Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии производства и ремонта автомобилей. Учебное пособие для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатациятранспортно-технологи
.pdf
поверхностей деталей обуславливается влиянием внешних факторов, к которым
н
ф
P
h К
І
R Рп
=
относятся:
- давление;
- характер приложения нагрузки;
- температурный режим;
- форма и размер поверхностных неровностей и трущихся поверхностей;
- способ подвода смазки, ее количество и качество;
- присутствие абразивов в месте контакта и полнота удаления продуктов
изнашивания из зоны трения и т.д.
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление
изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной,
обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.
Износ характеризуется интенсивностью износа I, представляющей собой
отношение величины износа ∆h к обусловленному пути ∆L, на котором
происходило изнашивание:
І = ∆h / ∆L, (2.1)
Профессор Крагельский И.В. предложил формулу при определении
интенсивности изнашивания
, (2.2)
где h/R – отношение глубины внедрения единичной неровности к ее радиусу;
Р
/Р
– отношение номинального давления к фактическому;
н
ф
К – постоянная, характеризующая распределение неровностей по высоте.
К = 0,18...0,22;
n - число циклов до разрушения неровностей.
Интенсивность изнашивания можно снизить за счет:
- уменьшения удельного давления на поверхность трения;
- применение самосмазывающихся материалов (пластмасс),
ротапринтного метода смазки;
- соответствующих смазочных масел с присадками, которые позволяют
увеличить долговечность в 1,5 - 2 раза;
превосходящих предел его упругости, или при длительной нагрузке детали из-за
релаксации. Для детали деформация может быть обратимой (упругой) и
- нанесении на поверхности трения тончайшего разупрочняющего металла;
- предотвращение в зону трения пыли и абразива;
- установкой износостойких вставок и т.д.
Деформация возникает при напряжениях в материале детали,
21
необратимой, т.е. остаточной. Деформация возникает при появлении
напряжений в материале детали. В случае если возникающие напряжения в
материале детали меньше предела упругости, то будет место главным образом,
упругая деформация.
Упругая деформация, вызванная добавленным напряжением, переходит в
пластическую (остаточную).
Остаточная деформация - приводит к изменению размеров
конфигурации детали. Например, в блоке цилиндров двигателя, изменяется
положение посадочных отверстий под гильзы, под вкладыши коренных
подшипников коленчатого вала, а также появляется коробление и нарушается
положение обработочных поверхностей относительно технологических баз.
Аналогичные явления наблюдаются у коленчатых валов, которые при
эксплуатации изменяют форму из-за деформации щек, приобретая прогиб и
изменяя взаимное расположение шатунных шеек. Подшипники скольжения,
шатуны и поршневые кольца при работе также приобретают остаточную
деформацию, которая приводит к значительным искажениям их формы и
понижению долговечности работы соответствующего узла.
Причиной, возникновение остаточной деформации является понижение
сопротивления материала, действия монтажных напряжений и низким пределом
его прочности. Для повышения долговечности деталей необходимо увеличить
предел прочности и соответственно твердость материала.
Разрушение материала детали наступает при чрезмерных напряжениях,
превосходящих границы прочности или выносливости материала, и при этом
происходит полное расчленение детали.
Изломы могут вызываться при статической и динамической нагрузке
детали или вследствие усталости металла.
Разрушение деталей бывают вязкими, хрупкими и усталостными.
Вязкое разрушение происходит от касательных напряжений вследствие
значительной пластической деформации. Плоскость разрушений расположена
под углом к направлению приложения нагрузки и совпадает с направлением
действия касательных напряжений.
Хрупкое разрушение происходит под действием нормальных
напряжений. Ему предшествует незначительная пластическая деформация и
очень часто оно происходит в упругой области.
При этом плоскость разрушения оказывается перпендикулярной
направлению приложения нагрузки. Процесс разрушения состоит из двух
стадий: в первой стадии происходит зарождение трещины, а во второй – ее
развитие через все сечение детали. Различия по механизму зарождения трещин
вязкого и хрупкого разрушения нет. Различие между ними обнаруживается лишь
22
в скорости распространения трещины. В случае вязкого разрушения скорость
соизмерима со скоростью пластической деформации металла, т.е. мала.
При хрупком разрушении эта скорость очень велика и достигает 0,4…0,5
скорости распространения звука в данном материале. Хрупкие разрушения
происходят при напряжениях меньше расчетных, определяемые по пределу
текучести, не поддаются диагностическому контролю и обычно приводит к
авариям, поэтому наиболее опасно.
Механизм зарождения трещин объясняется дислокационной теорией.
Вязкий излом указывает на то, что материал не выдержал нагрузку из-за
значительной его перегрузки.
По виду излома можно определить вид разрушения. Вязкий излом имеет
матовый оттенок, хрупкий излом – блестит.
Для увеличения долговечности деталей автомобиля необходимо
обеспечить устранение таких концентратов напряжений, как резкие переходы от
одной поверхности ко второй, уменьшить шероховатость поверхности,
увеличить границу прочности и выносливости выбором соответствующего
металла и его химико-термической обработкой.
Коррозийные повреждения являются результатом влияния на металл
внешней среды. Коррозийные повреждения металла начинаются из окисления
поверхности металла в отдельных активных местах, образовывая на
металлической поверхности окиси под влиянием хромосорбции атомов
кислорода металлической поверхностью.
Повреждения от коррозии представляют собой, разрушение металлов
вследствие химической или электрохимического взаимодействия на металл
внешней среды.
Коррозионные процессы многообразны, их классифицируют по двум
типам и 36 видам. Типы коррозий металлов различаются механизмами
взаимодействия металла с коррозионной средой, а виды отличаются
коррозионными средами и характером разрушений. По типу коррозий делят на
электрохимическую и химическую. Чаще всего различают коррозионные
разрушения, вызванные следующими видами коррозии: атмосферной,
сплошной, поверхностной, сквозной, структурной, фреттинг коррозией.
Разрушение при атмосферной коррозии начинается с окисления поверхности, в
отдельных активных местах и образования на поверхности окислов, (ржавчины),
которые образовывают пленку окислов, которые бывают обычно многослойной.
Электрохимическая коррозия связана с действием микрогальванических
элементов. Анодом и катодом служат различные структурные составляющие
сплава, граница и сердцевина зерна металла, напряженный и ненапряженный
участок металла, чистый металл и окислы. Интенсивность процесса
23
электрохимической коррозии зависят от доступа кислорода к поверхности
металла, химсостава сплава.
Эрозионные и кавитационные повреждения деталей автомобилей
возникают при действии на металл потока жидкости, движущейся с большой
скоростью. Механизм эрозионного повреждения металла детали состоит в том,
что при непрерывном контакте металла со струей жидкости на поверхности
металла образуются пленки окислов, которые при трении потока жидкости о
металл, разрушаются и удаляются с поверхности. На поверхностях деталей,
подвергающихся жидкостной эрозии, образуются пятна, полосы, вымоины.
Таким повреждениям подвергаются детали системы охлаждения двигателя,
детали кузова и его оперений, воспринимающие со стороны колес поток воды,
песка и мелких камней. Содержание в потоке воды абразивных частиц
интенсифицирует процесс эрозии.
Кавитационное повреждение металла происходит тогда, когда
нарушается сплошность потока жидкости и образуются кавитационные
(воздушные) пузыри. Кавитационные пузыри, которые находятся у поверхности
детали, уменьшаются в объеме с большой скоростью и затем раскрываются, что
приводит к гидравлическому удару жидкости о поверхность металла.
Сосредоточение в одном месте на поверхности металла большого количества
таких ударов и вызывает образование кавитационных разрушений в виде каверн
диаметром от 0,2 до 1,2 мм. Такому разрушению часто подвергаются некоторые
детали системы охлаждения двигателя и детали автомобильных кузовов. Для
увеличения долговечности деталей, подвергающихся эрозионному и
кавитационному повреждениям, необходимо повышать их коррозионную
стойкость, износостойкость, а также твердость материала. При прочих равных
условиях кавитационная стойкость материала зависит от его твердости. Для
однородных по составу металлов интенсивность их разрушения значительно
понижается с увеличением твердости.
Чтобы ослабить разрушительное действие коррозии, необходимо
поверхность металла, там, где возможно, защищать соответствующими
покрытиями, подбирать более однородные по составу сплавы с легирующими
добавками, которые повышают их коррозийную стойкость, например,
добавление хрома, алюминия, кремния.
Выполненный качественный анализ разрушительных процессов позволяет
понять сущность происходящих явлений при трении, сложность проблемы
создания высоконадежных автомобилей и классифицировать виды изнашивания
в автомобилях.
24
2.1. Виды изнашивания в автомобилях
Изнашивание
Механическое
Молекулярно-
механическое
коррозийно-
механическое
Окислительное
При
фреттинг-
коррозии
При заедании
Абразивное
Гидро-
абразивное
Газо-
абразивное
Эрозийное
Усталостное
Кавитационное
Износ рабочих поверхностей и сопряжения деталей, отдельных
механизмов, и агрегатов автомобилей, и другие повреждения вызывают
изменение показателей их технического состояния. Например, у двигателя по
мере износа увеличиваются зазоры и, как следствие, снижается давление масла.
Снижение давления масла сокращает подачу масла к поверхности трения, и при
этом, поверхность трения засоряется продуктами износа, и через зазоры
происходит снижения давления и уменьшается объём подаваемого масла в зону
контакта, хуже охлаждается поверхность трения.
Увеличение износов поршневых колес и гильз цилиндров нарушает
герметичность этого сопряжения, увеличивает прорыв газа в картер и цилиндры
и происходит дымление двигателя, снижение компрессии и т.д.
Анализ разрушительных процессов позволяет понять сущность
происходящих явлений при трении и классифицировать виды изнашивания в
автомобилях (рис. 2.1).
Механическое изнашивание – изнашивание в результате механических
воздействий. Абразивное изнашивание – механическое изнашивание
материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или
Рисунок 2.1 - Виды изнашивания в автомобилях
25
твердых частиц. Гидроабразивное изнашивание – изнашивание в результате
воздействия твердых тел или твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости
(газа). Усталостное изнашивание – механическое изнашивание в результате
усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов
материала поверхности трения (может происходить как при качении, так и при
скольжении). Кавитационное изнашивание – механическое изнашивание при
движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа
захлопываются вблизи поверхности, что создает местное ударное давление и
высокую температуру.
Длительное наблюдение за автомобилями в эксплуатации установило ряд
общих закономерностей изменения важнейших технико-экономических
показателей по мере их старения:
- рост трудоемкости технического обслуживания;
- увеличивается расход запасных частей и ГСМ;
- снижается общая производительность автомобиля;
- увеличивается себестоимость перевозок в связи с увеличением простоев
в ремонте;
- уменьшение динамики автомобиля.
Наступает момент, когда автомобиль эксплуатировать становится
экономически не выгодно.
К технологическим мероприятиям, позволяющих повысить
износостойкость деталей автотранспортных средств относятся:
- разработка материалов для различных условий эксплуатации и получение
качественных заготовок из таких материалов;
- разработка и использование технологических процессов,
обеспечивающих изготовление деталей заданных размеров, формы с
комплексом определенных физико-механических свойств;
- контроль качества материалов, заготовок и готовых деталей и изделий в
целом по разработанным показателям надежности.
Вопросы для самопроверки.
1. Характеристика объекта ремонта.
2. Основные виды разрушения деталей и разрушения материалов.
3. Виды и механизмы износа.
4. Интенсивность изнашивания.
5. Дать определение понятиям: деформация, разрушение, вязкий и хрупкие
изломы.
6. Разрушение деталей при коррозийном, эрозийном, кавитационном
повреждениях металла.
26
3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ
РАЗБОРОЧНЫХ РАБОТ
Совокупность операций по разъединению всех объектов ремонта на детали
и сборочные единицы в определенной последовательности называется
разборкой. Разборочные работы включают очистку, собственно разборку,
подъемно – транспортные (по перемещению объекта ремонта) работы и
дефектовку. От общей трудоемкости ремонта этих работ на долю собственно
разборочных операций приходится 60…65%.
Разборка - один из важнейших технологических процессов в
авторемонтном производстве, во многом определяющий эффективность
функционирования и качество ремонта. Для АРЗ разборка является по существу
заготовительным процессом, поскольку поставляет восстановительным цехам и
участкам около 50% деталей – объектов восстановления или сборки. При этом
годные детали обходятся производству примерно 6-10% их цены,
отремонтированные в 30-40%, а заменяемые – более 110% (за счет накладных
расходов).
При разборке автомобилей и их агрегатов необходимо обеспечить
максимальную сохранность деталей. Число годных деталей, трудоемкость
восстановления деталей во многом зависят от организации и технологии
разборочных работ.
Разборочные работы органично сочетаются с многостадийной очисткой. С
этой целью разборка выполняется, как правило, в несколько этапов:
предварительная подразборка узла, агрегата и окончательная разборка (в один
или несколько этапов). Этапы разборки чередуются с очистными операциями,
что позволяет повысить качество очистки агрегатов и узлов автомобилей,
улучшить условия труда слесарей – разборщиков, а также сократить потери
мелких деталей и во время разборки.
Разборка в зависимости от объема производства может быть организована
на стационарных постах или на поточных линиях.
В сегодняшних условиях: многомарочность и не большая программа
ремонта, целесообразно применять многопредметные посты или линии.
Для повышения эффективности разборочных работ необходимо
применить методы экономического стимулирования за счет увеличения выхода
годных деталей, сохранность крепежа.
Разборка автомобилей на агрегаты, узлы и детали производится в
последовательности, предусмотренной технической документацией,
оформленной в виде карты эскизов, маршрутов и операционной технологии.
27
При разборке нельзя разукомплектовывать сопряженные пары, которые
Загрязнения автомобилей
Эксплуатационные
Технологические
Дорожная
грязь
Масляно-
грязевые
отложения
Остатки
перевозимых
грузов
Асфальто-
смолистые
отложения
Лакокрасочные покрытия
Лаковые
отложения
Продукты
коррозии
Нагар
Накипь
стружка
Абразивные
частицы
Опалина,
шлаки
Притирочные
(доводочные)
пасты
Остатки
эмульсии
Продукты
износа при
прокатке
работают в паре или предварительно до сборки отбалансированы: крышки
подшипников, картер сцепления с блоком цилиндров, распределительные
шестерен, шестерни главной пары и т.д. Эти детали связывают, маркируют,
чтобы избежать случайных разукомплектований.
Рисунок 3.1 - Классификация загрязнений автомобилей
Наиболее многочисленные (до 70%) в конструкции автомобилей резьбовые
соединения (РС) и соединения с гарантированным натягом (20 - 40%). Широкое
распространение РС объясняется простотой и надежностью, удобством
регулирования затяжки, возможность разборки и повторной сборки без замены
деталей.
При разборке РС значительные трудности представляют отвердевание
соединений, находящихся в тяжелых условиях эксплуатации. При выполнении
разборки таких соединений требуется специальный инструмент с большим
крутящим и ударным моментом (разъединение стремянок рессор и т.д.).
28
Разъединение деталей производится в основном гайковертами желательно
с пневмоприводом.
Соединения гарантированным натягом разъединяются прессами и
съемниками с ручными и механическими приводами. Съемники обеспечивают
сохранность деталей и увеличивают производительность труда.
Классификация загрязнений и методы очистки. Вследствие
разнообразия загрязнений техпроцессы очистки и мойки предусматривают
многостадийность удаления специфических загрязнений. При этом на каждой
стадии мойки и очистки решается задача удаления определенного вида
загрязнений, отличающегося своим составом, прочностью и адгезией к
поверхности детали. Так, агрегаты автомобилей подвергаются наружной мойке,
а на второй стадии производится наружная и внутренняя мойка подразобранного
агрегата. Детали моются в несколько стадий. Число стадий обусловливается
степенью и характером загрязнений, а также требованиями к качеству очистки.
Качество должно соответствовать требованиям ТУ по шероховатости
поверхности новой детали.
Встречающиеся в процессе ремонта загрязнения разделяются (рис. 3.1) на
эксплуатационные, возникновение которых связано с условиями эксплуатации
автомобилей, и технологические, образующиеся в процессе ремонта.
Дорожная грязь, остатки перевозимых грузов отлагаются на внешней
поверхности автомобиля, его агрегатах и узлах.
Масла и смазки наиболее распространенный вид загрязнений. Их
прочность и адгезия к поверхности очищаемых деталей и узлов определяется
условиями эксплуатации. Масла и смазки претерпевают изменения, вызываемые
процессами полимеризации и окисления в результате старения.
Продукты коррозии образуются в результате химического и
электрохимического разрушения металлов и сплавов.
На поверхности стальных и чугунных деталей – это гидрат окиси железа,
на алюминиевых – окись или гидрат окиси алюминия.
Накипь образуется в системе водяного охлаждения двигателя вследствие
содержания в охлаждающей воде кальция и магния.
Масло-грязевые отложения образовываются при смешивании грязи и пыли
с маслом, находящихся на поверхности деталей. В двигателях процессы старения
масла и сгорания топлива создают наиболее трудноудаляемые загрязнения –
углеродистые отложения: осадки лаки и нагары.
Осадки – это мазеобразные сгустки, отлагающиеся на стенах и каналах
блока цилиндров, коленчатых валах, масляных насосах, фильтрах и т.д. Осадки
состоят из продуктов физико-химического изменения топлива, и масла и
механических примесей в виде пыли, продуктов износа.
29
Лаковые отложения – это продукты полимеризации топлива и масла в
тонком слое, образуются на деталях топливной системы (карбюратор, насос и
т.д.) и внутренней поверхности поршней.
Нагары – углеродистые отложения, образующиеся на деталях,
подвергнутых воздействию высоких температур (свыше 1500С). Нагар
отлагается на днище поршня, компрессионных кольцах, на поверхности камеры
сгорания, на клапанах, в выпускных коллекторах, на свечах и распылителях
форсунок.
Ремонтное производство располагает большим набором различных
методов очистки: механическим, физическим, термическим и комбинированным
(физико-химический, химико-термический). Каждый метод обладает своим
способом разрушения загрязнений и их удаления с поверхности деталей. Для
активизации процессов очистки применяют различные способы
интенсификации: повышение температуры и давления технологической среды,
барботаж и вибрационная обработка.
Технологические среды (растворы моющих средств, растворители и их
пары, растворяющие – эмульгирующие средства) отличаются по своему
очищающему действию в десятки раз, а повышение температуры на 10-15
0
С
увеличивает скорость очистки в 1,5–2 раза. Механическое воздействие среды на
загрязнение зависит от способа возмущения технологической среды (струей,
барботажем, вибрацией, ультразвуковыми колебаниями и т.д.). Процесс
удаления загрязнений с поверхности и перевод их в моющий раствор в виде
растворов или дисперсий определяют моющий эффект. Основными явлениями,
определяющими моющий эффект, являются смачивание, эмульгирование,
диспергирование, пенообразование которые в свою очередь связаны с
поверхностным натяжением и поверхностной активностью моющих средств.
Вещества, понижающие поверхностное натяжение называются поверхностно–
активными веществами (ПАВ).
Введение ПАВ в моющие растворы приводит к появлению у них комплекса
свойств, характеризующих моющее действие.
Смачивание заключается в растекании капли жидкости, помещенной на
поверхности твердого тела. Поверхности, смачиваемые водой, называются
гидрофильными, а не смачиваемые водой – гидрофобными. Смачиваемость
твердого тела жидкостью зависит от поверхностного натяжения жидкости,
природы и состава жидкости и твердого тела.
Добавление в воду ПАВ понижает поверхностное натяжение воды и
обеспечивает смачивание загрязненных маслами поверхностей.
В большинстве случаев загрязнения состоят из двух фаз: жидкой (масла,
смолы) и твердой (асфальтены, карбены, почвенные и пылевые частицы и т.д.).
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]