книги из ГПНТБ / Архангородский, Л. А. Ремонт и монтаж оборудования учеб. пособие

Р А З Д Е Л

ПЕРВЫЙ

ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ

Гл а в а 1. ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ

§1. Естественный и аварийный износы деталей

Впроцессе эксплуатации машины выходят из строя вслед­ ствие постепенного разрушения поверхностей деталей. Результат этого процесса называют износом. В зависимости от условий ра­ боты одни детали изнашиваются быстрее, другие медленнее. По

мере износа рабочих поверхностей в подвижных соединениях уве­ личивается зазор. Для каждой детали устанавливают предельно допустимый износ, при котором дальнейшая эксплуатация детали недопустима. Износы деталей подразделяют на естественный и аварийный.

Естественный износ. Это результат неизбежного изнашивания оборудования в условиях нормальной эксплуатации; при этом работоспособность оборудования сохраняется в течение всего уста­ новленного для данной машины межремонтного срока службы.

Естественные износы нарастают постепенно — пропорциональ­ но времени работы деталей. На рисунке 3 показана кривая, харак­ теризующая нарастание износа деталей подвижных соединений, работающих со смазкой. По оси ординат отложены величины за­ зоров S (мм) соединения, а по оси абсцисс время t (ч) работы деталей.

Начальная стадия износа (участок кривой 1—2) характерна быстрым увеличением зазора, что является результатом приработ­ ки нового сопряжения. В последующем, на участке 2—3, интенсив­ ность изнашивания уменьшается. Этот участок кривой соответ­ ствует естественному износу деталей; нарастание износа за отдельные промежутки времени происходит примерно пропорцио­ нально времени работы оборудования. После того как зазор до­ стигнет значения S3 — величины предельного износа, скорость из­ нашивания начинает возрастать более интенсивно. В этом случае для предотвращения аварии надо прекратить работу оборудова­ ния и установить новую деталь или отремонтировать старую.

Аварийный износ. Возникает при нарушении правил эксплуа­ тации или режима работы машины, а в отдельных случаях из-за

10

Согласно теории, разработанной советскими учеными Б. М. Деряги­

ным и Н. В. Качельским, трение, вызывающее износ деталей, представляет собой процесс, обусловленный преодолением механи­ ческого зацепления шероховатостей соприкасающихся поверхно­ стей и молекулярным сцеплением поверхностей в точках их сопри­ косновения.

В зависимости от условий работы изнашиваемых деталей ма­

предложил разделить все виды износов на следующие три груп­ пы: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-ме­ ханическое.

Механический износ. Это наиболее распространенный износ деталей, возникающий в результате взаимодействия трущихся поверхностей, имеющих шероховатость. Даже после самой тщательной доводки на поверхности остаются выступы высотой 0,05—0,1 мкм. При работе выступы под действием давления мо­ гут пластически деформироваться или мгновенно разрушаться. Если же неровности одной из поверхностей имеют большую твер­ дость, то износ происходит интенсивнее. На рабочей поверхно­ сти появляются царапины. Такой вид износа называют абразив­ ным, так как возникает в тех случаях, когда между трущимися поверхностями попадают продукты износа и инородные пред­ меты.

Молекулярно-механический износ, или износ схватыванием (заеданием). Появляется в сопряжениях, работающих при не­ достаточной смазке и значительном удельном ■давлении.

В это время две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы, приводящие к схва­ тыванию поверхностей при трении. Второй причиной схватывания является повышение температуры в точках контакта, вызывающее сваривание металла. Молекулярно-механический износ разви­ вается быстро и сопровождается значительным повреждением трущихся поверхностей. Для предотвращения заедания необ­ ходимо подбирать материалы, обладающие высокими антифрик­ ционными свойствами.

11

Коррозионно-механический износ. Он связан с двумя про­ цессами, т. е. пластическим деформированием поверхностного слоя детали и прониканием кислорода (воздуха, воды) в де­ формированные объемы металла. Высокая температура в точках контакта трущихся поверхностей и отсутствие смазки создают бла­ гоприятные условия для коррозии (ржавления), которая начинает­ ся с поверхности, а затем проникает в глубокие слои металла.

Внешним признаком коррозионно-механического износа явля­ ется изменение окраски поверхностей трения; они приобретают темно-серый цвет. Под влиянием коррозии в деталях обра­ зуются глубокие разъедания, материал приобретает губчатую поверхность и теряет механическую прочностьДля предохране­ ния от коррозии нерабочиечасти деталей покрывают лаками и красками, а рабочие поверхности — стойкими против коррозии по­ крытиями или консистентными смазками.

детали, качество механической обработки их поверхностей, ха­ рактер и род смазки, скорость движения и удельное давление на рабочую поверхность, условия эксплуатации и др.

Влияние трения. Трение скольжения или трение качения воз­ никает при относительном перемещении соприкасающихся тел. В практике наблюдаются случаи, когда один вид трения сопут­ ствует другому. Например при работе зубчатых колес поверх­ ности зубьев не только скользят одна по другой, по и перекаты­ ваются.

В зависимости от наличия или отсутствия смазки, толщины и

сти полностью разделены слоем смазки и непосредственного кон­ такта друг с другом не имеют. Коэффициент жидкостного трения

лее 1 мкм); этот слой обладает особыми свойствами, зависящими от качества смазки, природы и состояния трущихся поверхностей. В нормальных условиях износ при граничном трении происходит так же, как и при полужидкостном трении.

12

температурах (свыше 300° С). Коэффициент сухого трения колебляется от 0,1 до 0,8, его можно снизить правильным подбором мате­ риалов сопряженных деталей, нанесением защитных пленок и тер­ мической обработкой поверхности.

• П о л у с у х о е т р е н и е — это смешанное трение, одновре­ менно граничное и сухое. При этом виде трения большая часть нагрузки передается непосредственным контактом трущихся по­ верхностей, а меньшая — воспринимается масляной пленкой.

Влияние качества материалов. Качество материалов и их ме­ ханическая и химико-термическая обработка оказывают большое влияние на долговечность деталей. Большое значение имеет раз­ нородность трущихся поверхностей, твердость и вязкость мате­ риалов, препятствующие появлению рисок и отрыву материала от поверхности. Из совместно работающей пары деталей одну реко­ мендуется изготавливать из более твердого износостойкого мате­ риала, а другую из сравнительно мягкого материала с малым коэффициентом трения. С повышением твердости материала износостойкость деталей из углеродистых сталей при определен­ ной чистоте трущихся поверхностей увеличивается, однако при грубой механической обработке поверхности повышенная твер­ дость материала может вызвать абразивный износ.

Влияние качества механической обработки. Неровности в ви­ де гребешков и впадин, образующиеся на поверхности детали в результате механической обработки, определяют интенсивность из­ нашивания, особенно в период приработки.

В результате приработки поверхности трущихся деталей сни­ жается их шероховатость до некоторой оптимальной ^величины, характерной для данных условий трения, и уменьшается скорость износа.

Важное значение для процесса износа имеет направление сле­ дов обработки поверхностей. При достаточной смазке и неболь­ ших удельных давлениях направление следов обработки деталей' должно совпадать с направлением движения трущихся деталей. При недостаточной смазке и высоких удельных давлениях эти на­ правления целесообразно делать пересекающимися с направле1 нием движения трущихся пар.

Износ деталей во многом зависит от степени отделки рабочих поверхностей. Гладко обработанные поверхности меньше подвер­ жены износу и коррозии. При отсутствии на поверхности царапин и рисок повышается сопротивляемость металла разрушению от повторнопеременных нагрузок. Однако надо иметь в виду, что по условиям смазки чистота, т, е. шероховатость поверхности дета­ лей, должна быть оптимальной, так как при чрезмерно гладкой поверхности смазка может выдавливаться. Это влечет за собой увеличение скорости износа.

Степень шероховатости поверхности зависит от вида и режима обработки детали, геометрии и материала режущего инструмен­ та, вибрации инструмента и т. п.

13

По ГОСТ 2789—59 предусмотрены 14 классов шероховатости поверхности: поверхности классов 1, 2 и 3 — грубые, 4 и 5 — получистые, 6, 7 и 8 — чистые, 9, 10, 11 и 12 — очень чистые, 13 и 14 — высшей чистоты.

Влияние смазки. Износ сопряженных деталей при наличии между ними смазки в значительной степени зависит от свойств смазочных материалов, режима смазки, качества защитных уст­ ройств, препятствующих проникновению в соединение посторон­ них частиц. Для того чтобы обеспечить продолжительную работу деталей, необходимо правильно подбирать масло, надежно под­ водить его к трущимся поверхностям и создавать нормальный ре­ жим смазки.

Для каждого вида деталей смазочный материал подбирают в зависимости от величины нагрузки на трущиеся поверхности, скорости их относительного перемещения, рабочей температуры, размеров трущихся поверхностей и состояния окружающей среды (влажности, температуры).

В зависимости от способа подачи смазки и применяемых сма­ зочных устройств различают индивидуальную и централизованную смазки. При индивидуальной смазке масло подается только в од­ ну точку масленками различных конструкций, а при централизо­ ванной — к нескольким точкам под давлением при помощи на­ сосов.

Непрерывную смазку зубчатых колес в масляной ванне при­ меняют в коробках скоростей и редукторах.

Основными свойствами, определяющими качество минераль­ ного масла, являются вязкость, маслянистость, содержание кис­ лот, щелочей и механических примесей в процентах.

Под вязкостью понимают способность масла оказывать сопро­ тивление перемещению его частиц под влиянием действующих на жидкость сил. Масло повышенной вязкости способствует более быстрому образованию пленки и уменьшает износ при абразив­ ных условиях работы деталей. Быстроходные механизмы необхо­ димо смазывать маслом с пониженной вязкостью, так как в про­ тивном случае будет затрачиваться лишняя энергия на преодоле­ ние сцепления частиц смазочного материала. Тихоходные маши­ ны, работающие под большими нагрузками, смазывают маслом с высокой вязкостью.

Маслянистостью масла называют его способность образовы­ вать на трущихся поверхностях прочные пленки с пониженным сопротивлением сдвигу, что дает меньший коэффициент трения. Для получения масла с повышенной маслянистостью к нему до­ бавляют небольшое количество жирных кислот.

Трущиеся детали смазывают маслом минерального происхож­ дения, т. е. индустриальным (ГОСТ 1707—51), автотракторным (ГОСТ 1862—63), цилиндровым (ГОСТ 1841—51) и др.

Кроме идустриального масла в качестве смазочных масел при­ меняют консистентные смазки, представляющие собой пластиче­

14

ские мазеподобные вещества из минеральных масел и загустите­ лей. В зависимости от сорта загустителя смазки разделяют на кальцевые (солидол) и натриевые (консталин). Наибольшее приме­ нение имеют кальциевые смазки (ГОСТ 1033—51), предназначен­ ные для медленнодвижущихся частей машин, в особенности ког­ да они не доступны для осмотра.

Консистентные смазки можно применять для смазки подшип­ ников качения и скольжения в тех случаях, когда в них плохо удерживается масло.

Смазочные материалы, рекомендуемые для смазки отдельных видов технологического и транспортного оборудования пред­ приятий по хранению и переработке зерна, приведены в паспор­ тах машин и в «Инструкции по организации и проведению ремон­ та технической базы хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятий» (приложение 1).

Влияние скорости движения трущихся деталей и удельного дав­ ления. При увеличении скорости движения легче осуществляется жидкостное трение и, следовательно, уменьшается износ деталей. При сухом трении скольжения изменение скорости перемещения трущихся поверхностей в пределах от 15 до 40 м/мин заметно не сказывается на увеличение износа. В этом случае величина из­ носа прямо пропорциональна пройденному пути. За одно и то же время деталь, имеющая большую скорость, пройдет больший путь и, следовательно, будет иметь больший износ. Таким образом, де­ тали машин, работающие с высокой частотой вращения, при про­ чих равных условиях будут изйашиваться быстрее, чем детали, работающие с малой частотой вращения.

больше износ трущихся поверхностей. Это объясняется тем, что с увеличением удельного давления смазка выдавливается из зазора между трущимися поверхностями.

Влияние условий эксплуатации оборудования. Условия экс­ плуатации оборудования оказывают большое влияние на величи­ ну износа деталей. Так, например, при работе машин в запылен­ ных помещениях пыль, попадая в соединения деталей, способ­ ствует быстрому их износу. Износ деталей зависит также ' от влажности и температуры окружающей среды, квалификации об­ служивающего персонала и своевременного и качественного ухода за оборудованием. Хорошо поставленное техническое обслужива­ ние оборудования по системе планово-предупредительного ремон­ та способствует продлению его срока службы.

§ 4. Допустимые и предельные износы деталей

Предельным износом детали называют такой износ, при кото­ ром нормальная работа данного сопряжения невозможна. Как уже указывалось (см. рис. 3), деталь становится непригодной к

15

Деталь становится непригодной к эксплуатации, если износ до­ стигнет величин, изображенных отрезком Л4в[ для вала и Мв2 для отверстия. Следовательно, отрезок 0tB является пределом времени работы данного сопряжения, а отрезки Мв{ и Мв2— предельными износами. Однако для того чтобы решить вопрос о ремонте дета­ ли, необходимо, кроме ее предельного износа, определить, требует ли деталь немедленного ремонта или она может еще работать до очередного планового ремонта. Для ответа на этот вопрос необ­ ходимо на основании лабораторных исследований и практических данных установить закономерность естественного нарастания из­ носа, что позволит определить, какой промежуток времени при имеющемся износе еще может работать сопряжение до предель­ ного износа.

монтировать.

Таким образом, допустимым износом называют такой износ, при котором данное сопряжение может работать еще целый меж­ ремонтный срок. Точно установить величины предельных износов для всёх^деталей многочисленных видов оборудования — задача очень трудная.

16

бований, предъявляемых к оборудованию), износ шеек валов под подшипники качения не должен превышать 0,03—0,04 мм, а износ шлицев по ширине 0,1—0,15 мм.

В зубчатых передачах при капитальных ремонтах износ сталь­ ных зубьев по толщине допускается до 10% от толщины зуба на начальной окружности (при окружной скорости до 2 м/с и пере­ даче мощности в одном направлении без ударной нагрузки) и до 5% при ударной нагрузке и реверсивной передаче. Для чугунных

их работы. Так, шум в зубчатых передачах свидетельствует об износе профиля зубьев. Гремящий шум (частые звонкие стуки), издаваемый при работе узлов с подшипниками качения, означает, что на шариках, роликах или кольцах появились язвины или в подшипники попала пыль. Глухие удары сигнализируют об ослаб­ лении посадки подшипника на валу или в корпусе.

Изменение формы детали и появившиеся на ней трещины, ца­ рапины, бороздки и забоины также служат признаками износа деталей.

Необходимость ремонта деталей определяют не только по внешним признакам, но и замерами деталей, магнитной дефекто­ скопией, гидравлическим испытанием и другими способами. Способ замеров при помощи измерительных инструментов явля­ ется наиболее распространенным.

§ 6. Измерительные инструменты

Измерительные инструменты делят на штриховые меры длины и штангенинструменты, проверочные инструменты, плоскопарал­ лельные концевые меры, калибры и инструменты для измерения углов.

Штриховые меры длины и штангенинструменты. К ним отно­ сят металлические складные метры, металлические линейки, крон­ циркули, нутромеры, штангенциркули, штангенглубомеры и др. Условно к этой группе относят микрометрические инструменты и индикаторы. Эти приборы применяют:

ренних диаметров с точностью от 0,2 до 0,5 мм; штангенциркуль — для измерения наружных и внутренних раз­

штангензубомер — для измерения толщины зубьев (по на­ чальной окружности) цилиндрических зубчатых колес с точностью

0,02—0,1 мм;

микрометры с ценой деления 0,01 мм — для измерения наруж­

25—50; 50—75; 75—100 мм; для увеличения пределов измерения применяют удлинители;

индикаторы — для сравнительных измерений; их изготавлива­ ют с ценой деления от 0,01 до 0,001 мм.

Индикаторы являются основной частью многих измерительных приборов (штатива для проверки детали на биение, нутромера, прибора для измерения радиального зазора в подшипниках каче­ ния и др).

Проверочные инструменты. К ним относят слесарные провероч­ ные линейки для проверки прямолинейности обрабатываемых по­ верхностей и щупы для определения величины зазора между со­ прягаемыми деталями. Щуп состоит из набора стальных пластинок толщиной 0,03—1 мм и длиной 50—200 мм. Точность определе­ ния величины зазора 0,01 мм.

Плоскопараллельные концевые меры (измерительные плитки). Применяют для контроля измерительных инструментов и точных деталей.

Калибры. Применяют для. проверки размеров, форм и относи­ тельного расположения частей изделий. Калибрами измеряют пре­ дельные размеры изделий. Их изготавливают в виде двусторонних и односторонних скоб для контроля валов или двусторонних про­ бок.

Инструменты для измерения углов. Для проверки углов при­ меняют угольники с углами 15, 30, 45, 60, 75 и 90°, простые и уни­ версальные угломеры.

Для определения отклонения поверхности от горизонтального или вертикального положения, а также для проверки прямолиней­ ности используют простые или рамные уровни.

§ 7. Определение величины износа

. деталей измерительными инструментами

Износ внутренних поверхностей подшипников, втулок, цилинд­ ров замеряют индикаторами или микрометрическими нутромера­ ми. При использовании индикаторного нутромера необходимый результат получают сравнением проверяемого размера с размера­ ми образца (калибр — кольцо).

При замерах износа отверстий (например, во втулках, в ци­ линдрах) принимают за образец неизношенные поверхности

18