Лекция №1 Введение в триботехнику

1. Сроки службы трущихся деталей

Срок службы машин — календарная продолжитель­ность эксплуатации изделия до разрушения или другого пре­дельного состояния. Предельное состояние может устанавли­ваться по изменениям параметров, условиям безопасности, эко­номическим показателям, по необходимости первого капитального ремонта и т. п.

Выход из строя деталей и рабочих органов машин при нор­мальных условиях эксплуатации является следствием физиче­ского износа разных видов: усталостных разрушений, ползучести материалов, механического износа, коррозии, эрозии, кавита­ции, старения материала и др.

Современное состояние теории рабочих процессов машин, на­личие обширной экспериментальной техники для определения рабочих нагрузок и высокий уровень развития прикладной тео­рии упругости при относительно хороших знаниях физических и механических свойств материалов позволяют обеспечить доста­точную прочность деталей машин с большой гарантией от поло­мок их в нормальных условиях эксплуатации. Поэтому наибо­лее распространенной причиной выхода деталей и рабочих орга­нов машин из строя является не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей..

Особенно велик износ деталей и рабочих органов машин-ору­дий, которые эксплуатируются в абразивной и агрессивных сре­дах, и деталей транспортных машин, работающих в условиях гря­зи и пыли. Например, ресурс дробящих плит составляет в сред нем 4—6 мес, зубьев ковшей экскаваторов, ножей скреперов и бульдозеров, шнеков — 6—8 мес. На дробилке массой 6 т при дроблении высокоабразивных пород расходуется в год 17 т дробящих плит. Контрольные сроки службы до капитального ремон та угольных комбайнов 8—12 мес, а конвейеров в угольных шах тах 2—3 года. Дизели, установленные на мощных автосамосвалах, требуют капитального ремонта после 1500—2000 ч работы, т. е. через 6—8 мес. Бортовые шестерни тракторов работают до замены не более 2000—2500 ч, срок службы тракторных транс миссий до ремонта составляет 2500—3500 ч. За сезон работы тракторов на песчаных почвах приходится заменять два-три комплекта гусениц, что в среднем обходится в 50% стоимости ново го трактора. Лемех тракторного плуга в среднем обрабатывает до полного износа всего 15—20 га почвы, это вынуждает еже годно изготовлять для сельского хозяйства свыше 20 млн. лемехов, не говоря уже о том, что на тяжелых почвах режущая кромка лемеха требует ремонта через 4—6 ч работы плуга. Годовая потребность в запасных звеньях приводных цепей сельскохозяйственных машин составляет около 100 млн. шт.

За весь срок службы горного оборудования на его ремонт требуется средств в 10—12 раз больше, чем на выпуск новых машин. Имеется лини» один путь сокращения этих затрат — по­никни, ц.тосостопкость основных деталей машин,

2. . Убытки от трения и износа в машинах

Большинство машин (85—90%) выходит из строя по причине износа деталей. Затраты на ремонт и техническое об­служивание машины в несколько раз превышают ее стоимость: дли автомобилей в 6 раз, для самолетов до 5 раз, для станков до 8 раз [40].

На долю заводов, выпускающих новые тракторы, приходится лишь 22% мощностей, на долю заводов, изготовляющих запас­ные части к тракторам, 34%, а на долю ремонтных предприятий 44%. Иначе говоря, на ремонт тракторов затрачивается почти в 4 раза больше производственных мощностей, чем на их изго­товление.

Трудоемкость ремонта и технического обслуживания многих строительных и дорожных машин за срок их службы пример­но в 15 раз превышает трудоемкость изготовления новых. Соз­дание машин, не требующих капитальных ремонтов за весь срок их службы, и значительное сокращение текущих ремонтов по своей технико-экономической эффективности равноценны удво­ению мощности машиностроительных заводов и увеличению вы­пуска металлов на многие миллионы тонн в год. Ремонтом тех­ники занято свыше 7 млн. чел. Одна треть станочного парка на­ходится в ремонтных предприятиях. На запасные части расхо­дуется более одной пятой выплавляемого металла.

За весь срок службы двигателей автомобилей, тракторов и комбайнов их ремонтируют до 5 раз. Ресурс двигателя после ре­монта по сравнению с ресурсом нового двигателя составляет 30—50%. Число рабочих, занятых ремонтом двигателей, в не­сколько раз превышает число рабочих, изготовляющих двигате­ли на заводах серийной продукции. Материальные затраты на ремонт также во много раз превосходят затраты на изготовление нового двигателя. В целом по стране на автомобилях, тракторах и комбайнах отремонтированных двигателей в 2 раза больше, чем новых.

Причинами малого ресурса двигателей после ремонта явля­ются:

низкое качество обработки поверхностей деталей;

станки ре­монтных предприятий не обеспечивают той точности обработки, которую имеют детали, изготовленные на заводах серийной про­дукции;

отсутствие средств надежной промывки деталей перед сборкой, запыленность абразивной пылью сборочных цехов, в це­лом— невысокая культура производства;

плохая приработка деталей после ремонта, отсутствие совре­менных испытательных стендов, приборов, контролирующих про­цесс приработки, загрязненность абразивами смазочных и гид­равлических систем;

недостаточная специализация производства на ремонтных предприятиях по сравнению с ее уровнем на заводах серийной продукции, что не позволяет разрабатывать и реализовывать на­иболее рациональные технологические процессы;

результатом этого является, в первую очередь, малый срок службы деталей.

Большие материальные потери народное хозяйство терпит от повышенного трения в узлах машин. Известно, что более по­ловины топлива, потребляемого автомобилями, тепловозами и другими видами транспорта, расходуется на преодоление сопро­тивления, создаваемого трением в подвижных сочленениях [48]. В текстильном производстве на преодоление сопротивления тре­нию затрачивается около 80% потребляемой энергии. Низкие КПД многих машин обусловлены главным образом большими потерями на трение. Так, КПД глобоидного редуктора, уста­навливаемого в лифтах, металлорежущем оборудовании, шахт­ных подъемниках и др., в приработанном состоянии составляет только 0,65—0,70, а в такой распространенной паре, как винт — гайка, всего лишь 0,25.