книги из ГПНТБ / Пожитков В.И. Монтаж и ремонт бумагоделательных машин

ности неподвижного контакта, скорости скольжения и приложения нагрузок, чистоты обработки и др.

Наиболее рациональным видом трения скольжения является жидкостное трение. Теория жидкостного трения основана на гидро­

На основе уравнения гидродинамической теории смазки опре­ деляют допустимую нагрузку, коэффициент жидкостного трения, наименьшую толщину масляного слоя и расхода масла через под­ шипник. Смысл гидродинамической теории смазки определяется следующими основными положениями: трение в подшипниках сво­ дится к сопротивлению сдвига в слоях смазки, непрерывно и пол­ ностью разделяющей трущиеся поверхности, т. е. к чисто жидкост­ ному трению внутри слоя смазки; смазка хорошо прилипает к по­ верхностям трения, вследствие чего граничащие слои смазки неподвижны у вкладышей и движутся у цапф с постоянной ско­ ростью, равной скорости цапфы. Смазочное масло должно отве­ чать этим положениям, т. е. оно должно отделять одну трущуюся поверхность от другой. В связи с этим смазочные материалы долж­ ны отвечать следующим основным требованиям: иметь надежные антифрикционные и противоизносные свойства, необходимую для данного узла сопряжения вязкость и способность хорошо смачивать трущиеся поверхности; способность противостоять высоким дав­ лениям и сопротивляться вытеснению из зазора между трущимися поверхностями; стабильность, т. е. устойчивость в отношении тем­ пературы, окисления, разложения и т. д.; химическую нейтраль­ ность; экономическую целесообразность.

Условия работы деталей

Детали сопряжений, составляющих машину или механизм, работают взаимосвязанно, выполняют различные возложенные на них функции и воспринимают различные нагрузки.

В связи с этим износ трущихся поверхностей сопряженно рабо­ тающих деталей будет неодинаков: одни детали сопряжения изна­ шиваются медленнее, другие быстрее. Характер распределения износа рабочей поверхности по ее длине и ширине зависит как от формы детали, так и от условий работы пары: температуры, фи­ зико-химических свойств окружающей среды, смазки и др. Для пары (с одной подвижной и второй неподвижной деталью) харак­ терны четыре случая распределения механического износа.

Нагрузка действует в постоянном направлении. В зависимости от направления нагрузки неподвижная деталь может быть как внешняя, так и внутренняя. Износ вращающейся детали будет равномерным по всей поверхности, в то время как износ неподвиж­ ной детали будет местным. Ось вращения сместится в сторону местного износа. Центричность вращения детали и ее баланси­ ровка не нарушается.

Направление нагрузки непрерывно меняется. При таком поло­ жении износ подвижной детали будет меньше, а износ неподвиж­ ной — равномерным. Геометрическая ось вращения после износа трущихся поверхностей не изменит своего положения, однако вра­ щающаяся деталь сместится относительно оси в сторону местного износа, при этом возможно нарушение балансировки.

Нагрузка действует в постоянном направлении, обе детали вра­ щаются с различной угловой скоростью. В данном случае износ трущихся поверхностей обеих деталей будет равномерным.

Направление нагрузки непрерывно меняется и подвижная деталь пары вращается с различной угловой скоростью. Износ деталей будет равномерным.

В первом и втором случаях для уменьшения величины местного износа детали ее можно изготовить из более износоустойчивого материала. В третьем и четвертом случаях суммарный радиаль­ ный износ меньший.

Удельная работа трения, приходящаяся на единицу площади поверхности и равная произведению силы трения на скорость дви­ жения поверхностей, будет постоянна и распределится равномерно по обеим поверхностям. Поэтому в двух последних случаях при выборе материала для деталей необходимо стремиться уменьшить износ более дорогой и трудно сменяемой детали.

Восновном три группы факторов влияют на характер, величину

иинтенсивность естественного (нормального) износа деталей ма­ шин, а именно:

физико-химические свойства окружающей среды), виды и характер смазки, нормальная эксплуатация в период межремонтного обслу­ живания со строгим соблюдением предусмотренных техническими условиями нагрузок, скоростей, давления;

технологические — требуемая прочность металла, структура, химические и физико-механические свойства, качество обработки поверхностей трения и др.

Эти факторы следует учитывать при производстве средних и капитальных ремонтов оборудования.

Глава XX

ХАРАКТЕР ИЗНОСА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ

ХАРАКТЕР ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ

В процессе эксплуатации машины или механизма детали сопря­ жений изнашиваются неравномерно — каждая деталь имеет харак­ терный для нее вид износа.

Износ валов сопровождается следующими видами дефектов: изменением диаметра и формы шеек и цапф; появлением царапин,

рисок и задиров на шейках и цапфах; изгибом и скручиванием вала; износом, смятием и выкрашиванием рабочих поверхностей шпоночных канавок.

Соединительные муфты изнашиваются в местах посадок соеди­ нительных деталей — в отверстиях для болтов и пальцев, в местах контактов кулачков или зубьев и в шпоночных пазах. Во втулочнопальцевых муфтах выработка отверстий для крепления пальцев не допускается. Износ зубьев по толщине в зубчатых муфтах до­ пускается в пределах 30% от номинального размера.

Износ подшипников скольжения характеризуют следующие де­ фекты: износ рабочей поверхности вкладышей от радиальных на­

окислительный износ и "усталостное разрушение дорожек и тел качения; ослабление посадок колец в корпусах и на валах; разру­ шение колец или тел качения от смятия в результате чрезмерной нагрузки. Причина заключается в отсутствии или недостатке смазки. Вследствие этого происходит сильный нагрев, металл под­ шипника подвергается отпуску, что способствует образованию

В зубчатых передачах наиболее характерны следующие виды износа: истирание рабочей поверхности зубьев, вызывающее по­ степенное искажение рабочего профиля (различают истирание приработочное — нормальный износ, в процессе которого удаля­ ются все неровности на поверхностях трения, увеличивается факти­ ческая площадь соприкосновения и соответственно уменьшается удельное давление, и прогрессивное — развивающееся при недоста­ точной или маловязкой смазке), выкрашивание рабочих поверх­ ностей зубьев (осповидный износ, шелушение и вмятины) — резуль­ тат действия переменных и высоких контактных нагрузок, уста­ лостных явлений и неправильного подбора смазки; задирание зубьев, возникающее при кратковременных, но значительных пере­ грузках и ударах; заедание рабочих поверхностей зубьев, заклю­ чающееся в образовании и разрушении металлических связей и возникающее обычно в плохо приработанных передачах при недо­ статочной вязкости смазочного масла и наличии высоких удельных давлений; абразивный износ рабочих поверхностей зубьев, наблю­ даемый при попадании в зацепление абразивных частиц или про­ дуктов износа поверхностей трения; изгиб и наволакивание (на­

зуба в обод колеса и дальнейшее образование этих трещин в теле зуба.

В червячных передачах основным и наиболее характерным видом износа являются: истирание рабочих поверхностей витков червяка и зубьев червячного колеса, сопровождаемое уменьшением их толщины и прочности и увеличением мертвого хода передач; непрочная посадка или непрочно закрепленный червячный венец, способствующие ускоренному износу венца. Последнее следует иметь в виду при сборке червячного колеса, обеспечивая качествен­ ную посадку и закрепление червячного венца на диск червячного колеса.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В ДЕТАЛЯХ

Дефекты в деталях машин и механизмов выявляют различными способами, из которых основными являются:

внешний осмотр невооруженным глазом — выявляют трещины, изломы, деформированные места в деталях, правильное располо­ жение и взаимодействие деталей и узлов, отсутствие крепежных деталей или их ослабление, неплотности в сальниках и во фланце­ вых соединениях и др.;

. на ощупь — определяют температуру трущихся деталей, вибра­ цию электродвигателя, редуктора, механизма, наличие и величину зазора в подвижных соединениях и др.;

измерение изношенных деталей путем сравнения их с первона­ чальными размерами.

Наличие невидимых невооруженным глазом трещин в деталях машин определяют керосиновой пробой. Детали погружают на 15—20 мин в керосин, затем вытирают и покрывают тонким слоем меловой обмазки, приготовленной на спирте. Спирт быстро улету­ чивается, а на оставшейся пленке мела на месте трещины, по ее

в настоящее время применяют следующие способы: магнитную де­ фектоскопию при помощи магнитных порошков или суспензий, электромагнитную дефектоскопию, ультразвуковую дефектоскопию, контроль гамма-лучами или гамма-дефектоскопию, рентгеновское просвечивание, люминесцентную дефектоскопию, метод красок.

Магнитная дефектоскопия заключается в следующем: испытуе­ мую деталь намагничивают, и на ее поверхность наносят мелкий железный порошок, который не осаждается на тех участках, где магнитные силовые линии прерываются или рассасываются из-за наличия дефекта. Существует несколько способов намагничивания деталей: полюсное, циркулярное, соленоидное, индукционное и комбинированнное.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на способности звуко­ вых волн с частотой колебания 0,5—10 Мгц и выше распростра­ няться в твердых телах как в продольном, так и в поперечном на­ правлении тонким, мало расходящимся пучком. Проходя через толщину металла и встречая на своем пути препятствия в виде трещины, раковины или шлакового включения, ультразвуковая волна частично отражается, а частично рассеивается. Источником и приемником ультразвуковых колебаний служат пластины кварца или титанита бария.

Гамма-дефектоскопия основана на способности гамма-лучей проникать сквозь непрозрачные предметы и воздействовать на фотографическую пленку или вызывать люминесценцию веществ. Источником гамма-лучей являются радиоактивные вещества, в частности искусственные радиоактивные изотопы: кобальт 60 и цезий 134, обладающие жесткими, т. е. сильно проникающими, лучами. Размер минимального дефекта, который может быть обна­ ружен просвечиванием гамма-лучами кобальта-60, равен 0,7 мм.

Рентгеноскопия — это определение дефектов в деталях при по­ мощи рентгеновской трубки, питаемой током высокого напряжения от трансформатора и установки многократного повышения напря­ жения.

Люминесцентная дефектоскопия основана на явлении флюорес­ ценции, т. е. на способности некоторых веществ светиться после облучения ультрафиолетовыми, рентгеновскими или гамма-лучами.

Люминесцентная дефектоскопия позволяет обнаруживать только

остается в них после промывки детали. Под действием возбуждаю­ щих лучей эти вещества начинают светиться, и дефект становится видимым.

Деталь, подлежащая проверке, хорошо очищают от грязи и масла, подогревают до 50—60° С, погружают в ванну с жидким люминофором на 10—30 мин, после извлечения тщательно выти­ рают и припудривают порошком талька, обдувают для удаления

жают на 5—10 мин в ванну или покрывают с помощью кисти жид­ костью, которая состоит из 80% керосина, 10% трансформаторного

в -пятипроцентном водном растворе кальцинированной соды, выти­

дефектоскопия, осуществляемая современными моделями дефекто­ скопов: УЗД-7НМ; 43Д-7Э; УДЦ-10 и В4-7И. Эти дефектоскопы работают на частотах 0,8—5 Мгц и снабжены электронными глу­ биномерами, позволяющими определять залегание дефекта на глу­ бине 7—3000 мм. Средняя точность определения местоположения дефекта в толще металла 5%. Масса дефектоскопа 6—12 кгс.

Глава XXI

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТИ

Общими мерами увеличения срока нормальной и высокопроиз­ водительной работы машины, повышения износоустойчивости быст­ роизнашиваемых деталей, ее составляющих, являются: правильное конструирование узла трения с учетом удельных нагрузок, скоро­ стей трения, посадок и определение ведущего вида износа; пра­ вильный подбор материалов трущихся поверхностей; надлежащая обработка, обеспечивающая высокую твердость и чистоту поверх­ ностей трения; применение соответствующих смазок; правильная, технически грамотная, эксплуатация машин.

Износоустойчивость новых и прошедших восстановительный ремонт деталей осуществляют одним из следующих методов: цемен­ тацией, поверхностной закалкой, упрочением поверхности деталей наклепом и электроискровым, защитных покрытий. К защитным по­ крытиям относят краски, лаки, азбовинил, свинец и др.

Цементация

Процесс науглероживания поверхности детали до определенной концентрации (1 —1,2% углерода) с последующей ее закалкой на­ зывается цементацией. Цементация основана на том, что при высоких температурах углерод, содержащийся в карбюризаторах, дифундирует в поверхностный слой детали и создает цементацион­ ную корку толщиной 0,9—1,1 мм, обладающую высокой твердостью. Сердцевина детали остается вязкой, менее чувствительной к удар­ ным нагрузкам. Цементации обычно подвергают детали из мало­ углеродистых сталей, содержащих 0,1—0,25% углерода, а также малоуглеродистые никелевые и хромоникелевые стали марок 15Х, 20Х, 12Х2Н4А, 12ХАЗ, 18ХГМ и д р . На цементацию детали посту­ пают после механической обработки с припуском под окончатель­ ную шлифовку 0,05—0,15 мм.

Цементацию производят в железном ящике, закрываемом крышкой, с толщиной стенки 1,5—3 мм, размер которого зависит от размера детали, подлежащей цементации. Однако ящик боль­ шого размера брать не следует, так как в этом случае потребуется больше времени на нагрев до требуемой по режиму температуры. Поверхность деталей, не подлежащих цементации, следует защи­ тить слоем огнеупорной глины или асбестом. После очистки цемен­

мый карбюризатором, т. е. содержащий углерод. В качестве карбю­ ризатора обычно употребляется древесный березовый уголь с гра­ нуляцией 3—7 мм. Для ускорения процесса цементации употреб­ ляют активизирующие вещества: углекислый барий, соду, поташ, кокс, патоку и др. В отдельных случаях в качестве карбюризатора используют газ или жидкость, тогда процесс носит название газо­ вой или жидкостной цементации. Карбюризатор должен быть тща­ тельно утрамбован в ящики со всех сторон детали: расстояние между деталью и стенкой ящика, а также между отдельными де­ талями в одном ящике не должно быть меньше 25 мм, обеспечивая

герметизируют путем промазки огнеупорной глиной, чтобы прегра­ дить доступ воздуха, и помещают его в печь; температуру печи доводят до 700—720° С. После этого медленно температуру в печи повышают до 880—900° С, т. е. до температуры цементации. При этой температуре ящик выдерживают определенное время. В табл. 35 приведена зависимость глубины цементации от времени вы­ держки деталей в печи.

Таблица 35

Глубина цементации в зависимости от времени выдержки деталей в печи .

В практике принято считать, что на каждую 0,1 мм цементиро­ ванного слоя требуется один час. Дл я определения глубины про­ никновения углерода пользуются «свидетелями» — пруток толщи­ ной 5—6 мм, изготовленный из того ж е металла, закладывают, разламывают и определяют глубину цементации; если она соответ­ ствует заданной, то процесс цементации считают законченным. Ящик вынимают из печи и постепенно охлаждают.

При длительном пребывании деталей в печи зерна металла приобретают крупнозернистое строение. Д л я получения мелкозер­ нистой и достаточно вязкой сердцевины детали после цементации подвергают термической обработке — нормализации, закалке и отпуску.

200° С. Дл я этих целей можно применять водяные и солевые ванны.

мундштуком, током высокой частоты, током промышленной ча­

детали и повышает твердость поверхности в 2—3 раза.

Поверхность детали (рис. 83) подвергают интенсивному нагреву пламенем ацетилено-кислородной горелки до температуры 910° С и быстро охлаждают струей холодной воды. Температура ацети- лено-кислородного пламени 3100—3200° С, поэтому поверхность закалки нагревается за короткий промежуток времени, а сердце­ вина не успевает прогреться. Горелку и водяную трубку продви­ гают над поверхностью детали со скоростью, не превышающей

собой, а деталь, подлежащую закалке, вращают с определенной

охлаждается водой, пропускаемой через трубку. По форме индук­ тору придают вид детали, подлежащей закалке. Нагрев поверх­

Переменный промышленный ток преобразуется в ток высокой

-отверстий диаметром 1 мм, обращенных в сторону закаливаемой

детали.

Преимущества поверхностной закалки токами высокой частоты по сравнению с газопламенной следующие:

быстрый нагрев металла до температуры закалки; скорость на­ грева зависит от мощности, подаваемой к индикатору;

незначительная толщина слоя окалины на поверхности детали вследствие кратковременности процесса;

возможность подбора индуктора по форме и размеру, что поз­ воляет закаливать поверхность детали или ее части;

возможность получения заданной глубины закаленного слоя (от долей до десятков миллиметров) путем изменения времени вы­ держки детали под током;

возможность автоматизации процесса и высокая производитель­ ность.

Зазор между индуктором и деталью, от которого зависит ско­ рость и температура нагрева, в процессе закалки принимают в пре­ делах 2—5 мм. Закалку токами высокой частоты производят тремя методами: одновременным нагревом и закалкой всей детали; не­ прерывно-последовательной закалкой, когда нагреву подвергают небольшой участок детали, причем индуктор или деталь перемеща­ ются с определенной скоростью; последовательной закалкой, когда нагрев и закалку производят по отдельным участкам. Второй метод применяют для закалки длинных деталей: валов, труб, осей и др.; третий метод — для закалки шестерен большого модуля — зуб за зубом или коленчатых валов и др.

Деталь, прошедшую закалку током высокой частоты, подвер­ гают отпуску при температуре 150—200° с выдержкой по времени 1—3 ч. Продолжительность работы закаленной детали увеличива­ ется в 2—4 раза. Однако при выборе способа поверхностной за­ калки необходимо учитывать, что детали сложной конфигурации нерационально закаливать токами высокой частоты вследствие сложности процесса.

Упрочнение поверхности детали

Наклеп. Процесс холодной обработки металла давлением, вы­ зывающий деформацию микроструктуры рабочей поверхности детали сопряжения, называется наклепом. Вследствие наклепа возрастают твердость, прочность и хрупкость металла, в то время как пластичность, коррозионная стойкость и электропроводность снижаются. Наклеп на рабочей поверхности металлической де­ тали производят обкаткой роликами и дробеструйной обработ­ кой.

Обкатку деталей (рис. 84) производят стальными закаленными роликами диаметром 25—200 мм на токарном или строгальном станке, причем обрабатываемую деталь перемещают, а ролик за­ крепляют в суппорте. Число проходов при обкатке рекомендуется ограничить двумя (прямыми и обратными); величинами подачи