Триботехника при конструировании, изготовлении и эксплуатации машин

7) антикоррозионные - для уменьшения коррозионного действия масел на металлы;

8) моющие - для уменьшения углеродистых отложений на деталях двигателей;

9) противопенные - для предотвращения вспенивания масел и быстрого разрушения образующейся пены;

10) металлоплакирующие -- для создания на поверхностях трения сервовитной пленки, снижающей трение, износ и предохраняющей схватывание поверхностей.

Знание эксплуатационных свойств масел позволяет оценить степень их пригодности для применения в той или иной машине. К этим свойствам относятся следующие.

1. Антифрикционные свойства - способность масел снижать сопротивление трения в условиях граничной смазки, стабилизировать его, предупреждая скачки при относительном перемещении.

2. Противоизносные свойства характеризуют способность масел снижать износ. Это снижение происходит за счет образования прочных граничных пленок на поверхностях трения, окисления маслом вновь обнажающихся поверхностей в результате износа или образования на них легко срабатываемых химических соединений, пластифицирования поверхностных слоев металлов.

3. Вязкостные свойства определяют нагрузочную способность пары при жидкостном и полужидкостном трении. Вязкость масла является функцией температуры и давления. С возрастанием температуры вязкость убывает. Наиболее резко вязкость падает в интервале температур до 60 ° С. Снижение вязкости масла при повышении температуры неблагоприятно отражается на несущей способности масляного клина и ограничивает верхний предел температурного режима работы многих машин. При температуре выше 100 ° С различие в вязкости нефтяных масел сглаживается, по вязкости они становятся ближе друг к другу.

При снижении температуры нефтяных масел ниже нуля их вязкость резко увеличивается. При низких температурах в некоторых маслах выпадают кристаллы парафина, масло превращается в суспензию, что внешне выражается в аномалии вязкости, заключающейся в том, что вязкость при данных температурах становится еще функцией градиента скорости сдвига. Возрастают потери мощности при запуске машин и увеличивается сопротивление трения в механизмах управления машинами.

Изменение вязкости от температуры особенно важное для машин, работающих на открытом воздухе, с большими перепадами температур, когда перед запуском машины температура масла может быть на несколько десятков градусов ниже нуля, а рабочая температура может доходить до 100 °С и выше.

Лучшими вязкостно-температурными свойствами обладают масла с меньшей зависимостью от температуры. В этом отношении качество масел селективной очистки значительно лучше масел серно-кислотной очистки. Такие синтетические масла, как полиэтиленгликоль и кремнийорганические соединения (силиконы), обладают очень хорошими вязкостно-температурными свойствами в широком температурном интервале, имея температуру застывания ниже минус 50 °С.

4. Стабильность -- это способность масла сохранять свои физико-химические свойства при хранении и в процессе применения. Так как изменение физико-химических свойств в основном связано с окислением масла под действием кислорода воздуха, то стабильность представляет собой способность масла противостоять окислению.

5. Агрессивное действие масел. Масла могут вызывать коррозию смазываемых металлических поверхностей и стимулировать старение резиновых уплотнений.

6. Эмульгируемость - способность масел к образованию стойких водомасляных эмульсий. Эмульсия не является стабильной системой, однако необходимое время для разделения водной и масляной фаз весьма различается от секунд до многих лет. Чем сильнее поверхностное натяжение масла и меньше его вязкость, тем быстрее разделяются фазы, т.е. отстаивается вода.

7. Пенообразование. Пена представляет собой соединение микроскопических пузырьков газа или пара, отделенных друг от друга пленкой жидкости толщиной около 10 5 см. Пена образуется при взбалтывании масла и выделении из него находящихся в растворенном состоянии воздуха, паров и газов.

Физико-химические изменения

Смазка в работе стареет, т.е. ее первоначальные свойства изменяются в результате физических и химических процессов, которым она подвергается. В процессе эксплуатации происходит испарение преимущественно легких фракций масла; оно засоряется продуктами окисления, полимеризации, конденсации и распада самого масла, загрязняется продуктами износа смазываемых поверхностей и пылью (минеральной, металлической или органической); в двигателях внутреннего сгорания масло, кроме того, загрязняется продуктами неполного сгорания топлива и топливом.

Так как физико-химические изменения масел связаны прежде всего с окислением их кислородом воздуха, то под окислением масла понимают совокупность химических превращений в смазочном масле в присутствии кислорода. Окисление масла происходит в толстом слое (в масляных цистернах, баках, маслопроводах, картерах), в тонком слое (на смазываемых поверхностях) и в туманоподобном виде.

Н.И. Черножуков и СЗ. Крейн установили, что окисление углеводородов нефти и нефтепродуктов в объеме может происходить по такой схеме:

Смолистые вещества в нефти и нефтепродуктах подразделяются на следующие.

1. Нейтральные нефтяные смолы - полужидкие, иногда тягучие, темно-желтые или коричневого цвета вещества, вполне растворимые во всех нефтяных фракциях.

2. Кислые смолы (асфальтогеновые кислоты и их ангидриды) - полутвердые или твердые смолистые вещества того же цвета, нерастворимые в нефтепродуктах, даже в петролейном эфире.

3. Асфальтены - темно-бурые или черные аморфные порошки, неплавящиеся при нагреве, разлагающиеся при температурах свыше 300 °С на газы и кокс; кроме углерода и водорода содержат до 8 % кислорода и некоторое количество азота и серы; представляют продукты уплотнения нейтральных смол; не дают истинных растворов с нефтепродуктами.

3. Карбены и карбойды -- черного цвета вещества, из которых первые представляют продукты уплотнения асфальтенов, а карбоиды - комплекс высокомолекулярных соединений, состоящих в основном из углерода и содержащих в небольшом количестве водород и другие элементы. Карбойды не растворимы ни в каких растворителях.

Основное окисление масла происходит в тонком смазочном слое, где масло подвергается высокому давлению и наибольшему нагревуи где сильнее сказывается каталитическое воздействие металлов, а также в контакте со стенками маслопроводов. Интенсивное окисление происходит при большой поверхности соприкосновения масла с воздухом, при струйной смазке или при смазке окунанием. Вспенивание способствует окислению. Насыщение масла воздухом, повышение температуры масла, обводнение в присутствии стали, бронзы, латуни, баббитов и их продуктов износа стимулируют окисление масла и в объеме (в толстом слое).

В результате окисления масло претерпевает следующие изменения:

1. Изменяется его химический состав;

2. Увеличивается содержание исходных смолистых веществ, заново образуются другие;

3. Повышается плотность и температура вспышки, масло приобретает более темный цвет;

4. Увеличивается вязкость, которая может намного превысить исходную в связи с образованием или увеличением содержания асфальто-смолистых веществ в масле.

Повышение вязкости является фактором, благоприятным для усиления гидродинамического действия масла и повышения нагрузочной способности смазочного слоя. Вместе с тем возрастают потери на перемещение по маслопроводам. Из-за увеличения внутреннего трения масла может повыситься его средняя температура, что усилит окисление.

В двигателях внутреннего сгорания старение масла происходит более интенсивно, чем в других машинах. Масло не только окисляется и обводняется, но и загрязняется топливом и продуктами его окисления и распада. Поэтому плотность и вязкость масла в системе могут увеличиваться, уменьшаться или оставаться без изменения в зависимости от степени окисления масла и степени разжижения масла фракциями топлива;

5. Образуются нафтеновые кислоты, химический состав которых может быть весьма различным. Сезонные изменения температуры могут заметно влиять на интенсивность окисления масел в масляных системах машин высокой теплонапряженности. К концу летнего периода кислотное число в таких случаях оказывается выше, чем к концу зимнего периода, при прочих равных условиях.

6. Образующиеся кислоты и смолы, являясь полярными соединениями, улучшают смазочную способность масел в области граничного трения;

7. Смолистые и углистые вещества, как продукты полимеризации масел при их окислении, выделяются в раздробленном дисперсном состоянии. В таком же состоянии выпадают в масло и продукты износа, а также посторонние механические частицы. Во взвешенном состоянии находится и вода в масле. Поэтому работавшее масло представляет собой ряд дисперсных систем с различной степенью дисперсности. Смолы диспергируются до молекул, углистые частицы дают более грубые дисперсные системы.

Вода в масле ухудшает его смазочные свойства, усиливает в присутствии металлов-катализаторов окисление масла и создает опасность корродирования поверхностей деталей. Рабочие поверхности некоторых деталей, например шеек валов, при наличии в масле пресной воды темнеют, при наличии соленой воды заметно корродируют. Предупреждение коррозии производится не только для повышения износостойкости пар трения. Корродирование, например, бойка предельного регулятора турбины может повлиять на безотказность его работы, и в связи с этим скорость ротора может превысить предельно допустимую.

Вода в масле циркуляционной системы транспортных двигателей может стать причиной серьезных неисправностей в зимнее время. Масляные фильтры могут оказаться закупоренными льдом, а масляный насос может прекратить подачу масла вследствие обмерзания сетчатых фильтров. Это относится в первую очередь к автомобильным двигателям, где находящееся в нижнем картере масло подвергается интенсивному охлаждению при движении автомобиля. Этим объясняются нередко наблюдаемые случаи выплавления в холодную погоду подшипников коленчатых валов этих двигателей. В двигателях с внутренними полостями в коленчатых валах вода, попадая вместе с циркулирующим маслом во внутренние полости шатунных шеек и имея большую плотность, чем масло, сепарируется и накапливается здесь во время работы двигателя. Если после остановки двигателя шатунная шейка, в которой накопилась вода, займет положение выше коренных шеек, то вода, отстоявшись во внутренней полости шейки, заполнит соединительные каналы в щеках, где при охлаждении двигателя образуются ледяные пробки. В этом случае при пуске двигателя, если не будут приняты предварительные меры для оттаивания пробок, часть коленчатого вала окажется отключенной от системы смазки.

Отложения на деталях и в системе смазки

Отложения на деталях и в системе смазки образуются в результате старения масла, а в двигателях внутреннего сгорания, кроме того, в результате наличия продуктов разложения и неполного окисления топлива. Хотя эти отложения не являются полностью углеродистыми, но они получили такое наименование.

Углеродистые отложения в двигателях разделяются на три вида: нагар, лак и осадки (шлам). Для нагара характерен черный цвет, но он может быть белого, оранжевого, коричневого и других цветов, имея различную структуру, - плотную, рыхлую или пластинчатую. Нагарообразование, кроме двигателей, возможно и в других машинах.

Лак представляет собой тонкий слой твердого или клейкого углеродистого вещества от коричневого до черного цвета. Лаковые отложения в двигателях на боковой и внутренней поверхностях поршня, на шатуне и поршневых пальцах объясняются тем, что масло в тончайшем слое при повышенной температуре на металлической поверхности в присутствии кислорода подвергается полимеризации и уплотнению. Этот процесс протекает, в подшипниках и на шейках валов менее теплонапряженных автотракторных, тепловозных и судовых двигателей, а также на деталях других машин с невысокой объемной температурой, как, например, на бронзовых подшипниках шпинделей металлорежущих станков.

В картерах двигателей, шестеренных и клапанных коробок, в корпусах редукторов, на коленчатых валах, в баках, маслосборниках и во всей масляной системе обнаруживаются при работе машин липкие осадки или так называемый шлам. Шлам - это тестообразное или полутвердое вещество от светло-коричневого до черного цвета, состоящее из жидкости и нерастворимых в ней веществ, загущающих ее в эмульсию или суспензию. В масляной системе шлам состоит из масла, нерастворимых в нем смолистых веществ и других продуктов окисления масла, воды и твердых частиц в масле. Шламообразование, связанное с интенсивным старением масла, существенно зависит от температуры последнего. Обводнение смазки, засорение ее механическими частицами, в особенности мельчайшими, являющимися эмульгаторами, частичное или полное засорение сапуна в двигателях внутреннего сгорания способствуют образованию шлама. При центробежной очистке масла в полостях шатунных шеек коленчатых валов отделившийся шлам освобождается от жидкой фазы и спрессовывается. Эти отложения могут ограничивать ресурс двигателя.

3.2 Обкатка машин. Стендовые и эксплуатационные испытания

Обкатка машин

Во время обкатки должна быть реализованы два процесса:

а) износ поверхностей на вершинах волн шероховатости и на участках, где исходные технологические неточности, дефекты монтажного происхождения, силовые тепловые деформации препятствуют распространению пятна контакта до проектного;

б) ликвидация исходной шероховатости поверхности и формирование новой, с определенными параметрами и направленностью, характерными для каждой поверхности трения при работе машины на эксплуатационном режиме наибольшей длительности.

Первый процесс можно назвать макрогеометрической приработкой, второй - микрогеометрической. Микрогеометрическая приработка проходит сравнительно быстро. У автомобильных двигателей на это требуется 1-2 ч, между тем как полная приработка двигателя типа ЗИЛ на обычном масле без приработочных присадок длится 35-40 ч.

Приработка протекает на отдельных участках в режимах полусухого, граничного и полужидкостного трения. При этом происходит повышенное накопление продуктов износа. Возможно отделение крупных частиц при выкрашивании и срабатывании наиболее выступающих неровностей. Поэтому желательно при стендовой обкатке машин, в зависимости от их типа и масштабов производства, иметь специальную циркуляционную систему смазки с усиленной фильтрацией для предохранения поверхностей трения от повреждения продуктами износа и вынужденной необходимости в связи с этим удлинить время приработки. После приработки масло в картерах и остальных элементах системы загрязняется, и его следует считать отработанным. Слив масла для лучшего удаления отстоя и загрязнений производят, когда масло достаточно прогрето. Картер промывают маловязким маслом или смесью масла с керосином; двигатель при этом проворачивают.

Масляные фильтры и отстойники промывают керосином или другой промывочной жидкостью. Промывка трущихся поверхностей керосином после обкатки недопустима: керосин смывает масляную пленку и после пуска машины поверхности будут кратковременно работать всухую. Разборка узлов трения по окончании стендовой обкатки для контроля деталей требует в дальнейшем дополнительной обкатки. Критерии оценки окончания приработки:

а) переход на прямолинейный участок кривой износа (можно установить по определению железа в масле);

б) достижение минимума мощности, потребной на холостой ход машины;

в) стабилизация момента трения и температуры;

г) достижение наибольшей эффективной мощности двигателя при заданной скорости;

д) достижение определенной степени прилегания контактирующих поверхностей. Длительность обкатки определяется начальной шероховатостью трущихся поверхностей, точностью обработки деталей и их сборки, материалом деталей наиболее напряженных пар трения и зависит от эксплуатационных режимов работы машины, от режимов обкатки и от свойств смазки. Для облегчения приработки иногда практикуют травление шеек коленчатых валов на глубину 1-3 мкм.

Методы определения износа деталей

При испытаниях необходимо выявить износы деталей. Методы измерения износа: взвешивание и микрометраж деталей до и после работы; профилографирование поверхностей; нанесение на детали углублений (лунок), отпечатков алмазных пирамид и замер их слепков до и после работы; определение содержания продуктов износа в масле спектральным методом или методом меченых атомов и косвенный метод.

Метод микрометража. Метод заключается в определении линейной величины износа путем измерения одних и тех же размеров детали до и после изнашивания. Его можно использовать при достаточно больших абсолютных величинах износа деталей.

Если деталь помимо износа деформируется, то микрометражом определяют суммарное изменение линейных размеров.

Метод взвешивания. Метод заключается в последовательном взвешивании детали до и после испытания. При достаточно простой конфигурации деталей весовой износ может быть пересчитан в средний линейный. Если деталь имеет более одной поверхности трения, то о распределении износа между ними можно получить представление, сочетая весовой метод с микрометражом.

Метод взвешивания пригоден для изучения износа деталей небольшого веса и простой формы. При сложной форме затруднительна, если вообще возможна, полная очистка детали от отложений.

Метод профилографирования. Суть метода состоит в том, что с поверхности трения снимаются профилограммы по определенным трассам до и после испытания, совмещают их по линиям неизносившихся впадин или по контурам специально нанесенных царапин таким образом оценивают величину линейного износа. Метод сложен и поэтому не получил широкого распространения, однако он пригоден в лабораторной практике для изучения начального износа поверхностей.



Рис. 6. Измерение износа методом искусственных баз: а - метод отпечатков; б - метод лунок

Метод искусственных баз. Большой гибкостью отличается метод определения износа при помощи искусственных баз. Метод представлен в двух вариантах: в виде метода отпечатков и метода вырезанных лунок (рис. 6). По первому из них износ определяется по разности длин диагоналей отпечатка (d₀ - d₁), нанесенных алмазной пирамидой, затем делается пересчет на h₀ - h₁ . По другому методу на поверхности при помощи алмазного резца вырезаются сегментные лунки. Износ определяется по уменьшению хорды сегмента (t₀-t₁) и пересчитывается на h₀ - h₁ Метод искусственных баз позволяет определить местный износ в любой, наперед заданной точке.

Метод отпечатков. Разновидностью метода искусственных баз является измерение до и после испытания снятого при помощи силового воздействия оттиска из пластичного материала с заранее нанесенного углубления.

Метод слепков заключается в сопоставлении при большом увеличении контуров слепков поверхности, снятых в начале и через определенные интервалы работы деталей. Метод требует наличия неизнашивающейся базовой поверхности.

Определение износа по количеству металла в масле. Метод состоит в отборе через установленные промежутки времени проб масла из масляной системы и определении тем или иным способом количества накопленного в нем металла. Метод позволяет оценить степень и динамику износа поверхностей трения двигателей и других механизмов без их разборки.

Метод радиоактивных индикаторов. Радиоиндикаторный метод позволяет изучить и контролировать износ деталей двигателя внутреннего сгорания: поршней, поршневых колец, цилиндров, подшипников, шеек коленчатых валов, деталей насосов, гидроагрегатов и др. без разборки узлов машин. Метод состоит в том, что деталь активируют при помощи облучения или диффузии, наносят радиоактивный изотоп путем электролиза, вводят его в детали при их отливке, устанавливают радиоактивные вставки или применяют другой способ активирования. Во время работы такой детали активированные продукты износа уносятся смазкой, а установленный в потоке смазки или в непосредственной близости от маслопровода счетчик регистрирует их облучение, в результате чего по количеству зарегистрированных импульсов можно судить о величине износа. Основными преимуществами метода радиоактивных изотопов являются:

1. Высокая чуствительность

2. Возможность непрерывной регистрации, включая автоматическую запись, износа одновременно от одной до трех деталей или отдельных их участков в процессе работы, без разборки машин, что позволяет выявить влияние на износ различных факторов. К недостаткам метода следует отнести его громоздкость: необходимость специальной радиометрической аппаратуры, сложность введения радиоактивных изотопов в деталь, последующей ее обработки и необходимость специальной защиты. Следует отметить также и сложность, связанную с "захоронением" отработанных масел и деталей.

Метод гашения сцинтилляций смазочного материала. Метод основан на способности ряда масел сцинтиллировать (высвечивать) под действием источника ионизирующих излучений.

Метод позволяет определять лишь интегральный износ, но не требует предварительной активации исследуемых деталей или последующей активации проб масла. В настоящее время метод применяется в лабораторных исследованиях.

Косвенный метод определения износа основан на измерении тех или иных параметров, позволяющих без разборки механизма оценить изменение его технического состояния в результате износа.

Износ плунжерных пар оценивают по гидравлической плотности пары и по коэффициенту подачи. Суммарный износ рабочей поверхности подшипника можно определить по просадке вала.

3.3 Уход за машиной во время роботы, смазка узлов, ремонт машин, очистка деталей, агрегатов и систем смазки

Смазка узлов

Смазка машины. При работе машин количество масла уменьшается; оно убывает вследствие утечек через неплотности, некоторая его доля переходит в шлам, часть теряется вместе с удаляемой водой, испаряется, а в двигателях внутреннего сгорания теряется на угар. Потери масла в системе периодически восполняются доливом свежего. Масло в системе вследствие старения теряет смазочные свойства; требуется несмотря на действие очистительных устройств периодическая замена его свежим. Независимо от регламентированных сроков, смена масла производится в случаях выпадения шлама выше обычного и выхода значений кислотного числа, вязкости и других показателей за пределы установленных норм. В системах с большой емкостью рекомендуется периодически производить анализ работающего масла.

Смазка машин должна производиться в соответствии с заводскими инструкциями. Сроки смены масла зависят от условий работы машины и могут поэтому быть различными для одной и той же машины. Так, при работе автомобиля в тяжелых дорожных условиях, когда приходится часто форсировать двигатель и пользоваться промежуточными передачами, добавку и смену смазочных материалов следует производить чаще.

Ремонт машин

Ремонт заключается в восстановлении и замене изношенных и поврежденных деталей, узлов и агрегатов, устранении неисправностей и нанесении антикоррозионных покрытий. Принцип постановки машины на ремонт при ее дальнейшей непригодности к эксплуатации требует увеличения парка машин и численности рабочих, занятых ремонтом, не говоря о снижении надежности машин в работе.

В зависимости от вида техники мероприятия технического обслуживания называются техническим обслуживанием, техническим уходом или в заводском оборудовании межремонтным обслуживанием. Техническое обслуживание подразделяется на текущее и периодическое. Текущее обслуживание производится ежедневно или ежесменно и обозначается ЕО или ЕУ в практике эксплуатации строительно-дорожных машин, тракторного парка и автомобилей. Периодическое обслуживание производится после выработки машиной определенного ресурса в часах или другом измерителе. Техническое обслуживание в зависимости от содержания выполняемых работ нумеруется - каждый высший номер содержит все работы низших номеров плюс дополнительные. Периодическое обслуживание, к примеру, строительно-дорожных машин складывается из ТО-1 и ТО-2.

Безразборное восстановление изношенных машин

Сущность процесса. Здесь будет показано, что на основе эффекта безызносности возможно благодаря трению не только покрывать поверхности трущихся деталей тонкими слоями антифрикционных материалов с помощью рабочего инструмента, но и восстанавливать узлы трения машин без их разборки. Эффект безызносности относится к сомоорганизующимся явлениям неживой природы. При его реализации узел трения по конструкции и характеру работы напоминает сустав живого организма.

Технология безразборного восстановления автомобильного двигателя. Технология состоит из трибологической обработки двигателя, диагностики (снятия технических показателей до и после обработки), а также гарантийного обслуживания двигателя автомобиля в течение года или 30 тыс. км пробега.

1. Диагностика. Предварительно водителю автомобиля задаются вопросы, касающиеся технического состояния автомобиля: как работает двигатель, каков расход топлива и масла, когда производилась замена масла, фильтров (топливного, масляного, воздушного),когда производился капитальный ремонт двигателя с заменой вкладышей, поршневых колец, расточкой цилиндров, шлифованием шеек коленчатого вала, менялись ли маслосъемные колпачки и др. вопросы.

2. Проверка уровня масла и его подтекание. Проверяется цвет масла, присутствие воды (прибором или визуально). Если обнаруживается вода в масле, выясняется причина его наличия, а также устраняется подтекание масла.

3. Запуск двигателя. Прослушивается работа двигателя стетоскопом на предмет наличия посторонних стуков. Часто причиной плохого запуска двигателя являются недостаточные зазоры (тепловые) клапанов.

4. Замер СО. Проверяется СО в выпускных газах на холостом ходу и при 2500-3000 об/мин. Для объективности замера нужно убедиться, что выпускной тракт не пропускает газы.

5. Проверка свечей. Вывертываются свечи и проверяется их состояние, а также соответствие их марки модели двигателя. Обращается внимание на цвет электродов и наличии твердой корочки нагара на электродах. Выясняется у водителя, когда менялись свечи и когда была их зачистка в последний раз. Складываются свечи в пронумерованные ячейки, соответствующие номерам цилиндров.

6. Замер компрессии. Производится замер компрессии (двигатель должен быть прогрет не ниже 60 °С). Компрессия по цилиндрам не должна отличаться более чем на 1 атм для карбюраторных двигателей и 2 атм для дизельных. Если в цилиндр попадает избыточное количество масла, то в этом цилиндре может быть как минимальная, так и максимальная компрессия. Этот дефект может быть установлен замером компрессии с заливкой в цилиндр моторного масла 10-20 мл. Если при этом компрессия возрастает хотя бы на 2 атм, то можно считать, что этих дефектов нет.

7. Проверка состояния трамблера. Проверяется наличие нагара на контактах крышки и бегунке (нагар зачищается); замеряется и регулируется зазор между контактами прерывателя (для контактной системы зажигания), контакты зачищаются.

8. Очистка магистрали вентиляции картерных газов.

9. Проверка свечей зажигания. Проверяются свечи зажигания после зачистки электродов и регулировки зазоров на стенде. В дизельных двигателях проверяются форсунки на соответствие давления впрыска и количество распыла на стенде. Проверяются на работоспособность свечи накаливания.

10. Проверка и регулирока момента зажигания. Проверяется и регулируется момент зажигания при помощи стробоскопа.

11. Регулировка холостого хода. Производится регулировка холостого хода карбюратора, количество и качество смеси при помощи газоанализатора и тахометра. Проверяется, не забит ли в карбюраторе канал отбора картерных газов.

Триботехническая обработка двигателя. Обработку двигателя производят на старом масле с последующей промывкой двигателя промывочным маслом и заменой масла. Двигатель прогревается до температуры не менее 50 °С. При работающем двигателе через отверстие масляного щупа шприцем вводится маслорастворимая металлоплакирующая присадка (например МКФ-18) в количестве 0,2...0,3 % от объема заливаемого в картер масла.

3.4 Оценка технического состояния трущихся деталей и предельные величины их износов

Методика исследования технического состояния трущихся деталей

При исследовании технического состояния трущихся деталей необходимо изучить конструкции агрегатов и особенности работы узлов трения (скорость скольжения, удельные давления, обеспеченность смазкой, температурный режим, возможность попадания абразивных частиц, периодичность работы, возможные перекосы и т.д.),а также, если это возможно, результаты эксплуатационных испытаний и опыт эксплуатации с точки зрения надежности и долговечности исследуемых узлов трения. В ряде случаев возникает необходимость ознакомления с технологией изготовления деталей, сборкой узлов и агрегатов, с результатами проведения стендовых испытаний.

Исследование технического состояния трущихся деталей включает следующие работы:

-- определение работоспособности агрегатов;

-- замер люфтов шарнирных соединений;

-- микрометрический обмер деталей;

-- внешний осмотр поверхностей трения деталей;

-- лабораторные и стендовые испытания (при необходимости).

При определении работоспособности трущегося соединения или агрегата выявляется, соответствуют ли они техническим условиям. Некоторые трущиеся детали при определенном износе остаются внешне работоспособными и могут дальше работать надежно, однако при этом они могут вызывать ненормальную работу других узлов и агрегатов. В результате износа деталей, трущиеся поверхности которых омываются рабочей жидкостью, возможны отказы одних агрегатов вследствие износа других.

После определения работоспособности трущихся соединений автомобиля необходимо определить люфты. Замер люфтов позволяет найти суммарный износ сопряженных деталей в их рабочем состоянии без разборки соединения. Отклонения суммарных люфтов от пределов, установленных ТУ, служат предупреждением о возможном износе в данном соединении, что необходимо уточнить при последующем осмотре поверхностей трения и их обмере.

После замеров люфтов подвижных соединений для определения степени и характера износа деталей необходимо провести микрометрический обмер и внешний осмотр трущихся поверхностей. Производят демонтаж и разборку узлов и агрегатов, тщательную очистку, промывку и просушивание обмеряемых поверхностей.

Характер состояния поверхностей и вида износа определяют с помощью лупы. Внешний осмотр целесообразно производить параллельно с микрообмером деталей и профилографированием, выявляя характерные признаки, определяющие состояние трущейся поверхности, и,следовательно, вид износа данной детали.

Осмотр узлов трения непосредственно после разборки позволяет установить, в каких условиях работал узел: достаточно ли он был смазан, каково было качество смазки, не было ли в смазке абразивных частиц. Поверхности деталей с характерными признаками износа того или иного вида фотографируются, как правило, с увеличением.

При обобщении и анализе материалов, полученных в ходе исследования технического состояния, детали целесообразно разделить на три группы:

1) имеющие вполне удовлетворительное состояние поверхности трения, а размеры в пределах допусков;

2) имеющие износ выше допустимого по техническим условиям;

3) вышедшие из строя в результате износа или имеющие износ, характер которого недопустим по условиям нормальной работы узла или агрегата.

Для большинства деталей является недопустимым износ в результате схватывания поверхностей трения. Так, для деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, недопустимо образование задиров и глубоких царапин, так как они могут снизить усталостную прочность деталей в несколько раз.

Для прецизионных пар, в которых зазоры измеряются микрометрами, недопустимым является износ в результате попадания абразивных частиц, так как это может привести к ненормальной работе деталей и агрегата в целом.

Для деталей первой группы дается заключение об их удовлетворительной работе при данном времени эксплуатации. Эти детали допускаются к дальнейшей эксплуатации.

Детали второй группы подразделяются на две подгруппы. Часть этих деталей допускается к дальнейшей работе, при этом выясняется возможность установления новых эксплуатационных зазоров. Другая часть деталей должна быть заменена или же рабочие поверхности их должны быть восстановлены.

Для деталей третьей группы дается заключение об их неудовлетворительном состоянии при данной продолжительности эксплуатации. Выясняются причины чрезмерного износа и разрабатываются рекомендации по эксплуатации или конструктивному изменению трущегося соединения.

В результате исследования технического состояния деталей трущихся соединений самолета должны быть даны:

1. Выводы о работоспособности деталей трущихся соединений при данной наработке;

2. Рекомендации по установлению эксплуатационных допусков на размеры деталей трущихся соединений или зазоров для шарнирных соединений самолета или его агрегатов;

3. Указания по эксплуатации трущихся соединений, которые должны включать: дополнения к регламентным работам; профилактические мероприятия и доработки, проведение которых в условиях эксплуатации предотвратит преждевременный выход из строя соответствующих узлов и агрегатов.

4. Рекомендации конструктору по разработке мер, увеличивающих износостойкость трущихся соединений, техническое состояние которых является неудовлетворительным.

Предельные величины износов деталей

Установление предельных износов необходимо для выполнения регулировочных операций и выбраковки деталей при эксплуатации и ремонте. Для определения предельных величин износов руководствуются тремя критериями: 1) техническим, 2) функциональным и 3) экономическим.

Согласно техническому критерию, предельным значением измерителя износа является то значение, которому соответствует:

- начало резкого возрастания интенсивности износа (рис. 7);

- предельно допустимое снижение прочности изнашиваемой детали вследствие изменения ее размеров;

- выходящее за пределы допустимого влияние износа рабочего органа или детали соединения на работоспособность других деталей;

- самовыключение механизма из работы.



Рис. 7. Кривая износа по времени t

В отдельных случаях значительный износ может привести к нарушению кинематического взаимодействия деталей, а в результате этого - к полному прекращению работы механизма.

Технический признак может привлекаться также для оценки допустимого изменения характера неподвижного соединения (прессовая посадка, шлицевое или шпоночное соединение) вследствие контактной коррозии, релаксации напряжений и макропластической деформации деталей. Здесь возникают трудности установления числовых характеристик показателей износа. Основанием для функционального критерия служит изменениев следствие износа качества функций, выполняемых узлом или машиной.

Как было установлено по техническому критерию, форсированный износ элемента или соединения в конце его службы не всегда является единственным основанием для заключения о его непригодности к дальнейшей работе; выбраковка может быть произведена по другим соображениям, когда аварийной ситуации в данном элементе или соединении еще нет.

Срок службы детали или узла определяется не только предельными износами в соответствии с тем или иным критерием, но и другими факторами, такими как усталость, контактная усталость, коррозия, отложения на деталях, прогар и др. Ресурс коленчатого вала с центробежной очисткой масла в полостях лимитируется отложениями в кривошипных шейках и износом.

На протяжении 50 лет рядом авторов предпринимались попытки расчета скорости линейного износа, исходя из предположения о прямой пропорциональности ее некоторым степеням удельного давления и скорости скольжения, причем коэффициент пропорциональности зависит от прочих условий эксплуатации.

Большим достижением в области проектного расчета на износ явились работы И.В. Крагельского и его учеников, предложившие методику расчета износа поступательных пар для условий сухого и граничного трения по геометрическим характеристикам сопрягающихся поверхностей, механическим свойствам материалов при температуре поверхностей трения, которую необходимо определить или задать.

Определить скорость износа в реальных парах можно только на основании данных опыта эксплуатации. Но и здесь наблюдается большой разброс результатов. В каждый момент износ деталей является функцией многих переменных факторов, таких как неполная однородность по качеству материалов одних и тех же марок, неодинаковые исходные действительные размеры деталей в соединениях и колебания зазоров в пределах полей допусков, различные условия эксплуатации, неодинаковое качество перерабатываемого материала в технологических машинах, даже в пределах стандарта, и т.д. Особо следует отметить на износ деталей влияние влажности окружающей среды (водородный износ), его проявление может изменить скорость изнашивания в десятки раз.

Конструктор должен знать сроки службы отдельных деталей как для целей совершенствования машины, так и для разработки основных контуров технической эксплуатации. В эксплуатации же эти сведения необходимы для планирования ремонта машин. Так как достоверные данные о скорости износа по каждой детали в силу вышесказанного получить невозможно, то важны результаты статистической обработки данных о сроках службы масла в отдельных узлах, сроках очистки фильтров и др. Если располагать данными об износах за длительный промежуток времени при нормальных условиях эксплуатации, то влияние второстепенных факторов отпадает. Учитывая, что при длительных промежутках начальный износ составляет обычно небольшую часть полного, скорость износа можно определить как частное от деления полного износа на время работы машины, включая и обкатку. Такие данные имеются по многим машинам массового производства. Уменьшая по времени промежутки между обмерами, но оставляя их все же достаточно длительными, можно получить представление о скорости или интенсивности износа при различных наработках. Наконец, располагая величинами износов при большом числе объектов наблюдения, можно установить корреляционную зависимость между износом и временем работы в часах с другим измерителем.

Перспективным было бы установить формулы подобия для процессов изнашивания важнейших узлов конкретных машин, с тем чтобы по найденным эмпирическим закономерностям можно было еще в стадии проектирования новой машины получить ориентировочную количественную оценку ее износостойкости.



Список используемой литературы

1. Д.Н. Гаркунов, Триботехника (конструирование, изготовление эксплуатация машин): Учебник. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: "Издательство МСХА", 2002. 632 с,

2. М. Хебда; А.В. Чичинадзе «Справочник по триботехнике» В т. 3 Т1. Теоритические основы, Москва Машиностроение, 1989, 400 с.

3. Шевеля В.В., Олександренко В.П., «Трибохимия иреология износостойкости», ХНУ, 2006, 278 с.

4. Денисова Н.Е., Шорин В.А., Гонтарь И.Н., Волчихина Н.И., Шорина Н.С., «Триботехническое материаловедение и триботехнология»: Учеб. Пособие, Изд-во Пенз. Гос. ун-та, 2006, 247 с.

Размещено на Allbest.ru

...