РАЗДЕЛ 2. ДИАГНОСТИКА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ

Под износом понимают постепенное поверхностное разрушение материала с изменением геометрических форм и свойств поверхностных слоев деталей. Износ может быть нормальным и аварийным. В зависимости от вызывающих причин износ деталей подразделяется на химический и физический и износ схватыванием металла (тепловой износ).

Нормальным износом называют изменения размеров и свойств материалов деталей, происходившие в условиях правильной эксплуатации оборудования. Интенсивность нормального изнашивания определяется главным образом особенностями конструкции узлов, износостойкостью использованных материалов, а также правильностью эксплуатации и ремонта оборудования.

Нормальный износ неизбежен, однако, на интенсивность его протекания может оказать влияние качество монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования. При отдельных неблагоприятных условиях нормальный износ переходит в аварийный.

Аварийным износом называют изменения размеров и свойств материалов деталей, происшедшие в относительно короткий срок из-за неправильного монтажа, эксплуатации, неудовлетворительного технического обслуживания или некачественного ремонта оборудования.

Химический износ поверхности трения заключается главным образом в образовании на них и последующем отслоении тончайших пленок оксидов. Пленки оксидов образуются в результате химического поглощения (хемосорбции) поверхностными слоями металла кислорода, поступающего из воздуха или образующегося в результате распада компонентов смазок. Происходящее в результате химического износа разрушение сопровождается появлением осповидных язвин, разъеданием металла или появлением ржавчины.

В результате физического износа, причиной которого могут быть знакопеременные нагрузки, поверхностное трение, абразивное и механическое воздействие, на деталях появляются микротрещины, поверхность деталей становится шероховатой. Основными видами физического износа является усталостный, осповидный, абразивный и эрозия.

Усталостный износ наблюдается у деталей, подверженных многократному действию знакопеременных и меняющихся по величине однозначных нагрузок, в результате которых образуются микротрещины, а затем происходит полное разрушение (поломка) детали.

Осповидный износ возникает при сухом и особенно жидкостном трении качения и характеризуется образованием на периодически нагруженных поверхностях трещин с последующим отслаиванием пленок от 0,005 до 0,2 мм. Осповидному износу подвержены детали подшипников качения, рабочие поверхности зубьев шестерен (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема осповидного износа: а – схема касательных напряжений, возникающих при вдавливании цилиндра или шара в плоскую поверхность; б – схема

Абразивный износ – это разрушение поверхности деталей мельчайшими частицами более твердых материалов. В машинах абразивными могут быть частицы металлов, продукты окисления смазки, минеральные частицы (песок, стружка и др.), попадающие извне. Абразивному износу подвержены поверхности всех узлов трения.

Эрозия – механическое разрушение (размывание, разъедание) поверхностных слоев материалов деталей, перемещающихся с большой скоростью, частицами газообразной, жидкой или твердой фазы – протекает совместно с интенсивными окислительными процессами.

Износ схватыванием металла характеризуется возникновением и последующим разрушением молекулярных связей на поверхности трения (изменение структуры зерен, понижение твердости, оплавление, отпуск и т.п.).

Условия для возникновения связей вызываются как относительно низкими, так и высокими температурами контактируемых участков. Этот вид износа наблюдается у различных деталей паровых котлов, двигателей, компрессоров и холодильных машин.

4.2. Основные причины, влияющие на износ деталей оборудования

На характер и величину износа оказывают влияние многие факторы конструктивного и эксплуатационного порядка. Это должно учитываться при изготовлении и восстановлении ремонтируемых деталей.

Качество материала деталей. Качество материала деталей и его термическая обработка оказывают большое влияние на их прочность и износоустойчивость. Как правило, для большинства материалов износоустойчивость тем больше, чем тверже их рабочая поверхность. Но нельзя считать, что степень твердости материала всегда прямо пропорциональна износоустойчивости.

Материалы, обладающие только большой твердостью, имеют высокую износоустойчивость, однако, при этом увеличивается возможность появления рисок, отрыва частиц материала от поверхности. Поэтому эти материалы должны обладать большой вязкостью, которая препятствует отрыву частиц.

Если детали из однородных материалов испытывают взаимное трение, то вследствие большого коэффициента трения они быстро изнашиваются. Следовательно, более дорогие и труднозаменяемые детали нужно изготавливать из более твердого, качественного и износоустойчивого материала, а более простые и дешевые лучше изготавливать из сравнительно мягкого материала с малым коэффициентом трения.

Правильный выбор материала для деталей имеет большое значение как с точки зрения экономии материала, так и для предотвращения аварий и несчастных случаев при эксплуатации.

На предприятиях пищевой промышленности наиболее распространены при ремонте оборудования черные (сталь, чугун) и цветные металлы, их сплавы и пластмассы.

Качество обработки поверхностей деталей. На износ и долговечность работы трущихся поверхностей оказывает большое влияние качество поверхности после механической обработки – чистота поверхности. Установлено три периода износа, которые показаны на кривой износа деталей (рис.4.2):

1) начальный период приработки (участок кривой 1–2) характеризуется быстрым увеличением зазора в подвижных соединениях;

2) период установившегося износа (участок 2–3), после приработки рабочих поверхностей, в этот период, являющимся основным, наблюдается постепенное и медленное изнашивание;

3) период быстрого нарастания износа, вызываемый значительными изменениями зазоров между трущимися поверхностями и изменением геометрической формы деталей; с этого момента начинается усиленный и катастрофически нарастающий износ, который может привести к аварии.

Для увеличения срока службы деталей оборудование следует сократить до возможно меньших сроков период приработки, резко увеличить период установившегося износа и предотвратить период нарастающего износа. Сокращение периода приработки достигается путем точной и чистой обработки поверхностей трущихся деталей.

Состояние чистоты поверхности измеряется специальными приборами – профилометрами и профилографами.

Смазка. Слой смазки, вводимой между трущимися поверхностями, повышает износостойкость соприкасающихся деталей: смазочное вещество, попадая между двумя трущимися поверхностями, движущимися одна по другой, заполняет их неровности и исключает непосредственное соприкосновение их, уменьшает трение, износ, опасность заедания, нагрев и коррозию (рис.4.3).

Рис. 4.3. Схема распределения давления в масляном слое:

Различают следующие виды трения скольжения:

1) сухое трение, возникающее при отсутствии смазки на трущихся поверхностях;

2) полужидкостное и полусухое, наблюдающееся тогда, когда масляная пленка частично разрывается или когда слой смазки постоянно тонок, что неровности трущихся поверхностей частично соприкасаются. Полужидкостное и полусухое трение проявляется у недостаточно или неправильно смазанных поверхностей, когда применяют смазочный материал, не соответствующий условиям работы;

3) жидкостное трение, возникающее в тех случаях, когда движущиеся поверхности полностью разделены слоем смазочного материала.

Процесс создания напряженного масляного слоя при работе пары вал – подшипник происходит следующим образом. Между валом и подшипником имеется зазор, начинающийся от точки соприкосновения вала во вкладыше и расходящийся в обе стороны в виде клиновидной щели. Вал при этом расположен эксцентрично по отношению к подшипнику.

При вращении вал увлекает за собой слой смазки в клиновидный зазор. По мере уменьшения этого зазора сопротивление протекающей смазки все более возрастает, достигая наибольшего значения в самой узкой части клиновидной щели. Благодаря этому вращающийся вал приподнимается, подшипник и вал полностью разделяются слоем (пленкой) смазки, толщина которой будет наименьшей. Износ сопряженных поверхностей при этом наименьший.

Для обеспечения длительной работы деталей необходимы правильный выбор смазки и надежный подвод ее к трущимся поверхностям, а также правильный режим смазки работающих поверхностей. При неправильной смазке детали чрезмерно нагреваются, происходит заедание и расплавление трущихся поверхностей, что приводит к выходу из строя оборудования.

Скорость движения деталей и удельное давление. Любое оборудование, находящееся в работе, характеризуется работоспособностью (производительностью, скоростью движущихся частей, коэффициентом полезного действия и т.д.) и долговечностью – длительностью работы оборудования, в течение которой его работоспособность остается в допустимых пределах.

На основании опытных данных установлено, что при нормальных удельных нагрузках и скоростях движения от 0,05 до 0,1 м/с разрыва масляного слоя не происходит и смазка становится полной. Износ деталей увеличивается при увеличении скорости относительного перемещения трущихся деталей, так как повышается температура соприкасающихся поверхностей, что может привести к смятию и выплавлению. Например, для подшипников с баббитовой заливкой температура не должна превышать 60 °С от предельной.

Нарушение жесткости в неподвижных соединениях. В этих случаях нарушается герметичность в сопряжениях (течи), возникают динамические нагрузки в соединениях, резко повышается напряжение в связях. Для предотвращения нарушения жесткости соединений необходимо систематически проверять жесткость крепления деталей и восстанавливать ее путем подтяжки, не допуская работы с ослаблением.

Нарушение посадок. Эта группа неисправностей характеризуется увеличением зазора в подвижных соединениях и уменьшением натяжения у неподвижных соединений. Для предотвращения этого нужно правильно регулировать зазоры и использовать специальные покрытия поверхностей подвижных соединений.

Нарушение взаимоположения деталей в соединениях. Нередко наблюдается нарушение узлов и деталей в кинематической цепи, что приводит к отклонению соосности, изменению расстояния между деталями, к нарушению перпендикулярности осей узлов и деталей. Чтобы избежать этого вида нарушений следует систематически проверять взаимоположение деталей и узлов, регулировать их положения, а при необходимости – восстанавливать правильность их местоположения.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: