Загальні методи визначення спрацювання деталей машин

Ступінь спрацювання деталей машин та їх придатність до подальшої роботи уточнюють під час розбирання вузлів, про що складають відомість дефектів. Періодичний огляд обладнання, який здійснюється згідно затвердженого графіку, є одним з найбільш надійних способів виявлення зношення і несправностей. Він дозволяє виявити ступінь зношення деталей, виявити дефекти і попередити можливу аварію.

Контроль спрацювання деталей машин проводять, використовуючи три методи: органолептичний, інструментальний і спеціальний.

Зміст органолептичного методу полягає у виявленні спрацювання способом огляду й прослуховування.

За допомогою огляду виявляють видимі дефекти: обломи, тріщини, викришування, видимі спрацювання тощо. Візуально, а також ощупуванням виявляють місця протікання рідин, місця зайвого нагріву деталей та вузлів, порушення руху однієї деталі стосовно іншої, утворення щілин, подряпин та інших пошкоджень на поверхні деталі.

Прослуховування та простукування дозволяють виявити приховані тріщини, перевірити щільність посадки штифтів і шпильок у картерах та кришках, заклепок, запресованих втулок. За нормальної посадки з’єднання звук повинен бути дзвінким. Прослуховуванням можливо виявити пошкодження в рухомих з’єднаннях механізмів, про яки сигналізує сторонній стук або гуркіт.

Зміст інструментального методу полягає у визначенні стану робочих поверхонь способом вимірювання з допомогою універсального та спеціального інструмента. Застосування універсального вимірювального інструмента - штангенциркулів, мікрометрів, нутромірів тощо - дає змогу одержувати дійсні значення розмірів поверхонь. Після порівняння одержаних значень із допустимими роблять висновок про придатність поверхні.

Під час вибору універсальних засобів вимірювання слід виходити з величини поля допуску на розмір поверхні, що контролюється. Точність вимірювального засобу має втроє-вчетверо перевищувати величину поля допуску вимірюваної поверхні.

Застосування спеціального вимірювального інструменту: скоб, калібрів, шаблонів — дає можливість одразу робити висновок про придатність чи непридатність деталі. Проте спеціальний вимірювальний інструмент доцільно використовувати тільки в умовах спеціалізованих майстерень, цехів за великих обсягів однакових вимірювань.

Зміст спеціального методу полягає в застосуванні спеціальних приладів, стендів, способів для визначення певних характеристик. Наприклад, гідравлічне випробування блоків циліндрів на спеціальному стенді для перевірки цілісності сорочки охолодження чи перевірка колінчастих валів віброакустичним способом на наявність тріщин. Такий метод застосовують здебільшого спеціалізовані майстерні.

Способи мікрометрування, зважування, визначення кількості заліза та інших продуктів спрацювання в мастилі. Метод радіоактивних ізотопів, профілографування, метод штучних баз

Спрацювання деталі може визначатися декількома методами.

Метод мікрометричного вимірювання.  До недавнього часу для визначення спрацювання деталей досить часто застосовувався метод мікрометричного вимірювання. Цей метод базується на визначенні розмірів деталей за допомогою мікрометрів або інших вимірювальних приладів перед початком зношування й у процесі експлуатації деталей, вузлів. Величина лінійного зношення визначається різницею вимірювань у різних місцях поверхні тертя. Метод вимагає великої витрати часу й у всіх випадках пов’язаний з деякими похибками. При малій тривалості роботи машини визначити спрацювання майже неможливо. Щоб визначити значне зношення, слід проводити досить тривалі випробування агрегатів з більшою кількістю розбирань і складань. Часті розбирання й складання призводять до порушення початкових посадок деталей. На точність вимірювань впливають наступні фактори: деформації деталей; мінливість температури інструменту й вимірюваної деталі. Отже, цим методом можливо приблизно визначити ступінь зношення в певному місці деталі.

Метод зважування деталей. При цьому методі визначають сумарне спрацювання металу. При застосуванні методу зважування деталей до випробувань і після них лінійне спрацювання визначається як зношування, розподілене рівномірно по поверхні деталі. При обчисленні зношування враховується розмір та форма деталі й враховується питома вага її металу. Цей метод застосовувати не можна, якщо превалює спрацювання від пластичного деформування деталей.

Метод виявлення металу у відпрацьованому мастилі. Цей метод дає можливість встановити сумарне спрацювання деталей або вузла машини. Оскільки продукти зношування деталей складаються із дрібних металевих частинок, окислів металів і продуктів хімічної взаємодії металів з активними складовими мастила, які перебувають у ньому в зваженому стані, то для визначення сумарного зношування від мастила відбираються проби, які спалюються, і в залишковій золі зміст металу визначається хімічним аналізом або полярографічним методом. Користуючись цим методом, вирішують ряд завдань, що мають важливе значення у визначенні зношування, а саме: коли необхідно відбирати пробу мастила, яка могла б характеризувати середній вміст заліза в ньому; визначити вміст заліза в мастилі; до яких поверхонь віднести виявлене спрацювання, якщо воно було результатом тертя декількох поверхонь тощо. Основним недоліком цього методу є неможливість визначення лінійних зношувань окремих деталей; позитивною стороною його є можливість визначення спрацювання на будь-якому етапі випробувань без припинення роботи агрегату.

Це дає можливість побудувати графік спрацювання агрегату та визначити загальний ступінь зношування його при роботі на різних режимах за короткий час. Із застосуванням цього методу вдалося одержати значну економію часу при випробуваннях на спрацювання.

Метод радіоактивних ізотопів.  Одним з методів визначення сумарного спрацювання деталей є метод мічених атомів, або радіоактивних ізотопів вольфраму, сурми або кобальту, які мають здатність випромінювати електричні заряджені частинки або електромагнітні промені у процесі радіоактивного розпаду. Спеціальні прилади дозволяють реєструвати й вимірювати випромінювання, а отже, виявляти частки радіоактивного препарату в будь-якому середовищі й визначати його кількість. Отже, якщо в поверхневий шар деталі ввести радіоактивну речовину, то в процесі експлуатації з поверхні тертя деталі разом із продуктами зношування основного металу будуть віддалятися також і частинки радіоактивної речовини. За кількістю радіоактивної речовини в мастилі можна встановити збільшення спрацювання у випробуваній парі деталей. При цьому методі важливо в першу чергу вирішити питання, яким способом ввести в поверхневий шар деталі радіоактивні ізотопи без порушення її геометричної форми й фізико-механічних властивостей. Відомі наступні способи насичення деталей радіоактивними ізотопами: а) ізотопи вводяться в метал деталі при її виливанні (цей спосіб є більш доцільним при активуванні невеликих деталей, що вимагають короткого циклу оброблення); радіоактивна речовина вводиться в поверхневі шари деталі через електроліт; опромінення (насичення) поверхневих шарів деталі радіоактивними ізотопами; насичення деталей способом дифузії, коли деякі елементи проникають у поверхню твердого тіла при його нагріванні; на поверхню деталі запресовується вставка з радіоактивного металу, яка зношується разом з основним металом, що дає можливість судити про ступінь наростання спрацювання. Останній спосіб відрізняється простотою й доступністю й може бути застосований для активування шийок валів, підшипників, поршневих кілець і інших деталей агрегатів без порушення властивостей поверхневих шарів деталей. Цей спосіб може бути застосований не лише для вивчення ступеня спрацювання, але й для постійного контролю над сильно навантаженими деталями агрегату або машини.

Метод радіоактивних ізотопів більш чутливий, ніж попередній метод визначення спрацювання, але небезпечний.

Метод профілографування базується на визначенні за допомогою профілографа досить малих спрацювань таких деталей, як поршневі пальці та плунжери.

Метод штучних баз. Метод штучних баз,  запропонований М. М. Хрущовим та Є. С. Берковичем, полягає в тому, що на поверхні, спрацювання якої досліджується, наносять поглиблення у вигляді піраміди або дугоподібної лунки. Цей метод може бути застосований для вимірювання зношування тільки тих деталей, на поверхні яких допускається нанесення поглиблення. Вісь поглиблення повинна бути спрямована нормально до поверхні зношування. Поглиблення наносять втисканням алмазної чотиригранної піраміди, яка застосовується для вимірювання твердості. При вимірюванні зношування більш м'яких металів можна застосовувати піраміди з твердих сплавів або сталеві загартовані піраміди. На практиці найбільш широко використовується нанесення дугоподібної лунки обертовим різцем. Якщо різець добре заточений, майже повністю виключається місцеве випинання металу за периметром лунки, що неминуче при втисканні піраміди в метал. За зменшенням розмірів периметра поглиблення судять про величину спрацювання.

Оцінка спрацювання за зміною експлуатаційних характеристик спряження або вузла широко використовується у виробництві. Так, спрацювання деталей масляного насоса посередньо можна визначити за падінням тиску масла, спрацювання деталей поршневої групи двигуна - за пропусканням газів у картер двигуна, спрацювання рухомого з'єднання - за зміною його температури в процесі експлуатації (наприклад, у підшипниках ковзання).