Какие дефекты соединений снижают долговечность агрегатов машины

Дефекты и износы деталей можно разделить на две группы: естественные и аварийные.

Естественные износы появляются в результате износа деталей под действием сил трения, воздействия высоких температур, усталости и коррозии металла при соблюдении всех условий эксплуатации и обслуживания механизмов. Указанные износы нарастают медленно.

Сущность трения заключается в том, что при перемещении трущихся поверхностей происходят смятие и отрыв мельчайших частиц верхнего слоя, приводящие к износу поверхностей.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Помимо качества смазки, большое влияние на износ деталей оказывает твердость поверхностей и качество их обработки. Повышенная твердость поверхностей значительно увеличивает износостойкость, а чистота обработки способствует лучшему образованию масляной пленки и уменьшает трение.

Влияние высоких температур (особенно в деталях двигателя) на износ деталей выражается в изменении структуры металла, в снижении его механических свойств, а также в ухудшении смазки вследствие понижения ее вязкости.

Усталость металла возникает в результате влияния переменных нагрузок на деталь (рессоры, коленчатый вал, шатун и др.) и характеризуется появлением мельчайших трещин, которые, постепенно увеличиваясь, вызывают поломку ее.

Коррозия особенно сильно действует на стенки цилиндра двигателя. В процессе сгорания в цилиндре образуются кислоты (азотная, серная, угольная), которые разрушающе действуют на стенки цилиндра, ускоряя их износ.

Аварийными являются дефекты, возникающие во время работы механизмов автомобиля либо с превышающими допустимые износами деталей, либо вследствие приложения к деталям нагрузок, превышающих расчетные (например, при дорожно-транспортных происшествиях).

Виды износов. В период приработки сопряженных деталей износ нарастает быстро, затем наступает период нормальной работы, когда Детали изнашиваются медленно. После этого износ опять резко нарастает, быстро увеличиваются зазоры, что приводит к ненормальной работе деталей, сопровождающейся шумом и стуками. Это характеризует предельный износ деталей.

Предельным износом называют такой, при котором дальнейшая эксплуатация механизма приводит к быстрому износу и разрушению сопряженных деталей.

Допустимым износом называется такой, при котором обеспечивается нормальная работа деталей в течение ремонтного периода до капитального ремонта.

Аварийные износы появляются вследствие недоброкачественности металла или несоблюдении технических условий при изготовлении деталей (раковины, волосные трещины), неправильной термической обработки, несвоевременного и некачественного технического обслуживания и нарушения условий эксплуатации.

Износ деталей сопровождается изменением их размеров, нарушением геометрической формы и увеличением зазоров в сопряженных деталях, т. е. нарушением правильной посадки, что приводит к неисправностям узлов и механизмов и поломке отдельных деталей во время движения автомобиля.

Повышение износостойкости деталей и узлов. Для увеличения срока службы деталей и механизмов автомобиля заводы-изготовители вводят конструктивные и технологические усовершенствования.

В цилиндрах двигателей устанавливают короткие и сплошные гильзы из высоколегированного износостойкого чугуна, что повышает срок службы цилиндров в 2—3 раза. В головку поршня из алюминиевого сплава заливают чугунное кольцо с канавкой для верхнего, наиболее нагруженного поршневого кольца.

Верхние компрессионные кольца покрывают слоем пористого хрома, повышающим их долговечность, остальные поршневые кольца и поршни подвергают электролитическому лужению для лучшей приработки.

Отверстия в поршне под поршневой палец смещают относительно оси цилиндра, что уменьшает возможность появления стука поршня при переходе его через мертвые точки.

Для получения наименьшего зазора между поршнем и цилиндром у прогретого двигателя и устранения стука у холодного двигателя юбку поршня делают овальной. При этом большую ось овала располагают в плоскости качания шатуна, а малую — по оси поршневого пальца. Для равномерного износа толкателей, имеющих сферическую рабочую поверхность, гребни кулачков распределительного вала делают слегка наклонными, что обеспечивает поворачивание работающих толкателей. Применяют качающиеся роликовые толкатели, установленные на игольчатых подшипниках. Используют устройства для принудительного поворачивания выпускных клапанов.

Для лучшего отвода теплоты от головки клапана его стержень делают полым и наполняют металлическим натрием.

Вставные седла клапанов из жаропрочного чугуна значительно улучшают их износостойкость.

Срок службы коренных и шатунных подшипников коленчатого вала повышают, применяя тонкостенные сталебаббитовые или сталеалю-миниевые вкладыши.

Положительно влияет на срок службы двигателя применение специальных грязеуловительных камер в коренных шейках коленчатого вала, центробежных и полнопоточных фильтров очистки масла, принудительной системы вентиляции картера.

Воздушные фильтры значительно снижают процент попадания твердых частиц в цилиндры двигателя и, следовательно, износ цилинд-ропоршневой группы.

Установка жалюзи, вентилятора с приводом через электромагнитную муфту, термостата и масляного радиатора в системах охлаждения и смазки двигателя позволяет поддерживать нормальный тепловой режим и тем самым снижать износ и повышать экономичность двигателя, особенно в периоды пуска и прогрева холодного двигателя.

Для увеличения срока службы листы рессор подвергают наклепу стальной дробью.

В коробках передач автомобилей широко используют шестерни постоянного зацепления и синхронизаторы, а в главной передаче — шестерни с гипоидным зацеплением, что обеспечивает сохранность шестерен и удлинение срока службы коробок передач и главных передач.

§ 8. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЕЙ

Техническое обслуживание включает контрольно-диагностические, крепежные, смазочные, заправочные, регулировочные, электротехнические и другие работы, выполняемые, как правило, без разборки агрегатов и снятия с автомобиля отдельных узлов. Если при техническом обслуживании нельзя убедиться в полной исправности отдельных узлов, то их следует снимать с автомобиля для контроля на специальных приборах и стендах.

В настоящее время для определения потребности и объема работ по техническому обслуживанию автомобилей без разборки широкое применение получило диагностирование специальным оборудованием и приборами. Для этого в автотранспортных предприятиях и на станциях технического обслуживания организуют посты или станции комплексной диагностики технического состояния автомобиля. На посту определяют тяговую силу на ведущих колесах, действие тормозов, биение карданного вала, направление светового луча фар. Определяют давление, развиваемое топливным насосом, давление масла в гидравлическом подъемнике самосвала, разрежение во впускном трубопроводе двигателя, правильность показаний спидометра, величину избыточного давления газов в картере двигателя, количество газов, прорывающихся в картер двигателя, расход топлива, правильность установки зажигания.

Техническое обслуживание подвижного состава по периодичности, перечню и трудоемкости выполняемых работ подразделяют на следующие виды:
– ежедневное техническое обслуживание (ЕО);
– первое техническое обслуживание (ТО-1);
– второе техническое обслуживание (ТО-2);
– сезонное техническое обслуживание (СО).

Ежедневное техническое обслуживание включает общий контроль, направленный на обеспечение безопасности движения, поддержание надлежащего внешнего вида, заправку топливом, маслом и охлаждающей жидкостью.

Ежедневное техническое обслуживание выполняют после работ по возвращении подвижного состава в парк. При смене водителей на линии ими производятся работы по осмотру и проверке технического состояния автомобилей.

Первое и второе технические обслуживания производят с целью снижения интенсивности изнашивания деталей, выявления и предупреждения отказов в работе и неисправностей приборов, механизмов, агрегатов путем своевременного выполнения контрольно-диагностических, смазочных, крепежных, регулировочных и других работ. Техническое обслуживание должно обеспечивать безотказную работу агрегатов, систем и приборов подвижного состава в пределах установленной периодичности.

Технические обслуживания (ТО-1 и ТО-2) выполняют через определенные пробеги, устанавливаемые в зависимости от условий эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта. В табл. 10 приведена периодичность технических обслуживаний подвижного состава при I категории условий эксплуатации (на автомобильных дорогах с асфальтобетонным, цементобетонным и приравненным к ним покрытиям за пределами ппигооодной зоны).

Категория условий эксплуатации характеризует условия работы автомобилей на дорогах, т. е. техническую характеристику дороги, тип и состояние покрытия, а также интенсивность движения.

Сезонное техническое обслуживание, проводимое 2 раза в год, является подготовкой подвижного состава к эксплуатации в холодное и теплое время года. В качестве отдельно планируемого вида сезонное обслуживание рекомендуется проводить для подвижного состава, работающего в зоне холодного климата. Для остальных условий сезонное обслуживание совмещается преимущественно с ТО-2 (или с ТО-1) с соответствующим увеличением трудоемкости.

Планирование и методы технического обслуживания. Планирование технического обслуживания. Для равномерной загрузки пункта и бригад по техническому обслуживанию, а также для своевременного проведения определенного вида обслуживания ежемесячно составляют план-график, в котором указывают виды технического обслуживания каждого автомобиля по дням месяца. План-график утверждается главным инженером автотранспортного предприятия на каждый месяц.

Методы технического обслуживания автомобилей. В зависимости от количества и однотипности автомобилей в автотранспортном предприятии их техническое обслуживание организуют тупиковым или поточным методом.

При тупиковом методе все работы технического обслуживания, за исключением уборочно-моечных, производят на одном посту, оснащенном всем необходимым для этого оборудованием.

Поточный метод заключается в том, что работы данного вида обслуживания выполняют не на одном, а на нескольких последовательных постах, образующих поточную линию. Этот метод предусматривает обязательное выполнение на каждом посту определенных операций, причем их трудоемкость и количество рабочих подбирают так, чтобы время простоя автомобиля на всех постах было одинаковым. Для передвижения автомобилей по постам поточной линии применяют тяговые или несущие конвейеры.

Поточный метод способствует достижению высокой производительности труда, повышению качества выполняемых работ, снижению их себестоимости и лучшему использованию производственных площадей и оборудования. Этот метод применяют в автотранспортных предприятиях, имеющих большое количество однотипных автомобилей.

В связи с укрупнением автотранспортных предприятий широко распространено централизованное техническое обслуживание, которое организуют:
– в одном головном, или базовом, автотранспортном предприятии, объединяющем группу таких предприятий;
– на базах централизованного технического обслуживания (БЦТО), к которым прикрепляют несколько автотранспортных предприятий.

Организация централизованного технического обслуживания автомобилей позволяет объединять материально-технические ресурсы отдельных автотранспортных предприятий для создания мощных механизированных пунктов технического обслуживания и ремонтных мастерских с высокопроизводительным оборудованием, что не доступно для отдельных, особенно мелких, автотранспортных предприятий. При этом появляется возможность внедрения комплексной механизации мойки, смазки, крепежных, регулировочных и других работ с применением новейшего оборудования (моечных установок высокого давления, топливо- и маслозаправочных колонок, пневматических и электромеханических солидолонагнетателей, компрессорных автоматизированных станций для централизованного обеспечения сжатым всздухом всех постов и др.). Это в свою очередь способствует улучшению качества работ, повышению производительности труда и значительному снижению себестоимости обслуживания.

Характерные неисправности машин

Дефекты деталей машин

Образование и развитие неисправностей деталей машин, механизмов и коммуникаций объясняется действием объективно существующих закономерностей. Неисправности появляются в результате постоянного или внезапного снижения физико-механических свойств материала, его истирания, деформирования, смятия, коррозии, старения, перераспределения остаточных напряжений и других причин, вызывающих, в конечном итоге разрушение конструкции. Практически любая неисправность является следствием изменения состава, структуры или механических свойств материала, конструктивных размеров деталей и состояния их поверхностей.

Появление неисправностей обусловлено конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами [1].

К конструктивным факторам относятся: расчетные нагрузки, скорости относительного перемещения, давления, материалы, их физико-механические характеристики и структура, конструктивное исполнение деталей и сборочных единиц, шероховатость и твердость поверхностей.

Технологическими факторами являются приемы, способы, точность и стабильность получения деталей и заготовок, виды механической, термической, упрочняющей и финишной обработки при их изготовлении, правильность сборки, регулирования, приработки и испытания узлов, агрегатов и машин.

Эксплуатационные факторы оказывают решающее воздействие на сохранение работоспособности оборудования, обеспечиваемых их конструкцией и технологией изготовления. К эксплуатационным относятся факторы, определяемые назначением конструкции, ее нагрузочными и скоростными режимами, а также интенсивностью эксплуатации; не зависящие от назначения машины (условия эксплуатации, своевременность и полнота технического обслуживания и др.).

Различный срок службы (ресурс) деталей обусловлен многими причинами, основными из которых являются следующие:

1. Разнообразие функций деталей в машине [2].

2. Широкий диапазон изменения действующих на детали нагрузок.

3. Наличие как активных (движущихся), так и пассивных (неподвижных) деталей.

4. Разнообразие видов трения в сопряжениях, использование в сопряжениях деталей из разных материалов, вызванное необходимостью снижения сил трения.

5. Отклонения в свойствах материалов, точность и качество обработки сопрягаемых деталей; условия эксплуатации.

Неисправности оборудования можно разделить на три группы: износы, механические повреждения и химико-тепловые повреждения.

Износы деталей машин определяются давлением, циклическими нагрузками, режимом смазывания и степенью его стабильности, скоростью перемещения поверхностей трения, температурным режимом работы деталей, степенью агрессивности окружающей среды, качеством обработки и состоянием поверхностей трения и т.д.

В зависимости от условий работы все детали по виду изнашивания можно разбить на пять групп.

К первой группе — детали ходовой части мобильных машин, для которых основным фактором, определяющим их долговечность, является абразивное изнашивание.

Ко второй группе — детали, у которых основным фактором, лимитирующим долговечность, является износ вследствие пластического деформирования.

К третьей группе — детали, для которых доминирующим фактором является коррозионно-механическое или молекулярно-механическое изнашивание.

К четвертой группе — детали, долговечность которых лимитируется пределом выносливости.

К пятой группе—детали, у которых долговечность зависит одновременно от износостойкости трущихся поверхностей и предела выносливости материала деталей.

Некоторые детали имеют несколько рабочих поверхностей, работающих в различных условиях. По наиболее изнашивающейся поверхности или наиболее вероятному признаку разрушения эти поверхности следует отнести к той группе, по которой лимитируется срок службы детали.

Интенсивность нарастания износа деталей и изменение зазоров подвижных сопряжений в зависимости от продолжительности работы происходят в определенной закономерности.

Первый период характеризуется интенсивным нарастанием износа за сравнительно малый период работы — это время приработки деталей. Износ в этот период во многом зависит от шероховатости поверхности деталей, условий смазывания и нагрузки. С ростом шероховатости рабочей поверхности, а также с увеличением нагрузки в начальный период работы износ деталей значительно повышается.

Второй период, наибольший по протяженности, соответствует нормальной работе деталей и сопряжений. За время нормальной эксплуатации износ деталей увеличивается на сравнительно небольшую величину, часто называемую естественным износом. Интенсивность изнашивания при этом во многом зависит от условий эксплуатации, а также от своевременности и качества проводимого технического обслуживания.

Третий период характеризуется интенсивным нарастанием износа деталей вследствие увеличивающихся зазоров в сопряжениях. Работа сопряжений с износами, превышающими допустимое значение, как правило, характеризуется нарушением условий смазки, сопровождается перегревом деталей, появлением шумов и стуков и часто заканчивается аварийным разрушением. Такие износы называются предельными. Детали, имеющие предельные износы, к работе не допускаются; они должны быть восстановлены или заменены новыми.

Таким образом, зная закономерность нарастания износа детали или увеличения зазора сопряжения, можно легко определить предельные и допускаемые износы деталей или зазоры сопряжения.

Предельным износом называют износ, соответствующий предельному состоянию изнашивающегося изделия.

Допускаемым износом называют износ, при котором изделие может сохранить работоспособность в течение межремонтного периода.

Значение допускаемого износа всегда соответствует второму периоду нормальной эксплуатации.

Механические повреждения.К таким повреждениям относятся трещины, пробоины, риски и задиры, выкрашивания, поломки и обломы, изгибы, вмятины и скручивания.

Трещины образуются в результате воздействия значительных местных нагрузок, ударов и пере нагружения. Трещины часто возникают на чугунных деталях и на деталях, изготовленных из листового материала. Кроме трещин, возникающих в результате воздействия сил ударного характера, появляются усталостные трещины в наиболее напряженных местах деталей (продолжительное воздействие знакопеременных нагрузок). Могут быть трещины и теплового происхождения.

Пробоины появляются в результате ударов различных предметов о поверхности тонкостенных деталей.

Риски и надиры на рабочих поверхностях деталей чаще образуются вследствие загрязнения смазки или абразивного действия чужеродных частиц.

Выкрашивание — дефект, характерный для поверхностей деталей, подвергнутых химико-термической обработке, появляющийся вследствие динамических ударных нагрузок в процессе эксплуатации. Выкрашивание может происходить и в результате усталостных напряжений.

Поломки и обломы возникают при сильных ударах о детали; часто наблюдаются на литых деталях. Могут возникать также в результате усталости металла.

Изгибы и вмятины характеризуются нарушением формы деталей и происходят в результате ударных нагрузок.

Скручивание деталей возникает от воздействия большого крутящего момента, связанного с преодолением временных значительных сопротивлений при работе.

Химико-тепловые повреждения.По сравнению с другими повреждениями химико-тепловые повреждения деталей встречаются реже и возникают, как правило, в результате сложных взаимодействий при тяжелых условиях эксплуатации машин. К таким повреждениям относятся: коробление, коррозия, раковины, образование нагара и накипи, электроэрозионное разрушение и т. д.

Коробление деталей происходит в результате воздействия высоких температур (чаще при нарушении правил эксплуатации машин), приводящих к возникновению структурных изменений и больших внутренних напряжений.

Коррозия — процесс разрушения металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Поскольку подавляющее большинство технологических сред представляет собой электролиты, то основным видом коррозии оборудования является электрохимическая коррозия. Для оборудования характерны сплошная (равномерная и неравномерная) и местная коррозии. Сплошная коррозия проявляется в постепенном уменьшении первоначальной толщины элементов сосудов, аппаратов и машин. Скорость коррозии можно заранее рассчитать, используя данные по коррозионной стойкости конструкционных материалов в конкретных технологических средах. Большую опасность представляет местная (избирательная) коррозия, т. е. коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности деталей машин и аппаратов. Основными причинами появления местной коррозии являются как внутренние факторы (непостоянство структуры и свойств материала, состояние поверхности, неоднородное напряженное состояние в элементах конструкции и т. п.), так и внешние факторы, определяемые, прежде всего условиями взаимодействия металла со средой (температура, давление, время, условия контакта, состав коррозионной среды и т. п.). Для оборудования характерна местная коррозия, т. е. точечная, контактная, щелевая, пятнами и язвами.

Оценивать и прогнозировать процессы развития местной коррозии практически невозможно; поэтому она во многих случаях приводит к внезапному выходу конструкции из строя. Значительно снижают работоспособность конструкции такие виды избирательной коррозии, как межкристаллитная и ножевая коррозияя. Межкристаллитная коррозияя характерна для конструкций, изготовленных из коррозионно-стойких хромистой и хромоникелевой сталей.

Одним из видов разрушения являются коррозионные усталость и растрескивание. Коррозионная усталость возникает при одновременном воздействии циклических растягивающих напряжений и агрессивной среды и обусловлена значительным снижением предела выносливости в специфических условиях по сравнению с пределом выносливости этих металлов на воздухе. Коррозионное растрескивание наблюдается при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних растягивающих напряжений с образованием транскристаллитных или межкристаллитных трещин.

На склонность к образованию коррозионных трещин существенно влияют: среда, давление и температура, физико-химические свойства металла, величина и характер распределения растягивающих напряжений и т. п.

Коррозионное растрескивание низкоуглеродистых и низколегированных сталей наблюдается в щелочных растворах, при температурах выше 40°С. В этом случае, растрескивание происходит при растягивающих напряжениях, близких к пределу текучести.

Хромоникелевые коррозионно-стойкие стали, наиболее часто подвергаются транскристаллитному коррозионному растрескиванию в хлорсодержащих средах при повышенных температурах (выше 60°С), что является характерным для многих аппаратов химических технологий.

Разнообразие условий эксплуатации обусловливает различные виды изнашивания рабочих поверхностей деталей машин и аппаратов. Характерными видами изнашивания являются абразивное, коррозионно-механическое, гидроабразивное, гидроэрозионное и кавитационное.

Наиболее распространенный вид разрушения оборудования-коррозионно-механическое изнашивание, происходящее в результате механических воздействий, сопровождающихся химическим или электрохимическим воздействием среды на металл. В результате совместного воздействия механического и коррозионного факторов в поверхностных слоях происходят взаимосвязанные явления, способствующие активации процессов упругопластического деформирования, химических и электрохимических реакций и т.д.

К наиболее распространенному виду коррозионно-механического изнашивания относят, разрушение металлов при трении в коррозионной среде, которое происходит при одновременном воздействии на поверхность металла коррозионной среды и сил трения.

Гидроабразивное изнашивание происходит под воздействием на поверхность металла абразивных частиц, взвешенных в жидкости и перемещающихся относительно изнашиваемой поверхности. Гидроабразивное изнашивание происходит при наличии значительного числа абразивных частиц в составе технологической среды. При воздействии скоростных потоков технологических сред на поверхность трубопроводов, деталей насосов, запорной и регулирующей арматуры и других поверхностей, возникает разрушение металла вследствие ударных воздействий турбулентных струй — гидроэрозионное изнашивание. Его разновидности — коррозия при гидравлических ударах и кавитационное изнашивание.

Кавитационное изнашивание металла происходит в результате воздействия на его поверхность микроударных нагрузок, возникающих при образовании и захлопывании кавитационных полостей и пузырьков.

Раковины (выгорание) образуются в результате местных температурных воздействий на поверхности детали, например раковины на корпусных поверхностях (фасках) выпускных клапанов и т.д.

Нагар образуется в результате взаимодействия сильно нагретых газов и продуктов сгорания топлива и масел на поверхностях деталей. Образовавшийся нагар ухудшает условия теплопередачи и в некоторых случаях приводит к перегреву деталей и образованию на них трещин.

Накипь на стенках рубашки блока появляется в результате использования в системе охлаждения двигателей воды с малорастворимыми в воде солями магния и кальция и механическими примесями.

Электроэрозионное разрушение возникает в результате воздействия на поверхности деталей искровых разрядов. Электроны, вылетающие с катода, выбивают с поверхности анода частицы металла, которые рассеиваются в окружающей среде и частично переносятся на катод. Такие повреждения возникают на электродах свечей, на контактах электрических приборов (прерывателей, распределителей, магнето и др.), на коллекторах генераторов и стартеров и т. п.

Существует значительная номенклатура деталей и других элементов машин, которые изнашиваются и разрушаются по малоизученным закономерностям. Существуют также неисправности, связанные со снижением тех или иных эксплуатационных свойств деталей, когда вследствие динамических нагрузок и теплового воздействия они без видимых внешних повреждений утрачивают работоспособность, нарушая тем самым нормальную работу агрегатов, и часто вызывают аварию машин.

Неисправности деталей по вероятности их появления можно разделить на три вида: зависимые, равновозможные и независимые (или случайные).

Появление одной из зависимых неисправностей обязательно вызовет появление другой зависимой неисправности или будет сопутствовать последней.

Равновозможные неисправности возникают без закономерной связи друг с другом, но каждая из них в отдельности должна появиться на детали обязательно (закономерно). Вероятности появления таких неисправностей примерно равные.

Случайные неисправности возникают независимо от других неисправностей детали. Они носят случайный характер и при эксплуатации деталей могут и не появиться.

По характеру возникновения зависимые и равновозможные неисправности могут быть результатом естественного изнашивания, а случайные — результатом только аварии.

Взаимосвязь неисправностей позволяет достоверно определять на изношенных деталях закономерные сочетания неисправностей, группировать детали с большим числом различных сочетаний неисправностей в небольшое число маршрутов и составлять технологический процесс на совместное устранение комплекса дефектов.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет