Тема 3 Несправності і шляхи підвищення довговічності обладнання

Питання:

3.1 Причини виникнення несправностей обладнання.

3.2 Знос деталей машин

3.3 Характерні несправності деталей машин.

3.4 Шляхи і засоби підвищення довговічності обладнання.

3.5 Мастильні матеріали.

3.6 Змащування вузлів

3.1 Причини виникнення несправностей обладнання

Виникнення несправностей у верстатів і іншого обладнання обумовлені поступовим чи раптовим руйнуванням деталей внаслідок зміни фізико-механічних властивостей, спрацьовування, деформацій, корозії, старіння матеріалу та ін.

У більшості випадків відбувається зміна у з'єднаннях: порушуються зазори в рухомих з'єднаннях, натяги в нерухомих.

Практично кожна несправність є наслідком зміни конструктивних розмірів деталей, стану їх поверхонь, структури і механічних властивостей матеріалу та ін.

Поява несправностей у різному обладнанні обумовлюється конструктивними, технологічними і експлуатаційними факторами.

До конструктивних факторів відносяться розрахункові величини: діючих навантажень, швидкості відносних переміщень механізмів, питомі навантаження, конструктивне виконання деталей, величини зазорів і натягів у з'єднаннях, фізико-механічні характеристики і структура матеріалів, шорсткість поверхонь і їх твердість, змащення деталей і ін.

До технологічних факторів відносяться: види отримання і точність заготовок; точність і якість виготовлення деталей; механічна і термічна обробка деталей; правильність зборки, регулювання складальних одиниць, агрегатів і машин і ін.

Експлуатаційні фактори чинять великий вплив на довговічність роботи деталей: навантаження в процесі роботи; режими різання; інтенсивність роботи обладнання; своєчасне і повне технічне обслуговування; якість мастильних матеріалів і надійність змащення та ін. На більшість деталей у процесі експлуатації впливають змінні навантаження: однобічний згин; однобічне кручення; двосторонній змінний згин; змінний згин із крученням. Більше 70% деталей машин працюють при двосторонньому змінному згині із крученням, що знижує їх запас міцності, а в остаточному підсумку зменшує довговічність роботи.

3.2 Знос деталей машин

Зношування – це незворотний процес зміни розмірів деталей під час експлуатації машин, при цьому, як правило змінюється форма, розміри і стан робочих поверхонь деталей.

Причинами аварійного зношування можуть бути: поганий догляд, зокрема недотримання режиму змащення; значне перевантаження машини при експлуатації; несвоєчасний або погано виконаний ремонт.

Розрізняють такі види зносу: механічний, молекулярно-механічний і корозійний.

Механічний знос є результатом дії сил тертя при ковзанні однієї деталі по іншій. При цьому виді зносу відбувається стирання (зрізання) поверхневого шару металу у спільно працюючих деталей, які втрачають свої геометричні розміри.

Механічний знос виникає при роботі таких поширених сполучень деталей, як вал-підшипник, станина-стіл, поршень-циліндр та ін. Він з’являється і при терті кочення поверхонь, так як цей вид тертя неминуче супроводжує і тертя ковзання, однак у подібних випадках знос буває дуже незначний.

Величина і характер зносу деталей залежать від фізико-механічних властивостей верхніх шарів металу, умов роботи поверхонь, що сполучаються, тиску, відносної швидкості переміщення, умов змащення поверхонь, ступеня шорсткості останніх і ін.

Найбільш руйнівну дію на деталі надає абразивний знос, який спостерігається в тих випадках, коли поверхні тертя забруднюються дрібними абразивними і металевими частинками. Зазвичай такі частинки потрапляють на тертьові поверхні при обробці на верстаті литих заготовок (деталей) або є результатом зношування самих поверхонь, потрапляння пилу та ін. Такі частинки тривалий час зберігають свої ріжучі властивості, утворюють подряпини, задири і, змішуючись з брудом, виконують роль абразивної пасти, за допомогою якої відбувається інтенсивне притирання і зношування поверхонь, що сполучаються.

Під час роботи багато деталей машин (вали, зубці зубчастих коліс, шатуни, пружини, підшипники) піддаються тривалій дії змінних навантажень. Ці динамічні навантаження набагато небезпечніше для міцності деталі, ніж навантаження статичні. При дії змінних навантажень руйнування деталей відбувається без помітних залишкових деформацій (крихкий злам).

Явище руйнування матеріалу від дії змінних навантажень викликається втомою матеріалу. Для запобігання руйнуванню від втоми важливо правильно вибрати розміри поперечного перерізу знову виготовленої або відремонтованої деталі і виготовити деталь по можливості так, щоб вона не мала різких переходів від одного розміру до іншого. При цьому слід пам’ятати, що грубо оброблена поверхня, наявність рисок і подряпин можуть стати причиною виникнення тріщин втоми.

Молекулярно-механічний знос полягає в прикипанні (схоплюванні) однієї поверхні до іншої. Це явище спостерігається при недостатній кількості мастила, при значному питомому тиску, коли дві поверхні зближуються настільки щільно, що починають діяти молекулярні сили, що приводять до схоплювання поверхонь при терті.

Корозія зазвичай з’являється у деталей машин і установок, на які безпосередню діють вода, повітря, хімічні речовини, температура. Якщо температура повітря у виробничих приміщеннях нестійка, то кожного разу при її підвищенні водяна пара, що містяться в повітрі, стикаючись з більш холодними металевими деталями, осідає на них у вигляді конденсату. Це викликає корозію металу, тобто з’єднання металу з киснем повітря.

Під впливом корозії в деталях утворюються глибокі роз'їдання, матеріал стає губчастим поверхню, втрачає механічну міцність. Ці явища спостерігаються, зокрема, у деталей гідравлічних пресів і парових молотів, що працюють у середовищі пара або води.

Зазвичай корозійний знос супроводжується і механічним внаслідок сполучення однієї деталі з іншого. У цьому випадку відбувається так зване корозійно-механічне зношування, тобто комплексний знос.

Зноси, які виникають у деталях наведені на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 — Зноси, які виникають у деталях