9.23. Выбор способов повышения долговечности деталей машин

Наименование детали

Характер работы

Основной вид повреждения при эксплуатации

Способ повышения долговечности

1

2

3

4

Болты и шпильки резьбовых соединений, собираемых с предварительной затяжкой и нагружаемых силами, вызы­вающими переменные напря­жения

Статические напряжения от предварительной затяжки и переменные напряжения от изменяющихся во время работы нагрузок

Усталостные изломы, деформации

Повышение прочности стали, уменьше­ние концентрации напряжений, умень­шение жесткости болта, уменьшение высотных параметров шероховатости поверхности резьбы болта, накатка резь­бы болта и шпильки роликами

Гайки и крепежные отверстия под болты и шпильки в кор­пусных деталях

То же

Срез резьбы и самоотвинчивание

Раскатывание резьб и создание гладко­резьбовых соединений

Колеса зубчатых передач

Изгиб зубьев, деформиро­вание контактного сжатия и сдвига рабочих поверхно­стей зубьев, трение и удары торцов зубьев зубчатых колес коробок передач при включении скорости

Излом зуба (усталост­ный или из-за кратко­временной перегрузки), осповидное выкрашива­ние, изнашивание или пластическое деформи­рование рабочих по­верхностей зубьев, тор­цовое изнашивание зубьев зубчатых колес коробок передач, заеда­ние зубьев

Корригирование, улучшение, сплошная или поверхностная закалка зубьев, це­ментация, азотирование, нигроцемента- ция рабочих поверхностей зубьев (сталь­ных зубчатых колес), накатывание, элек­тромеханическая обработка

Червях и червячное колесо червячной передачи

Скольжение витков червяка по рабочим поверхностям зубьев червячного колеса, нзгиб зубьев червячного колеса

Заедание, изнашивание рабочих поверхностей, пластическое деформи­рование и излом зубьев червячного колеса

Корригирование зубьев червячного коле­са, уменьшение шероховатости, закалка или цементация рабочих поверхностей витков червяка, накатывание, электроме­ханическая обработка

Звездочки цепных передач

Удары и трение рабочих поверхностей звездочек об элементы цепи

Изнашивание рабочих поверхностей зубьев

Проектирование звездочек с вогнутым профилем зубьев, уменьшение шерохо­ватости, закалка или цементация рабочих поверхностей зубьев, накатывание

Валы и оси

Деформация изгиба и кру­чения, трение скольжения между цапфой и опорой

Усталостные изломы, изломы, изнашивание и задиры цапф, заедание

Уменьшение влияния концентраторов напряжений (увеличение радиусов галте­лей, исполнение шпоночных канавок с плавным выходом и т.п.), шлифование цапф (тяжелонагруженных валов по всей длине), поверхностный наклеп переход­ных поверхностей, поверхностная закалка, азотирование, накатывание, вибронакаты­вание

Опоры скольжения (подшип­ники и подпятники)

Трение скольжения между цалфой и опорой

Изнашивание, заедание, усталостные разрушения поверхности трения

Обеспечение условий жидкостного тре­ния, увеличение жесткости опоры, высо­кая точность изготовления и малые зна­чения высотных параметров шероховато­сти рабочей поверхности цапфы, нанесе­ние на поверхности опор специальных покрытий для улучшения приработки, виброраскатывание, создание избира- - тельного переноса

Подшипник качения

Качение шариков (или ро­ликов) по наружному и внутреннему кольцам

Излом кольца, разруше­ние тел качения, изна­шивание тел качения и рабочих поверхностей колец, усталостное вы­крашивание (осповидное изнашивание) рабочих поверхностей элементов подшипника, заедание деталей подшипника

Обеспечение податливости корпуса в нагруженной части подшипника, раска­тывание шариком, алмазное выглажива­ние

Гильза цилиндра поршневого двигателя внутреннего сгора­ния

Механические нагрузки от переменного давления га­зов, тепловое и коррозион­ное воздействие газов, тре­ние о поршневые кольца и поршень, коррозионное воздействие охлаждающей жидкости

Изнашивание внутрен­ней поверхности (зерка­ла), появление рисок, задиров, овальность в результате изнашивания при неравномерном дав­лении поршия, трещины, коррозия наружной по­верхности гильз и кави­тационное разрушение

Поверхностная (или объемная закалка) и отпуск; покрытие внутренней поверхно­сти тонким слоем пористого хрома или азотирование внутренней поверхности для улучшения прирабатываемости, виб­рораскатывание, трибоггехнология. Ос- винцовывание, оцинковывание лаком наружной поверхности, омываемой во­дой (для предохранения от коррозии)

Поршень двигателя внутренне­го сгорания

Механические нагрузки от переменного давления газов и инерционных сил воз­вратно-поступательного движения поршня, тепловое воздействие газов на днише, трение боковой поверхно­сти о зеркало гильзы

Изнашивание цилиндри­ческой поверхности, изнашивание и пласти­ческое деформирование кольцевых канавок, из­нашивание отверстий в бобышках, прогар го­ловки

Покрытие боковой поверхности легко­плавкими металлами (свинцом ияи оло­вом), фосфатирование, травление кисло­той, сульфидирование, закалка с после­дующим старением поршней из алюми­ниевого сплава

Диски борон и лущильников

Абразивное воздействие почвы, силовые воздействия препятствий

Затупление лезвия в результате изнашивания, разработка квадратных отверстий

Закалка и отпуск до твердости НВ 321 ... 415, плакирование лезвия износостойки­ми материалами

Лапы культиваторов

Абразивное воздействие и давление почвы

Затупление режущей кромки лезвия в резуль­тате изнашивания

Закалка и отпуск лезвия, наплавка на лезвие твердого сплава

Лопасти рабочего колеса гид­ротурбины

Кавитационное и коррози­онное действие среды, из­гиб, действие пульсирую­щего потока, вызывающего вибрацию

Кавитационное разру­шение поверхности де­тали

Применение материалов или облицовок, стойких против кавитационного разру­шения

Пальцы звеньев гусениц гусе­ничного трактора

Трение без смазочного ма­териала при высоких давле­ниях и ударных нагрузках при наличии абразивного материала и влаги

Изнашивание в местах трения о проушины (или втулки звеньев гусениц)

Закалка поверхности при нагреве ТВЧ, борирование

Втулки звеньев гусениц гусе­ничного трактора

То же

Изнашивание в местах трения о палец

Цементация с последующей закалкой и отпуском, дорнование

Лемехи плугов

Давление пласта почвы, воздействие абразивной среды

Затупление режущей кромки, затупление нос­ка, образование фаски с тыльной стороны лезвия в результате изнашива­ния

Закалка с последующим отпуском лез­вия, наплавка на лезвие твердого сплава (сормайта)

Отвалы плугов

Давление пласта почвы, воздействие абразивной среды

Поломка крыла и его изнашивание в месте схода пласта почвы

Цементация и последующая закалка с самоотпуском

Зубчатые колеса коробки пере­дач трактора

Удары торцов зубьев при включении передачи, изгиб зубьев, контактное сжатие и сдвиг объемов металла, прилежащих к эвольвеит- ным поверхностям

Торцовое изнашивание зубьев, поломка зубьев, изнашивание эвольвентных поверхностей зубьев

Изготовление шестерен с наиболее ра­циональной (бочкообразной) формой торцов зубьев; цементация или нитроце­ментация рабочих поверхностей зубьев с последующими закалкой и отпуском

Звенья гусениц гусеничных тракторов

Контактные нагрузки, тре­ние качения с проскальзы­ванием о беговую дорожку и боковые поверхности опорных катков, наличие абразивного материала и влаги в зоне трения

Изнашивание проушин, изнашивание цевок в месте зацепления с ве­дущим колесом, изна­шивание беговой дорож­ки, усталостные разру­шения

Закалка и отпуск, нормализация или за­калка в электролите беговых дорожек, наплавка почвозацепа вольфрамовым чугуном

Коленчатый вал

Периодические нагрузки от давления газов и сия инер­ции движущихся масс, вы­зывающие переменные на­пряжения в элементах вала; трение шеек о заливку вкладышей подшипников

Уменьшение диаметра, овальность и конусность шеек в результате изна­шивания, прогиб или усталостный излом в результате несоосности или большого износа коренных подшипников

Создание овальной формы, поверхност­ная закалка, азотирование, полирование коренных и шатунных шеек для повыше­ния износостойкости, накатка роликами или обдувка дробью переходных поверх­ностей (для увеличения выносливости)

Клапаны двигателя внутренне­го сгорания

Динамические нагрузки от переменного давления газов и сил упругости пружины; омывание головок выпуск­ных клапанов горячими газами, движущимися с большими скоростями

Изнашивание и пригорание фаски тарелки кла­пана, изнашивание стержня, деформирова­ние

Заполнение внутренней полости головки пустотелого выпускного клапана на 50 - 60 % металлическим натрием (для охла­ждения клапана); наплавка фаски и го­ловки выпускного клапана со стороны цилиндра твердым сплавом ВКЗ или сормайтом (для повышенил износостой­кости и коррозионной стойкости); объ­емная закалка и отпуск

Поршневое кольцо двигателя внутреннего сгорания

Нагрев от соприкосновения с горячими газами; трение о внутреннюю поверхность гильзы при возвратно- поступательном движении

Изнашивание по наруж­ной цилиндрической и торцовой поверхностям, снижение упругости, пригоранне

Оптимизация формы, пористое хромиро­вание одного или двух верхних компрес­сионных колец; электролитическое лу­жение или фосфатирование колец (для улучшения прирабатываемости и повы­шения коррозионной стойкости)

Вкладыш шатунных и корен­ных подшипников коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

Переменные по значению давления газов и давления от сил инерции поступа­тельно движущихся и вра­щающихся масс

Изнашивание, усталост­ное выкрашивание или подплавление заливки

Оптимизация формы, покрытие рабочей поверхности оловом или припоем ПОС-18, виброраскатывание

Лопатки газовых турбин

Растяжение, изгиб и круче­ние профильной части и хвостовика под действием центробежных сия и давле­ния газового потока; пере­менное напряжение от виб­рационных нагрузок, тер­мические напряжения, кор­розионное и эрозионное действие газовой среды

Разрушение по про­фильной части пера или елочному профилю хво­стовика, вызванное дей­ствием статических и переменных напряжений от термической устало­сти

Полирование профиля пера лопатки (ко- рытв, спинки, кромок и радиусов); обкат­ка роликом, наклепывание легкими уда­рами поверхностного слоя хвостовика; алитирование или эмалирование поверх­ностных слоев для защиты от коррозии

Зубья ковшей экскаваторов

Трение об абразивные час­тицы грунта, динамические нагрузки при ударах о грунт

Затупление режущей кромки в результате изнашивания

Закалка, наплавка твердого сплава (сор- майта)