напряженных пар трения и зависит от эксплуатационных режимов работы машины, от режима обкатки и от свойств смазочного материала.
Под режимом обкатки понимают последовательность и длительность нагружения машины при соответствующих скоростных режимах. Обкатку машины начинают с холостого' хода на малых скоростях. Холостой ход используют также для проверки исправности всех устройств и систем. Если при эксплуатации машины некоторые узлы трения работают при повышенных температурах, то при обкатке должен быть этап, соответствующий такому тепловому режиму машины. Обкатка, например, автотракторных двигателей складывается из холодной (с приводом от постороннего источника) и горячей. Режим горячей обкатки под нагрузкой иногда относят к испытаниям. Различные варианты режимов обкатки связаны с разной их продолжительностью и дают неодинаковую величину первичного (приработочного) износа. В результате обкатки могут произойти некоторые изменения физико-механических свойств материала приповерхностного слоя, затронутого приработкой. Последнее обстоятельство не может иметь существенного значения в парах трения скольжения при допустимом линейном износе около 50 мкм.
Оптимальный вариант режима обкатки машины должен удовлетворять требованиям наименьшего первичного износа трущихся частей, минимальных затрат времени и средств. Особенно важно определить оптимальный режим обкатки двигателей внутреннего сгорания, как наиболее распространенных машин, имеющих большое число узлов трения скольжения с тяжелыми условиями работы.
Режим обкатки нельзя рассматривать изолированно от применяемых для приработки масел и топлив. Свойства смазочного материала при обкатке, как и при любом режиме трения смазанных поверхностей, имеют существенное значение. Маловязкие масла, проникая через узкие щели, лучше, чем пластичные СМ, отводят теплоту от поверхностей трения, лучше смывают с рабочих поверхностей образовавшиеся продукты изнашивания; фильтрация таких масел и выделение из них загрязнений облегчены. Распространены рекомендации о применении во время обкатки смазочных масел в 2—3 раза меньшей вязкости, чем масла, применяемого в эксплуатации для данной машины. Режимы обкатки при этом подбирают такими, чтобы было исключено заедание узлов трения. При обкатке автотракторных двигателей применяли веретенные масла, дизельное топливо в чистом виде или в смеси с маслом, на котором работает двигатель. Нижний предел вязкости масла назначается таким, чтобы была обеспечена достаточная его подача для охлаждения поверхностей.
Для сокращения времени обкатки применяют присадки к маслам, позволяющие форсировать режим. При этом для обкатки часто используют масла требуемой в эксплуатации вязкости, поскольку при повышенном температурном режиме масло разжижается. Присадками к маслам при обкатке могут служить поверхностно-активные вещества, их металлические мыла, органические соединения серы, хлора, фосфора и других компонентов; металлоплакирующие (МКФ18У).
|
|
В основе действия поверхностно-активных веществ лежит их способность адсорбироваться на поверхностях раздела фаз. При невысоких давлениях в контакте СМ, образуя прочный адсорбированный слой, разделяет поверхности трения и уменьшает износ. На неприработанных поверхностях, где развиваются высокие местные давления, смазочный материал, пластифицируя металл, ускоряет изнашивание {26, 41].
Действие присадок, содержащих серу, хлор и фосфор, основано на образовании легко срабатываемых пленок, которые получаются в результате химического взаимодействия активного элемента с металлом детали. Из указанных элементов сера является наиболее активной и доступной, поэтому серосодержащим присадкам уделено наибольшее внимание. Серосодержащие масла образуют различного состава сульфиды железа, меди, алюминия, олова, сурьмы, магния и ускоряют образование окислов железа. На меди и сплавах на ее основе образуется сплошная сульфидная пленка относительно большой толщины. Сера, проникая в межкристаллитные границы и микротрещины поверхностных слоев стальных и чугунных деталей, действует как поверхностно-активное вещество.
Ранее уже отмечалось облегчение приработки нанесением приработочных покрытий. Заслуживает внимания попытка использования для этих целей тончайших пленок из высокополимерных материалов. Иногда практикуют травление шеек коленчатых валов на глубину 1—3 мкм. На некоторых заводах производили травление рабочих поверхностей цилиндров крупных двигателей.
В заключение отметим, что фрикционные пары тоже требуют приработки для лучшего прилегания поверхностей, а в некоторых случаях для создания на поверхности рабочего слоя нужного качества, как, например, при накладках из ретинакса.