1.Основы старения и расчеты износов деталей судовых механизмов.
Основными причинами образования износов деталей судовых механизмов является трение и усталость металла. Изнашиванию от трения подвергаются в процессе эксплуатации сопряжённые поверхности деталей. Под воздействием различных процессов, возникающих в пятнах касания (микрорезание, упругое и пластическое деформирование, схватывание окисных пленок и чистых металлов) происходит разрушение металла, изменяется форма и размеры деталей. размерный износ определяется микрометрированием с помощью измерительного инструмента, обеспечивающего точность измерения от 0,002 до 0,010 мм. На основании данных, полученных при измерениях, рассчитывают фактические износы, скорости изнашивания и сроки службы деталей, а также ресурсы машин.
Таблица 1.1.
Исходные данные для расчета диаметра изношенной шейки
коленчатого вала
|
марка дизеля |
Диаметр шейки, мм |
Ресурс до среднего ремонта Т, тыс.ч. |
Наработка t, тыс. ч. |
Расчетный диаметр шейки dрасч., мм |
|
6ЧСП18/22 |
Коренная dр=134,730 |
18 |
20 |
149,323 |
Радиальный износ шейки коленчатого вала за время наработки t:
где dH – первоначальный диаметр шейки коленчатого вала, мм;
d1 – диаметр шейки после наработки t, мм.
При анализе износов деталей судовых машин различают фактическую, среднюю и нормативную скорость изнашивания, которые определяют по следующим формулам:
фактическая скорость изнашивания
средняя скорость изнашивания
где N – число измеряемых деталей (шеек).
Таблица 1.2.
Расчет средней скорости изнашивания
|
№ |
dр, мм |
d1, мм |
W, мм |
ξф∙103, мм/т.ч. |
ξСР, мм/т.ч. |
|
1 |
134,730
|
134,637 |
0,0465 |
2,3 |
3,36∙10-3
|
|
2 |
,635 |
0,0475 |
2,4 | ||
|
3 |
,626 |
0,052 |
2,6 | ||
|
4 |
,625 |
0,0525 |
2,6 | ||
|
5 |
,614 |
0,058 |
2,9 | ||
|
6 |
,617 |
0,0565 |
2,8 | ||
|
7 |
616 |
0,057 |
2,85 | ||
|
8 |
,615 |
0,0575 |
2,88 | ||
|
9 |
,615 |
0,0575 |
2,88 | ||
|
10 |
,607 |
0,0615 |
3,07 | ||
|
11 |
,603 |
0,0635 |
3,18 | ||
|
12 |
,605 |
0,0625 |
3,13 | ||
|
13 |
,604 |
0,0630 |
3,15 | ||
|
14 |
,606 |
0,0620 |
3,10 | ||
|
15 |
,604 |
0,0630 |
3,15 | ||
|
16 |
,606 |
0,0620 |
3,10 | ||
|
17 |
,60 |
0,0650 |
3,25 | ||
|
18 |
,605 |
0,0625 |
3,13 | ||
|
19 |
,594 |
0,0680 |
3,40 | ||
|
20 |
,594 |
0,0680 |
3,40 | ||
|
21 |
,597 |
0,0665 |
3,33 | ||
|
22 |
,597 |
0,0665 |
3,33 | ||
|
23 |
,596 |
0,0670 |
3,35 | ||
|
24 |
,596 |
0,0670 |
3,35 | ||
|
25 |
,596 |
0,0670 |
3,35 | ||
|
26 |
,595 |
0,0675 |
3,38 | ||
|
27 |
,595 |
0,0675 |
3,38 | ||
|
28 |
,595 |
0,0675 |
3,38 | ||
|
29 |
,586 |
0,0720 |
3,75 | ||
|
30 |
,587 |
0,0715 |
3,58 | ||
|
31 |
,585 |
0,0725 |
3,63 | ||
|
32 |
,584 |
0,0730 |
3,65 | ||
|
33 |
,584 |
0,0730 |
3,65 | ||
|
34 |
,587 |
0,0715 |
3,58 | ||
|
35 |
,586 |
0,0720 |
3,60 | ||
|
36 |
,585 |
0,0725 |
3,63 | ||
|
37 |
,585 |
0,0725 |
3,63 | ||
|
38 |
,573 |
0,0785 |
3,93 | ||
|
39 |
,574 |
0,0780 |
3,90 | ||
|
40 |
,577 |
0,0765 |
3,83 | ||
|
41 |
,576 |
0,0770 |
3,85 | ||
|
42 |
,575 |
0,0775 |
3,88 | ||
|
43 |
,564 |
0,083 |
4,15 | ||
|
44 |
,565 |
0,0825 |
4,13 | ||
|
45 |
134,555 |
0,0875 |
4,3 |
Таблица 1.3.
Результаты статической обработки скоростей
Изнашивания шеек коленчатого вала
|
№№ интервала |
ξNmin=2,3∙10-3мм/т.ч. ξNmax=4,3∙10-3мм/т.ч. ∆ξ10=0,2∙10-3мм/т.ч. | ||||
|
Скорость изнашивания, мм/тыс. ч. |
Количество значений скоростей изнашивания nξi |
Вероятность появления значений скоростей изнашивания в каждом интервале pi | |||
|
Наименьшая ξimin∙10-3 |
Наибольшая ξimax∙10-3 |
Средняя ξiср∙10-3 | |||
|
1 |
2,3 |
2,5 |
2,4 |
2 |
0,044 |
|
2 |
2,51 |
2,71 |
2,61 |
2 |
0,044 |
|
3 |
2,72 |
2,92 |
2,82 |
5 |
0,111 |
|
4 |
2,93 |
3,13 |
3,03 |
5 |
0,111 |
|
5 |
3,14 |
3,34 |
3,24 |
6 |
0,133 |
|
6 |
3,35 |
3,55 |
3,45 |
8 |
0,177 |
|
7 |
3,56 |
3,76 |
3,66 |
9 |
0,200 |
|
8 |
3,77 |
3,97 |
3,87 |
5 |
0,111 |
|
9 |
3,98 |
4,18 |
4,08 |
2 |
0,044 |
|
10 |
4,19 |
4,39 |
4,29 |
1 |
0,022 |
Для определения среднего квадратического отклонения σξ производят (табл. 1.3.) статическую обработку скоростей изнашивания N деталей в следующем порядке:
по
массиву полученных расчетом скоростей
изнашивания выбирают наименьшее ξNmin
и наибольшее ξNmax
их значение;определяют полигон рассеяния значений скоростей изнашивания
разбивают полигон рассеяния скоростей изнашивания на десять равных интервалов ∆ξ10;
вычисляют средние значения скоростей изнашивания в каждом интервале ξсрi и количество значений скоростей nξi, попадающих в каждый интервал;
для каждого интервала скоростей изнашивания рассчитывают вероятность pi появления значений скоростей изнашивания данного интервала в общей совокупности N по формуле:
Расчет основных параметров распределения производят по следующим формулам:
Математическое ожидание
среднее квадратическое отклонение
Все вычисления удобно производить в табличной форме (табл. 1.4.).
Таблица 1.4
Расчет математического ожидания и
среднего квадратичного отклонения
|
№№ интервала |
ξicр∙103 |
nξi |
ξicp∙nξi |
ξicp-M(ξ) |
[ξicp-M(ξ)]2 |
[ξicp-M(ξ)]2∙nξi |
|
1 |
2,3 |
2 |
4,6∙10-3 |
-0,9∙10-3 |
0,81∙10-6 |
1,620∙10-6 |
|
2 |
2,51 |
2 |
5,2∙10-3 |
-0,69∙10-3 |
0,476∙10-6 |
0,952∙10-6 |
|
3 |
2,72 |
5 |
13,6∙10-3 |
-0,48∙10-3 |
0,230∙10-6 |
1,150∙10-6 |
|
4 |
2,93 |
5 |
14,65∙10-3 |
-0,27∙10-3 |
0,073∙10-6 |
0,365∙10-6 |
|
5 |
3,14 |
6 |
18,84∙10-3 |
-0,06∙10-3 |
0,003∙10-6 |
0,018∙10-6 |
|
6 |
3,35 |
8 |
28,4∙10-3 |
0,15∙10-3 |
0,022∙10-6 |
0,176∙10-6 |
|
7 |
3,56 |
9 |
32,04∙10-3 |
0,36∙10-3 |
0,130∙10-6 |
1,170∙10-6 |
|
8 |
3,77 |
5 |
18,85∙10-3 |
0,57∙10-3 |
0,325∙10-6 |
1,625∙10-6 |
|
9 |
3,98 |
2 |
7,96∙10-3 |
0,78∙10-3 |
0,608∙10-6 |
1,216∙10-6 |
|
10 |
4,19 |
1 |
4,19∙10-3 |
0,99∙10-3 |
0,980∙10-6 |
0,980∙10-6 |
Параметр распределения скоростей изнашивания вычисляется по формуле:
принимаем т=6.
Нормативная (предельная) скорость изнашивания:
где ξmin – минимальная скорость изнашивания в партии контролируемых деталей, мм/тыс. ч.;
k80 – коэффициент функции распределения скоростей изнашивания, принимаем в зависимости от т из [1].
K80=15,8.
Диаметр шейки коленчатого вала, подлежащей восстановлению до номинального размера:
.
