книги из ГПНТБ / Ермолов, Л. С. Основы надежности сельскохозяйственной техники учебное пособие

Рис. 36. Классификация почв БССР по их изнашивающей способности:

По изнашивающейся способности, выраженной удель­ ным весовым износом стандартных лемехов до первого ремонта, почвы СССР разделяются на три группы.

Эмпирическая зависимость для определения среднего удельного весового износа лемехов следующая:

k — содержание в почве физического песка (частиц > > 0,01 мм), %.

На рисунке 36 показана классификация * почв БССР по их изнашивающей способности, согласно которой почвы разделяются на те же три группы. В данном случае для ха­

* Предложена профессором М. М. Северневым, — Прим, автора.

90

рактеристики абразивности почв предложен коэффициент изнашивающей способности. Он представляет собой отно­ шение интенсивности износа образца данной почвы к интен­ сивности износа образца или детали эталонной абразивной средой, за которую принят чистый кварцевый песок с разме­ рами частиц 0,25 ч- 0,3 мм и влажностью 0 ч- 2%.

Интенсивность абразивного износа. При исследовании процесса окончательной обработки металла абразивным инструментом, что соответствует абразивному изнашиванию

§ 7. Определение износа машины

Износ машины в целом определяют **, исходя из износа каждого элемента в общем фонде изнашивания конструк­ тивных и неконструктивных элементов машины за полный срок ее службы. При одинаковой доле соответствующих элементов и одинаковой периодичности их смены или возоб­ новления суммированный износ за один и тот же срок службы машины будет одинаков.

С учетом этого упрощения аналитическим или гра­ фическим путем определяется значение суммированного износа машины, имеющей как долговечные, так и недолго­ вечные сменяемые элементы и наряду с этим ремонтопри­ годные или периодически возобновляемые (частично и полностью) элементы.

*Кандидатом технических наук Н. С. Пилипенко при участии Л. С. Ермолова. — Прим. ред.

**Установлено профессором А. И. Селивановым, — Ярил, автора.

91

Аналитический метод определения суммированного из­ носа машины заключается в следующем. Пусть имеем машину, состоящую из S укрупненных элементов и с исход­ ной годностью FM. За срок ее службы Т эти элементы сме­ няются или полностью возобновляются (tii — 1) раз. Но при этом они служат срок t; лишь при условии, что каждый из них периодически ремонтируют или частично возобнов­

ляют (mi — 1) раз.

Общий показатель износа (%) такой машины, как и любой современной, может быть определен по формуле

Ри Pfx — фактический частичный износ соответству­

ющего исходного и отремонтированного элемента ма­ шины, устанавливаемый по данным наблюдений, как

Л-ал- = Ж И P l = f{t).

Графический метод определения суммированного износа машины (рис. 37) заключается в следующем. По оси абс­ цисс откладывают время t, соответствующее установленному полному сроку службы машины, затем по вертикали спра­ ва — максимальный показатель суммированного износа Ры.сум первого укрупненного несменяемого и невозобнов­ ляемого элемента машины. По абсолютному значению он равен годности ех, так как предполагается, что к концу срока службы машины этот элемент полностью износится (частный износ Pt = 100%) и его остаточная годность

92

Рис. 37. Построение графика суммированного износа машины, со­ стоящей из элементов, сменяемых или полностью возобновляемых в разные сроки службы (жирной линией охвачен износ исходных элементов машины).

будет равна нулю. Следовательно, годность ех, построен­ ная в определенном масштабе вверх от точки 0', будет пред­ ставлять суммированный износ указанного элемента в об­ щем суммированном износе машины за срок ее службы. Прямая линия 0—1', проведенная из начала координат в точку Г, будет представлять линию суммированного износа этого элемента. Всякая ордината от оси абсцисс до этой линии в любой момент времени проверки состояния машины будет характеризовать значение суммированного износа долгоработающего элемента в общем суммированном износе машины. Для других, менее долговечных элементов график суммированного износа строят в порядке убывания сроков их службы.

93

Для второго (по сроку службы) элемента на графике строят линию 0—2 с ординатой в точке 2, соответствующей сроку службы t2 и равной годности е2 второго элемента. Эту ординату строят над линией 0—V . Линия 0—2' будет представлять линию суммированного износа второго укруп­ ненного элемента со сроком службы t2. Всякая ордината от линии 0—Г до линии 0—2’ в любой момент времени про­ верки состояния машины будет характеризовать соответ­ ствующее значение суммированного износа второго укруп­ ненного элемента в суммированном износе машины.

Далее точно так же над линией 0—2 строят линию 0—3 суммированного износа для следующего укрупненного эле­ мента и т. д. Линия 0—5' будет линией суммированного износа всей машины.

Порядок определения суммированного износа реальных машин или их агрегатов и узлов при аналитическом или гра­ фическом методе целесообразно выдерживать следующий.

1.Определить полный перечень всех конструктивных и неконструктивных элементов машины.

2.Найти сроки службы конструктивных и неконструк­

тивных элементов.

3.Сгруппировать конструктивные и неконструктивные элементы по срокам службы так, чтобы затем каждую группу можно было рассмотреть в соответствующей доле как один укрупненный элемент машины.

4.Определить общую годность или стоимость всех одновременно сменяемых или возобновляемых элементов

каждой группы.

5. Построить таблицу и рассчитать суммированный износ на любой интересующий отрезок времени исполь­ зования машины или построить график суммированного износа машины (агрегата, узла) по укрупненным эле­ ментам.

§ 8. Разрушения и повреждения деталей машин и оборудования при отсутствии трения

Виды отказов вследствие разрушения и повреждения деталей машин под действием различных нагрузок могут быть следующими.

П л а с т и ч е с к о е д е ф о р м и р о в а н и е и и з л о м ы . На отдельных машинах еще в процессе их транспортировки из машиностроительных и ремонтных предприятий, а практически на всех машинах, находя­ щихся в использовании, многие детали или их отдельные

94

участки и элементы пластически деформируются или пол­ ностью разделяются на отдельные части (изломы) с полной утратой работоспособности. Пластическое деформирова­ ние деталей проявляется в виде изгиба, скручивания, смятия.

Эти разрушения и повреждения происходят под дейст­ вием силовых (статических и динамических) и тепловых нагрузок, вызывающих увеличение напряжений в матери­ але деталей, превышающих предел текучести или предел прочности. Так, изгибаются, коробятся, скручиваются и разрушаются детали рам тракторов, автомобилей, комбай­ нов и других машин, детали облицовок, кузовов, оперения и многие другие. В чугунных и стальных корпусных дета­ лях (блоки, корпуса коробок и задних мостов, головки цилиндров и др.) при воздействии постоянных внешних нагрузок, вибрации, нагрева происходят процессы старе­ ния и в связи ,с этим перераспределения внутренних напря­ жений, вследствие чего эти детали изгибаются, коробятся, скручиваются, разрушаются на части.

Посадочные места деталей, соединяемых с упругой связью, также могут иметь местную пластическую дефор­ мацию (шейки валов под подшипники, места валов и осей под запрессовку), сминаются резьба деталей резьбовых соединений, заклепки и отверстия деталей заклепочных со­ единений, шпонки и др. Пластическое деформирование деталей приводит к более интенсивному изнашиванию сопряженных с ними деталей.

У с т а л о с т ь м а т е р и а л а . Ряд деталей машин, несущих знакопеременные нагрузки (коленчатые валы, торсионные валы, рессоры, пружины, шатуны и др.), раз­ рушаются на части вследствие излома.

Причинами, снижающими усталостную прочность дета­ лей, могут быть несоблюдение радиусов перехода от одного сечения детали к другому при изготовлении, наличие рисок, раковин, а для наплавленных деталей — сетки микротре­ щин и растягивающих напряжений в металлопокрытии.

Усталостные разрушения деталей приводят к полной потере их работоспособности.

Т е п л о в о е р а з р у ш е н и е . Некоторые детали машин во время работы постоянно несут значительные тепловые нагрузки, вследствие чего в них происходят про­ цессы разрушения структуры материала, и они теряют свои служебные свойства. К таким деталям следует отнести головки цилиндров, предкамеры, поршни, цилиндры дизель-

95

ных двигателей, выпускные коллекторы и трубы, детали топок кормоприготовительных машин и др., причем образо­ вание нагара на некоторых из перечисленных деталей значительно усиливает тепловые напряжения.

Значительному тепловому напряжению подвержены и токопроводящие детали объектов электрооборудования ма­ шин при коротком замыкании на массу вследствие разру­ шения изоляции или обрыва проводов или обмоток. В дан­ ном случае резкое увеличение тепла, выделяющегося при прохождении большого тока, приводит к расплавлению обмоток якорей стартеров, генераторов, проводов электро­ оборудования.

Детали, подверженные тепловому разрушению, восста­ новлению не подлежат.

Рис. 38. Картины и схемы разрушения и поврежде­ ния деталей машин:

а — пластическое деформирование; б — усталостное разруше­ ние на части; в — тепловое разрушение; г — электроэрозионное разрушение; д — потеря служебных свойств.

96

Э л е к т р о э р о з и о н н о е р а з р у ш е н fie. Не­ которые детали электрооборудования, проводящие ток, согласно кинематике механизмов, размыкаются и смыка­ ются. Как правило, в период размыкания между ними пери­ одически, по мере накопления энергии, возникают искровые разряды, для которых характерно перемещение электронов с катода на анод. При этом с поверхности анода выбиваются частицы металла, которые частью рассеиваются в окру­ жающей среде, а частью переносятся на катод. Такому виду разрушения подвержены, например, электроды свечей, контакты прерывателей распределителей, магнето, реле-

переменного тока и другие намагниченные детали, не изме­ няя своих геометрических размеров и целостности, стано­ вятся непригодными к работе вследствие потери своих магнитных свойств под воздействием накладываемых элек­ трических и магнитных полей, а главным образом в резуль­ тате встряски при вибрации машины и нагрева.

Рессоры, пружины, торсионные валы, не изменяя своих размеров, теряют приданную им упругость и форму вслед­ ствие усталостных изменений в структуре материала в про­ цессе их использования.

На рисунке 38 показаны рассмотренные виды разруше­ ния и повреждения деталей машин под воздействием внеш­ них нагрузок.

Виды разрушения и повреждения деталей машин под воздействием химически активных сред могут быть следую­

щими .

Х и м и ч е с к а я к о р р о з и я . Поверхности дета­ лей машин, которые в процессе работы соприкасаются с химически активными газами (сопла для распыления газов, направляющие детали, газотрубопроводы, крыльчатки вен­ тиляторов и многие другие), будучи в холодном или в подо­ гретом состоянии, вступают в различные химические соеди­ нения, образуя окислы, нитриды и др. На рисунке 39 пока­ зана схема образования окисной пленки при химической коррозии.

Эти соединения под действием потока газа, а также вследствие встряски и вибрации отделяются от поверхности детали, тем самым разрушая ее.

Поверхности таких деталей, как выпускные коллек­ торы и трубы, детали топок кормоприготовительных машин,

также подвержены химической коррозии, хотя в основном они разрушаются, как отмечено выше, под влиянием тепла.

Э л е к т р о х и м и ч е с к а я к о р р о з и я заклю­ чается в следующем. Металлические сплавы, используемые для изготовления деталей, не являются однородными телами, а имеют различные структурные составляющие или различное состояние участков с разными потенциалами. При попадании электролита на поверхность деталей воз­ никает электролитический процесс микропары, при кото­ ром ионы металла (анода) перемещаются от металлической поверхности в раствор, и происходит разрушение детали (рис. 40). На поверхности детали достаточно образоваться влаге, а затем, взаимодействуя с углекислым газом воздуха, она образует угольную кислоту, которая и служит электро­ литом.

Этому виду разрушения подвержены все незащищенные детали, контактирующие с атмосферой, как-то: детали машин для внесения удобрений (туковые ящики, высе­ вающие аппараты и трубопроводы, направляющие лотки и разбрасывающие диски и др.); детали машин для распи­ ливания ядохимикатов, а главным образом детали машин и механизмов, предназначенных для использования на животноводческих фермах (цепи и скребки навозных транс­ портеров, емкости и фильтры жижесборников, кормо­ запарников, водопроводные и молокопроводные трубы, крыльчатки насосов и др.).

К о м б и н и р о в а н н ы е в и д ы р а з р у ш е н и я . Процессы коррозии в ряде случаев комбинируются механи­ ческими действиями: трением, ударом, растягиванием, переменой напряжения и т. п .. Соответственно различают процессы коррозионного истирания, коррозионной кави-

98

водяных насосов, гильзы цилиндров, блоки и головки цилиндров), а также баки и трубопроводы водоподогревателей, контактируя с щелочными растворами, также разрушаются. Вначале на их поверхностях образуются неметаллические пленки, толщина которых увеличивается по мере роста слоя накипи, затрудняющего отвод тепла. Затем происходит разрушение деталей.

§9. Классификация видов разрушения

иповреждения деталей сельскохозяйственных машин

Разрушение — это всякий протекающий в материале или на его поверхности процесс, приводящий к отклонению свойств детали от технических условий, т. е. деталь больше не может выполнять заданные функции.

Разрушенным следует называть такое изделие, которое утратило в результате более или менее длительного исполь­ зования свои служебные характеристики.

Повреждение детали — это частичная потеря ею слу­ жебных характеристик.

Детали тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин, а также машин и механизмов, используемых на животноводческих фермах, так же как и детали многих других машин, применяемых в различных отраслях народ-