8 Вопрос

1. Износ резьбовых соединений.

В резьбовых механизмах (винтах подачи, домкратах) для достижения нужной износостойкости рассчитывают удельное давление в зоне контакта витков резьбы. Это удельное давление сравнивают с допустимым удельным давлением, исключающим из соединения выдавливание смазки:

Р_а = ≤ [Р_а] , (34)

где F – осевая нагрузка на винт, Н;

Р – шаг резьбы, м;

d и d₁ – наружный и внутренний диаметр резьбы, м;

Н – высота гайки, м (высота резьбы);

n – количество болтов;

[Р_а] – допустимое удельное давление (для пары сталь-бронза [Р_а] = 12 МПа; при малых скоростях скольжения [Р_а] = 20 МПа).

Если Р > [Р_а], то уменьшают осевую нагрузку, либо изменяют параметры резьбы (Р, d и d₁, Н).

2. Износ шлицевых соединений.

Износостойкость учитывается следующей зависимостью:

σ = ≤ [σ]_изн , Па, (35)

где М – наибольший крутящий момент, Н·м;

К_кн – коэффициент концентрации нагрузки;

S – площадь рабочих поверхностей соединений относительно вала, м;

l – рабочая длина соединения, м;

[σ]_изн – допустимое напряжение по износу, Па.

Практически можно применить Δ = (0,05–0,08) · b, мм, где b – ширина прямоточного зуба, мм; Δ – износ червячной передачи.

Износостойкость зубьев червячного венца глобоидальной передачи может быть оценена допустимой скоростью изнашивания:

Δ = ≤ 5 · 10^-10 · а_ω , мм/об, (36)

где [u] – предельно допустимый износ, мм (0,1–0,3 мм);

Т – установленный практически срок службы передачи, ч;

n – частота вращения колеса, об/мин;

а_ω – межосевое расстояние, мм.

Статический анализ разрушений деталей в механизмах и узлах машин и оборудования позволяет сделать следующие выводы.

1. Основной причиной разрушения деталей в машинах является изнашивание, виды которого разнообразны и зависят от условий эксплуатации техники, характера нагрузок и физико-механических свойств материалов, из которых эти детали изготовлены.

2. Наибольшее число отказов машин происходит вследствие механического изнашивания, которое имеет три основных этапа в эксплуатации техники: приработки, нормального периода работы и аварийного режима.

3. На срок работы деталей значительное влияние оказывают виды трения. При работе сопрягаемых деталей предпочтительным видом трения является жидкостное и полужидкостное по причине обеспечения наиболее низких коэффициентов трения.

4. Основными факторами, влияющими на срок службы машин, являются характер нагрузок на детали и узлы, условия эксплуатации и действие смазочных материалов.

9 Вопрос

Объективным способом оценки необходимости проведения того или иного вида ТО или ремонта машины является диагностический контроль за техническим состоянием деталей и узлов, осуществляемый различными методами и средствами технической диагностики. Техническое диагностирование при эксплуатации машин обеспечивает проверку их исправности, работоспособности, поиск дефектов и сбор информации для прогнозирования остаточного ресурса.

Основное назначение диагностики – определение технического состояния машины (детали, узла, механизма) в данный момент времени с минимальным объемом разборки (или без нее).

Для диагностирования горной техники нашли применение следующие параметры и методы диагностирования: для механических систем – тепловые, виброакустические, по зазорам, герметичности уплотнений, содержанию продуктов износа в смазке; для гидропривода – по объемному КПД и подаче, параметрам давления в системе, частоте вращения и линейным перемещениям, температуре рабочей жидкости и виброакустическим параметрам, герметичности рабочих объемов; для электрооборудования – по сопротивлению изоляции между фазами и по отношению к земле, коэффициенту абсорбции, напряжению питания и току нагрузки, потребляемой энергии, частоте вращения, переходному сопротивлению силовых контактов, тепловые и виброакустические; для аппаратуры автоматизации – контрольные тесты.

Различают следующие методы изнашивания элементов машин:

1. Метод микрометрирования. Измерение линейных размеров деталей с помощью измерительных средств.

2. Метод взвешивания. Применяют, когда линейные измерения невозможны ввиду сложной конфигурации детали. Потери по массе говорят об износе детали.

3. Метод профилографирования. Используют прибор профилограф. До износа на поверхность наносится царапина. Затем записывается профилограмма. После износа она наносится на царапину, записывается новая профилограмма и вычисляется линейный износ h.

4. Метод вырезания лунок. На поверхности, например, цилиндра, вырезается лунка. Измеряются ее размеры до износа и после. Абсолютный износ будет равен Δl = h₁ – h₂.

5. Визуальный метод. Это внешний осмотр. Для внутренних поверхностей применяют визуоскоп: трубу с подсветкой и системой зеркал и увеличительных стекол.

6. Метод измерения зазоров, температуры и давления. Зазоры измеряют щупами, температуру – термометрами и термопарами, давление – манометрами.

7. Акустический метод. Улавливают звуки, отличные от нормальной работы, либо на слух, либо с помощью стетоскопа.

8. Метод контроля продуктов износа в масле. Из масла периодически отбирают пробы и определяют в них содержание продуктов износа – частиц. Зная количество циркулирующего в системе масла, определяют общие потери массы деталей.

9. Метод радиоактивных изотопов. Радиоактивный изотоп внедряют в деталь на контролируемую толщину. При наступлении износа радиоактивное излучение улавливают счетчиками Гейгера. Износ измеряют либо по накоплению продуктов изнашивания в масле, либо на фильтрах.

10. Метод ароматической диагностики. Позволяет определять износ по запаху, например, при внедрении внутрь детали ампулы с характерным запахом.

11. Метод использования световодов. Используется светокабель, имеющий внешнюю оболочку, внутри которой находится множество световолокон с отличным от внешней оболочки коэффициентом преломления.

Составной частью диагностики технического состояния является дефектоскопия деталей.

Во время ремонта машин и их разработки детали осматривают с целью определения степени их износа и дальнейшей пригодности.

Критерием оценки степени износа являются предельно допустимые размеры детали.

Дефектация деталей происходит следующим образом. Детали делят на 3 группы:

– годные к дальнейшей эксплуатации (их помечают зеленой краской);

– детали, подлежащие ремонту и восстановлению (их маркируют либо цифрами, либо красками различных цветов, в зависимости от вида ремонта и восстановления);

– детали, не подлежащие ремонту и восстановлению: выработавшие свой ресурс работы (их помечают красной краской и сдают в металлолом).

Различают следующие методы дефектоскопии деталей:

1) ультразвуковая дефектоскопия;

2) магнитоакустическая дефектоскопия;

3) рентгеновская дефектоскопия;

4) гамма-дефектоскопия;

5) люминесцентная дефектоскопия;

6) дефектоскопия керосином или маслом;

7) электромагнитная дефектоскопия.