31. Основные факторы, влияющие на техническое состояние машин в процессе эксплуатации. Общие закономерности изменения технического состояния машин. Критерии определения величины износа

2. Основные причины нарушения работоспособности машин

В процессе эксплуатации машины подвергаются различным воздейст-виям и их технические характеристики изменяются. Можно выделить три ис-точника воздействий:

внешние, связанные с условиями работы, включая действия человека, управляющего машиной и проводящего техническое обслуживание и ремонт;

внутренние, связанные с рабочими процессами, протекающими в ма-шине и агрегатах;

потенциальная энергия, возникающая в деталях машин при их изготов-лении (различные внутренние напряжения).

Все источники воздействий, проявляющиеся в виде механической, теп-ловой, химической энергии, вызывают в деталях машин необратимые про-цессы и приводят к изменению параметров.

Отказы деталей возникают в основном из-за усталости материала, кор-розионного разрушения, изнашивания поверхностей трения.

Под отказом понимается событие, приводящее к полной или частич¬ной утрате работоспособности машины.

Отказы классифицируют по ряду признаков: природе происхождения - естественные и преднамеренные; месту возникновения; времени возникновения;

характеру возникновения - внезапные, постепенные, перемежающиеся, устойчивые, самоустраняющиеся. Физическая природа внезапных отказов - усталость материалов. Физическая природа постепенных отказов - накопле¬ние необратимых изменений в поверхностных слоях материала;

взаимосвязи отказов - зависимые и независимые. К зависимым отка¬зам относят, например, заедание вкладышей коленчатого вала вследствие от¬каза масляного насоса двигателя; внешним признакам;

степени воздействия отказов - полные и частичные. При полном отка¬зе неремонтируемых элементов их работоспособность не восстанавливают. Частичный отказ присущ ремонтируемым объектам и их элементам. Эти от-казы часто называют соответственно ресурсными и эксплутационными;

причины возникновения - исследовательские (ошибки конструирова¬ния), расчетно-конструкторские (ошибки выбора кинематики), производст¬венно-технологические (несовершенство технологии изготовления и сборки), эксплутационные (нарушения правил эксплуатации, перегрузки, несоблюде-ния графика технического обслуживания);

последствиям или затратам - тягчайшие (с человеческими жертвами), тяжелые, средние и незначительные (в зависимости от затрат времени и средств на их устранение).

Отказы подразделяют по группам сложности:

первая группа - отказы, устраняемые ремонтом или заменой деталей, расположенных снаружи сборочных единиц и агрегатов без разборки по-следних, а также отказы, устранение которых требует внеочередного прове-дения ТО-1 и ТО-2;

вторая группа - отказы, устраняемые ремонтом или заменой легкодос-тупных сборочных единиц и агрегатов (или их деталей), а также отказы, уст-ранение которых требует раскрытия внутренних полостей основных агрега¬тов без их разборки или внеочередного проведения ТО-3;

третья группа - отказы, для устранения которых необходима разборка основных агрегатов.

Причинами нарушения работоспособности могут быть также физиче¬ское и моральное старение машин.

Физическое старение - это изменение с течением времени свойств ма-териалов, деталей, узлов машин под воздействием различных полей (физиче-ского, химического), приводящие к тому, что объект не может больше вы-полнять свои функции.

Физическое старение подразделяют на старение при эксплуатации и старение при хранении.

Моральным старением машин называют уменьшение их стоимости в связи с научно-техническим прогрессом. Оно может происходить в результа¬те:

снижения стоимости новых машин той же конструкции;

появления более совершенных конструкций машин.

3. Закономерности изменения технического состояния машин

Условия эксплуатации со временем оказывают влияние на техническое состояние машин, что находит отражение в изменении параметров техниче-ского состояния и качественных признаков состояния.

Под параметрами технического состояния понимаются различные физические величины, характеризующие работоспособность и исправность машин.

Качественные признаки технического состояния обычно проявляются в виде наличия течи масла, охлаждающей жидкости, цвет отработавших га¬зов, в появлении характерного шума скрежета, специфического запаха и т. п. Эти признаки не измеряют, а оценивают качественно.

Характер изменения параметров зависит от его вида и вида фактора, под влияние которого происходит это изменение.

В процессе изменения технического состояния машины каждый пара-метр изменяется от номинального до предельного значения.

Номинальное значение параметра Пн - значение параметра, определен¬ное его функциональным назначением и служащее началом отсчета отклоне¬ний. Номинальные значения должны быть у новых и капитально отремонти-рованных составных частей.

Предельное значение параметра Пп - это наибольшее или наименьшее значение, которое может иметь работоспособная составная часть машины.

Кроме этого имеется допускаемое значение параметра Пд - граничное его значение, при котором составную часть машины допускают к использо¬ванию после контроля к эксплуатации без операций технического обслужи¬вания или ремонта. Это значение приводят в технической документации на обслуживание и ремонт машин. При допускаемом значении параметра со-ставная часть должна надежно работать до следующего планового контроля.

Медленное, постепенное изменение параметра технического состояния от номинала до предельного значения характеризует постепенный отказ со-ставной части, а скачкообразное - внезапный отказ.

Параметры состояния, обуславливающие постепенные отказы обычно измеряют в процессе технического обслуживания (расход картерных газов, эффективная мощность, расход топлива, зазоры и т. д.).

При внезапном отказе машину подвергают контролю, диагностируют в целях выявления места отказа и устранения его последствий.

4. Определение предельного значения параметра

При определении предельных значений параметров необходимо вы¬брать критерий, по которому можно судить о его достижении.

Используются технический, технологический, экономический.

Основанием для применения технического критерия служат:

явления резкого повышения интенсивности изнашивания, что вынуж-дает прекратить дальнейшую работу машины;

прекращение работы при достижении определенной степени износа. 

Основанием для применения технологического критерия является из-менение качества работы. Предельная величина определяется в функции до-пускаемого предельного отклонения качества работы.

Основанием для применения экономического критерия служит влияние износа и нарушения регулировок на экономические показатели работы ма-шины: на производительность или себестоимость.

Для определения предельного значения по максимальной производи-тельности (W) используют уравнение

W Т

W = ср с

Т +1.

где Wф - фактическая производительность;

Wcp - средняя производительность в функции износа;

Тс - время работы до остановки на ТО и ремонт,

1н - время простоев при устранении неисправностей или регулировок.

Рис. 1. К определению предельного значения параментра

По максимуму кривой Wф (рис. 1) определяется Дп1 (предельно допус-тимое значение показателя (зазор, угол опережения, давление)). 

При определении предельного значения по минимуму затрат использу-ется кривая Сс, которая строится по уравнению

С + С Т

С о ср с

с = W Т

срс

где Со - постоянные (или единовременные) затраты на восстановление машины или ее составной части;

Сср - средние переменные затраты, изменяющиеся в функции t;

По минимуму Сс определяют значение Дп .

Зона Дп1 и Дп2 - показывает интервал положений предельного значения по экономическому критерию.

Общим методом определения предельного значения параметра являет¬ся использование уравнения

at i т.

где Дп - предельно допустимое значение параметра П; Д0 - начальное значение параметра;

I - темп износа показателя в ед. времени.