Chabannyi_Remont_avto_kn1

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

мастильним шаром – гідродинамічну, гідростатичну, газодинамічну, газостатичну, еласто-гідродинамічну, граничну і напіврідинну.

Газове та рідинне змащення. Поверхні тертя деталей розділені відповідно газовим або рідким мастильним матеріалом.

Тверде змащення. Поверхні тертя деталей, що перебувають у відносному русі, розділені твердим мастильним матеріалом.

Гідродинамічне (газодинамічне) змащення – це змащення,

при якій повний поділ поверхонь тертя відбуваються в результаті тиску, що самовиникає в шарі рідини (газу) при відносному русі деталей. Відсутність контакту між поверхнями тертя запобігає їх від руйнування. Помітні ушкодження або руйнування поверхонь можливі тільки в ті моменти, коли порушується гідродинамічне змащення або в мастильний матеріал попадають сторонні тверді частки. При гідродинамічному (рідинному) змащенню працюють опорні шейки розподільних валів, корінні й шатунні підшипники колінчастих валів, поршневі пальці двигунів і ін.

Гідростатичне (газостатичне) змащення – це таке рідинне змащення, при якій повний поділ поверхонь тертя деталей, що перебувають у відносному русі або спокої, здійснюється в результаті надходження рідини (газу) у зазор між поверхнями тертя під зовнішнім тиском.

Еласто-гідродинамічне змащення – це змащення, при якій характеристики тертя й товщина плівки рідкого мастильного матеріалу між поверхнями тертя визначаються пружними властивостями матеріалів тіл і властивостями рідкого мастильного матеріалу.

Напіврідинне змащення характеризується тим, що рідинне змащення відбувається частково.

Граничне змащення – це змащення, при якій товщина шару мастильного матеріалу не перевищує висоти шорсткостей дотичних поверхонь. При порівняно невеликих навантаженнях

21

С.О. Магопець, В.А. Павлюк-Мороз

інтенсивність руйнування поверхонь тертя різко знижується. Але при більших навантаженнях шар мастильного матеріалу руйнується, його частки попадають у мікротріщини, що утворяться, і при стиску їх у місцях контакту проявляється розклинююча сила, викликаюча більше швидке руйнування поверхонь тертя. В умовах граничного змащення працює більшість поверхонь тертя.

1.4. Основи теорії про зношування спряжень і з’єднань складових автомобілів

При всіх видах тертя тертьові поверхні руйнуються (зношуються).

Зношування – це процес руйнування та відділення матеріалу з поверхні твердого тіла й (або) нагромадження його залишкової деформації при терті, що проявляється в поступовій зміні розмірів і (або) форми тіла.

Знос деталей – результат зношування, обумовлений у встановлених одиницях.

Зношування деталей машин супроводжується складними фізико-хімічними явищами й різноманітними факторами, що впливають на нього. Зношування залежить від матеріалу і якості поверхонь тертя, характеру й швидкості їх взаємного переміщення, характеру контакту, виду та значення навантаження, виду тертя, змащення та мастильних матеріалів, а також від багатьох інших факторів. Установлено три групи видів зношування в машинах: механічне, корозійно-механічне та при дії електричного струму. Кожну групу зношування підрозділяють на кілька видів, що представлені на рис. 1.2.

Механічне зношування – це зношування в результаті механічних впливів; його розділяють на абразивне, гідроабразивне (газоабразивне), ерозійне, гідроерозійне (газоерозійне), кавитаційне, втомлювальне, при фретингу й при заїданні.

22

С.О. Магопець, В.А. Павлюк-Мороз

відбуваються при різанні металів. Зношуванню цього виду піддаються деталі машин, що роблять в абразивному середовищі.

Гідроабразивне (газоабразивне) зношування викликають абразивні (тверді) частки, що переміщаються потоком рідини (газу). Абразивні частки попадають у потік рідини (газу) за рахунок забруднення при недбалому заправленні, поганій фільтрації й очищенні. Цей вид зношування характерний для деталей водяних, масляних і паливних насосів, гідропідсилювачів, гідроприводів гальмових і інших систем, деталей ци- ліндро-поршневої групи й інш.

Найефективніші способи боротьби з абразивним зношуванням всіх видів: підвищення твердості та поліпшення якості обробки поверхонь тертя; ретельна герметизація всіх ущільнювальних пристроїв при ремонті, а також очищення палива й мастильних матеріалів від механічних домішок і підтримка в якісному стані всіх ущільнювальних (прокладки, чохли й т.п.) і очисних (паливні й масляні фільтри, повітроочисник) пристроїв при експлуатації.

Ерозійне зношування деталей відбувається в результаті тертя потоку рідини й (або) газу об метал. Ерозійне зношування в більшості випадків проявляється разом з гідроабразивним (газоабразивним). Потік рідини (газу) руйнує оксидну плівку металу, а абразивні частки в потоці сприяють більш інтенсивному зношуванню.

Гідроерозійне (газоерозійне) зношування - це ерозійне зношування в результаті впливу потоку рідини (газу).

Кавитаційне зношування. При русі рідини щодо твердого тіла виникаючі пухирці газу захлопуються поблизу поверхні. Це створює місцеве підвищення тиску або температури, під дією яких відбувається руйнування поверхні. Цьому виду зношування піддаються зовнішні поверхні циліндрів і водяних сорочок сучасних двигунів, лопат водяних насосів, а також інших деталей охолоджуваних турбулентним потоком рідини.

24

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

Втомлювальне зношування проявляється переважно на поверхнях тертя кочення підшипників і зубів шестерень. Під дією більших питомих повторно-змінних навантажень, що перевищують границю текучості металу, виникають мікропластичні деформації стиску й зміцнення поверхневих шарів. У результаті проявляються мікро- і макротріщини, які в міру роботи розвиваються й призводять до втомленого відшаровування й викрашування часток металу. На контактних поверхнях утворюються одиночні й групові осповидні поглиблення й западини. Глибина западин залежить від властивостей металу, питомих тисків і розміру контактних поверхонь. Після помітної появи втомленого зношування швидко наступає аварійний стан. Міри боротьби з втомленим зношуванням – точний монтаж підшипників і зубчастих передач та правильне їхнє змащення.

Зношування при фретингу виникає в дотичних поверхнях при малих коливальних відносних переміщеннях. Цей вид зношування відбувається при ослабленні болтових з'єднань поверхонь, а також при наявності великих динамічних і ударних навантажень. Ефективні способи зменшення зношування цього виду - своєчасна перевірка й підтягування болтових кріплень.

Зношування при заїданні відбувається внаслідок схоплювання при терті, глибинного виривання матеріалу, переносу його з однієї поверхні тертя на іншу й дії виникаючих мікронерівностей на сполучену поверхню. Цей вид зношування розділяють на зношування схоплюванням першого та другого роду.

Зношування схоплюванням першого роду виникає при терті поверхонь із малими швидкостями (1,0 м/с), граничному змащенню, а також при великих навантаженнях у місцях контакту поверхонь. Під дією великого навантаження між окремими виступами поверхонь тертя виникають металеві зв'язки й зміцнення в місці схоплювання. При переміщенні відбувається виривання стружки з менш твердої поверхні або

25

С.О. Магопець, В.А. Павлюк-Мороз

царапання її зміцненою ділянкою. Зношування схоплюванням першого роду супроводжується найбільш високим коефіцієнтом тертя, виділенням великої кількості теплоти й найбільшою інтенсивністю зношування.

Зношування схоплюванням другого роду спостерігається при терті ковзання з більшими швидкостями, граничному змащенню, а також при значних питомих навантаженнях і характеризується інтенсивним підвищенням температури в поверхневих шарах і збільшенням їхньої пластичності.

Ефективні заходи, що знижують появу зношування схоплюванням: досягнення високого класу шорсткості й правильної геометричної форми при обробці поверхонь, одержання захисних оксидних плівок і поліпшення умов змащення, дотримання в початковий період роботи після виготовлення або ремонту режимів обкатування, а також недопущення перевантажень у процесі всього періоду експлуатації.

Корозійно-механічне зношування відбувається в резуль-

таті механічного впливу поверхонь тертя та супроводжується хімічною і (або) електричною взаємодією матеріалу із середовищем. Це зношування розділяють на окисне й зношування при фретинг-коррозії.

Окисне зношування характеризується руйнуванням поверхонь тертя і обумовлено реакцією матеріалу з киснем або навколишнім середовищем, що окисляє. При цьому одночасно протікає два процеси - пластичне деформування малих обсягів металу поверхневих шарів і проникнення кисню повітря в деформовані шари. У першій стадії окисного зношування відбувається руйнування та видалення дрібних твердих часток металу з безупинно утворюючих від проникнення кисню плівок. Друга стадія характерна утворенням і викрашуванням тендітних окислів, що пластично не деформуються.

Окисне зношування можливо при терті ковзання і терті кочення. У першому випадку воно є основним, а в другому - супутнім іншим видам зношування. Проявляється цей вид

26

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

зношування при порівняно невисоких швидкостях ковзання й невеликих питомих навантаженнях, а також на таких деталях, як шейки колінчастих валів, циліндри, поршневі пальці й інші деталі.

Фретинг-корозія виникає при терті ковзання з дуже малими зворотно-поступальними переміщеннями в умовах динамічного навантаження. При ударах і вібрації відбувається інтенсивне окислювання дотичних поверхонь внаслідок різкої активізації пластично деформуючого металу. У результаті на робочих поверхнях у місцях контакту з'являється різко виражене руйнування. Зношуванню при фретинг-корозії піддаються посадкові поверхні підшипників кочення та шестерень, болтові і заклепувальні з'єднання рам і інші деталі.

Найбільшому корозійно-механічному зношуванню піддаються м'які сталі, тому ефективний спосіб його зменшення складається в підвищенні твердості робочих поверхонь загартуванням, нанесенням твердих сплавів, хромуванням і ін.

Електроерозійне зношування – це зношування при дії електричного струму, а також відбувається в результаті впливу на поверхні розрядів при проходженні електричного струму. Цьому виду зношування піддаються колектори електрогенераторів, рухливі електроконтакти й інші поверхні.

1.5. Придатність автомобілів і їх елементів

Під придатністю (узагальненою характеристикою службових властивостей) автомобіля розуміють його відносну здатність і потенційні можливості виконувати свої функції в межах відхилень по якості й економічності на протязі певного ресурсу або строку його служби.

27

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

автомобілів. Різниця між значеннями двох зазначених величин буде відповідати значенню сумарної придатності неконструктивних елементів.

Придатність кожного конструктивного Eix або неконструктивного Gjx елемента автомобіля, що перебуває в сфері експлуатації, є функція часу в межах ресурсу або терміну служби цього елемента, відповідно Eix=f(n) або Gjx=f(t).

Кожний новий конструктивний або неконструктивний елемент на початку терміну служби в автомобілі має максимальну придатність. Зношений конструктивний або неконструктивний елемент по закінченні своєї служби має придатність, рівну нулю.

Придатність ремонтопридатного конструктивного еі або неконструктивного qj елемента можна відновити повністю або частково (залежно від характеру необхідних операцій технічного обслуговування й ремонту автомобіля).

Технічне обслуговування автомобіля, ремонт або заміна його деталей викликається наявністю в структурі вихідної придатності автомобіля недовгочасно діючої частини придатності, що ставиться до складання, регулювання й змащення або до окремих недовговічних деталей автомобіля. Звідси слідує, що й автомобіль у цілому може мати поновлювану частину придатності, що вносять при технічному обслуговуванні, ремонті або заміні зношених деталей.

Максимальні значення складових частин придатності автомобіля одержують при пуску автомобіля в експлуатацію, а нульові значення – коли автомобіль має потребу в заміні відповідних конструктивних елементів або в поновленні неконструктивних.

Придатність усього автомобіля, як і окремих його елементів, знижується внаслідок зносів під час роботи, транспортування й зберігання. Однак придатність автомобіля можна частково періодично відновлювати, вводячи в автомобіль нові елементи або відновляючи деякі параметри старих

29

С.О. Магопець, В.А. Павлюк-Мороз

елементів автомобіля. Це можна проводити стільки разів, скільки разів будуть замінені недовговічні деталі, виконані регулювання, відновлені геометричні розміри і форма ремонтопридатних деталей.

Придатність автомобіля в будь-який період використання залежить від стану незмінюваних конструктивних і не поновлюваних неконструктивних елементів, а також від обсягу і якості технічного обслуговування й ремонту автомобіля разом зі зміною недовговічних конструктивних елементів.

Повністю укомплектований деталями, відрегульований, пофарбований, працездатний автомобіль має певну вихідну придатність, разом із цим зберігається й властивість цього автомобіля нормально функціонувати із застосуванням змінюваних по середній нормі конструктивних елементів і мати потребу в періодичному технічному обслуговуванні й ремонті (тобто поновленні й неконструктивних елементах).

Введення поняття придатності дозволяє аналізувати загальний стан автомобіля в процесі його споживання й старіння, стежити за зміною цього стану від початку й до кінця його використання.

1.6. Допустимі і граничні зношування деталей і спряжень

Багаточисельними дослідженнями встановлено, що інтенсивність наростання зношування деталей і зміна зазорів рухомих з'єднань залежно від тривалості роботи відбуваються з певною закономірністю.

Залежно від умов роботи одна й та сама деталь може зазнавати одночасно дії кількох видів спрацьовування. Наприклад, верхня частина циліндра двигуна зазнає водночас механічного і корозійно-механічногоо спрацьовування.

Процес наростання спрацьовування поверхневих шарів має певні закономірності (рис.1.3). Спрацьовування σ підвищується протягом усього пробігу L автомобіля до певного стану

30