1.Основные показатели и закономерности изнашивания деталей машин.

1.Основные показатели и закономерности изнашивания деталей машин.

Изнашивание включает целый ряд физико-химических процессов. Происходит снятие тончайших слоев металла - микрорезание и смятие отдельных микронеровностей - пластическая и упругопластическая деформация. В результате многократного упругого деформирования микровыступов возникает усталость образуются трещины и происходит; выкрашивание поверхности. Взаимодействие микронеровностей npfc больших давлениях и скоростях вызывает выделение, тепла. Высокие локальные температуры могут достигать значений, вызывающих изменение структуры металла и повышение его хрупкости, а также приводить к термическим трещинам и даже расплавлению. Одновременно происходит молекулярное взаимодействие поверхностей, заключающееся в сращивании отдельных участков контакта, микронеровностей и в переносе частичек металла с одной поверхности на другую.Химическая активность поверхностей вызывает коррозию. Скорость изнашивания резко меняется в зависимости, от коррозионной агрессивности среды. Следует также отметить расклинивающее действие масла (эффект акад. П.А. Ребиндера), заключающееся в разрушении поверхностных слоев высоким давлением масла при затекании его в микротрещины,.С целью управления процессом изнашивания деталей разработана классификация видов изнашивания деталей в зависимости от ведущих процессов разрушения поверхностей трения. Детали автомобилей подвержены практически всем видам изнашивания, которые делят на три группы: механическое, коррозионно-механическое, и электроэрозионное.

Механическое изнашивание является результатом механических действий и включает резание, царапание, деформирование, отслаивание и выкрашивание микрообъемов материала. Основными видами механического изнашивания деталей автомобилей являются: абразивное, гидро и газоабразивное, эрозионное, кавитационное, усталостное, и изнашивание при заедании...

Абразивное изнашивание состоит в основном в режущем и царапающем действии на деталь твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Царапание заключается в образовании углублений на поверхности в направлении. скольжения под воздействием выступов сопряжений детали или свободных твердых частиц; при этом могут происходить многократная пластическая деформация н цикличное образование хрупкого слоя, который затем разрушается.Изменение структуры материала происходит из-за высокого местного нагрева, ударов, неравномерного изнашивания отдельных зерен металла и т.д. В подшипники с антифрикционным слоем абразивные частицы вдавливаются и при трении увеличивают износ сопряженного вала. Абразивному изнашиванию в сочетании с другими видами подвержены практически все трущиеся детали автомобиля.

Гидроабразивному изнашиванию, происходящему под действием твердых частиц, взвешенных в жидкости и перемещающихся относительно изнашивающейся детали, подвержены водяные, топливные и масляные каналы, а также детали, смазываемые под давлением. При этом абразивными частицами являются не только частицы кварца и других соединений, попадающие на трущиеся поверхности снаружи, но и частицы нагара и продукты износа, образующиеся внутри агрегатов автомобиля.

Газоабразивное изнашивание возникает под воздействием частиц, взвешенных в газе. Этому виду изнашивания подвержены впускные и выпускные системы автомобильных двигателей, а также наружные лакокрасочные покрытия кузовов автомобилей особенно при работе в запыленных условиях. Наибольший износ трущихся поверхностей деталей автомобиля вызывают частицы кварца, поэтому обеспечение чистоты воздуха и эксплуатационных жидкостей, поступающих во внутренние полости агрегатов автомобиля, является важнейшим методом уменьшения интенсивности различных видов абразивного изнашивания.

Трение потоков жидкостей и газов о поверхности деталей вызывает их эрозионное и кавитационное изнашивание.

Эрозионное изнашивание является механическим видом изнашивания в результате воздействия на поверхность детали потока жидкости - гидроэрозионное изнашивание - или газа - газоэрозионное изнашивание. Гидро- и газоэрозионное изнашивания представляют собой процесс вымывания и вырыва отдельных микрообъемов материала. Топливная аппаратура дизелей, жиклеры карбюратора, клапаны газораспределения двигателей подвержены эрозионному изнашиванию;

Кавитация представляет собой образование, а затем поглощение парогазовых пузырьков в движущейся по поверхности детали жидкости при определенных соотношениях давлений и температур в переменных сечениях потока. Разрушение кавитационных пузырьков сопровождается гидравлическими ударами по поверхности детали и образованием каверн, полостей. Иногда кавитационное изнашивание наблюдается на наружных поверхностях гильз цилиндров двигателя, на полостях водяных насосов.

Усталостное изнашивание является механическим изнашиванием в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя детали. Усталостное разрушение проявляется в виде выкрашивания - отделения частиц материала, приводящего к образованию ямок (питтинга) на поверхности трения. На развитие питтинга большое влияние оказывает расклинивающее действие масла. На поверхностях, где возможен выход масла из усталостных трещин, питтинги практически не наблюдаются. Усталостное разрушение имеет место на поверхностях кулачков и зубьев шестерен, в подшипниках качения трансмиссии, в антифрикционном слое вкладышей подшипников коленчатого вала двигателя.

На износ некоторых деталей, особенно выполненных из одинаковых материалов, большое влияние оказывает явление местного соединения в местах контакта, происходящее вследствие действия молекулярных сил - схватывание при трении. При этом происходит перенос материала, так как материал одной детали, соединившись с другой, отрывается от первой и остается на поверхности второй детали. Процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переноса материала называют заеданием.

Изнашиванием при заедании, таким образом, является изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность.

Изнашивание при заедании определяется свойствами материалов трущихся деталей и зависит от скорости скольжения поверхностей, а также от температуры. Для деталей автомобиля, когда материал трущихся деталей подобран правильно, схватывание поверхностей может быть вызвано в основном повышением температуры при сухом трении и определяется налипанием и переносом частиц размягченного и даже расплавленного металла. Заедание может завершаться прекращением относительного движения деталей и вызывать их задир - повреждение поверхностей трения в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения. При аварийных отказах систем охлаждения и смазки автомобильных двигателей могут происходить заедание и, как следствие, наблюдаться задиры поршневых колец, поршней, гильз цилиндров, коренных и шатунных подшипников.

Коррозионно-механическое изнашивание является результатом механического воздействия, сопровождаемого химическим или электрическим взаимодействием материала со средой. Для деталей автомобиля коррозия при трении в основном связана с окислением материала поверхностей деталей, т.е. ведущее значение имеет окислительное изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой. При окислительном изнашивании кислород воздуха или растворенный в масле образует на металле окисную пленку, которая механически удаляется при трении. Затем процесс повторяется. Пластическая деформация поверхностных слоев усиливает окисление. Изнашивание в условиях агрессивного действия жидкой среды имеет аналогичный механизм, однако пленки, как правило, малостойкие при трении и скорость процесса резко возрастает. Следует отметить, что пленки окислов и других соединений из-за неметаллической природы не способны к схватыванию. Это используют при разработке противозадирных присадок к маслам - образующиеся достаточно стойкие к стиранию пленки исключают молекулярное схватывание поверхностей. Долговечность, например, основных деталей цилиндропоршневой группы двигателя ограничивается коррозионно-механическим износом, возникающим вследствие выделения в цилиндрах из продуктов сгорания сернистой, серной, угольной, азотной и других кислот.

Изнашивание деталей во времени обычно протекает неравномерно. На рис. 1.2 показана кривая нарастания износа U у большинства подвижных соединений в зависимости от времени работы сопряжения. Период времени I соответствует интенсивному изнашиванию. В этот период происходит процесс приработки деталей. В периоде времени II, называемом периодом нормального изнашивания, износ прямо пропорционален времени работы. В периоде времени III наступает форсированное изнашивание. По классификации В. И. Казарцева, периоды времени I + II названы периодом естественного изнашивания, а период времени III – периодом аварийного изнашивания. Более интенсивный износ в период приработки обусловлен тем, что до начала эксплуатации соединения фактическая площадь контакта между сопрягаемыми поверхностями не превышает 5–15 % номинальной площади из-за микрошероховатостей и волнистости этих поверхностей. В процессе приработки площадь фактического контакта сопрягаемых деталей постепенно увеличивается и, соответственно, уменьшается удельное давление, что приводит к постепенному снижению скорости изнашивания. В период приработки износ во времени выражается степенной параболой. Окончание периода приработки характеризуется стабилизацией скорости изнашивания.

Рис. 1.2 Кривая нарастания износа U в зависимости
от времени работы сопряжения
Для установившегося износа (период II)

, (1.3)
где g – скорость изнашивания (g = dU / dt).
Для износа с учетом периода приработки

, (1.4)

где U _п – износ за период приработки.

Возрастание скорости изнашивания в период аварийного изнашивания связано с нарушением жидкостного трения и появлением вибраций из-за больших зазоров в соединении, повышением температуры в зоне трения и ухудшением качества сопрягаемых поверхностей. В технологических машинах катастрофическое изнашивание не допускается.
На рис. 1.3 показано изменение скорости изнашивания g в соответствии с зависимостью U = f (t), представленной на рис. 1.2: в периоде I скорость изнашивания снижается, в периоде II g = const, а в периоде III возрастает.

Рис. 1.3 Изменение скорости изнашивания
^ Предельные и допустимые износы. Износ детали называют
предельным, если дальнейшее ее использование в машине становится недопустимым из-за нарушения нормальной работы узла или машины в целом и возможности внезапного появления отказа в работе (аварии). Основные признаки появления предельных износов: повышение интенсивности изнашивания деталей (отрезок III на рис. 1.2), снижение прочности и надежности деталей вследствие изменения их размеров; ухудшение служебных свойств узла, в который входит деталь (появление вибраций, снижение мощности, увеличение расхода топлива и др.). Износ является одним из критериев предельного состояния изделия. Предельным называется состояние изделия (узла, детали или ее элемента), когда эксплуатация изделия должна быть прекращена, т.к. возникает необходимость в ремонте или техническом обслуживании. Критериями предельного состояния могут быть износ, коррозия, тепловые деформации, потеря прочности и жесткости, механические повреждения.
Износ детали называют допустимым, если она может быть установлена в машину без ремонта и будет удовлетворительно работать в течение предстоящего межремонтного периода. Допустимый износ U _д можно определить из соотношения

, (1.5)

где ^ U _пр – предельный износ; T _м.п – межремонтный период.
Определение предельных износов является задачей технически сложной. В большинстве случаев их устанавливают опытным путем в результате длительных наблюдений за эксплуатацией данной машины, используя при этом методы математической статистики.

В технических условиях на дефектацию деталей при ремонте машин указывают предельные и допустимые износы быстроизнашивающихся деталей.

2.Приемка машины в ремонт. Назначение операций, выполняемых при подготовке машины к ремонту.

В ремонт направляются машины (агрегаты), по своему техническому состоянию требующие капитального ремонта и отработавшие, как правило, ремонтный цикл.Могут направляться и аварийные машины (агрегаты), если их ремонт возможен.Машины (агрегаты), сдаваемые в ремонт, должны соответствовать установленной комплектности. Для бульдозеров, экскаваторов, автогрейдеров, автомобилей-тягачей, двигателей внутреннего сгорания, а также для отдельных агрегатов установлена одна комплектность, а для грузовых автомобилей —две. К первой комплектности относятся дорожные машины, грузовые автомобили со всеми агрегатами, приборами и аппаратурой (полнокомплектные), а ко второй — те, у которых отсутствуют платформа, металлический кузов, специальное оборудование и детали, крепящие их. Экскаваторы допускается сдавать в ремонт с одним видом сменного оборудования. В первую комплектность двигателя внутреннего сгорания, согласно ГОСТ 18505—73, входят: двигатель в сборе со всеми составными частями, установленными на нем, включая компрессор, вентилятор, насос гидроусилителя рулевого механизма, сцепление, электрооборудование системы питания (топливную аппаратуру), охлаждения, смазки, выпуска газов без глушителя и приемной трубы.

Машину, прибывшую в ремонт, очищают, осматривают, а затем оформляют прием ее на ремонт. При приемке проверяется общее состояние машины и составляется ведомость учета дефектов по принятой форме (указываются наименование и марка машины, ее заводской и хозяйственный номера, узлы и детали, подлежащие ремонту). Эта ведомость является предварительным документом, который передается в мастерскую. По ней производится заготовка необходимых запасных частей и материалов для ремонта. В дальнейшем, при разборке машины, ведомость дефектов уточняется и служит основным документом при ремонте машины.

Машины (агрегаты) должны быть полностью укомплектованы всеми узлами и деталями в соответствии с требованиями конструкторской документации заводов-изготовителей. Машина, у которой перед отправкой в ремонт заменены узлы и детали негодными или имеются узлы и детали, отремонтированные способами, исключающими возможность их последующего использования или ремонта (приварка сопряженных деталей вместо крепления, предусмотренного конструкцией и др.), ремонтным предприятием не принимается. В случае поступления в ремонт некомплектной машины ремонтное предприятие приступает к ее ремонту, но должно потребовать от заказчика доукомплектования машины и одновременно сообщить вышестоящей организации для принятия соответствующих мер.

сущность протекающих процессов, требования, предъявляемые к выполнению отдельных операций для обеспечения необходимого качества ремонта машины. В связи с этим следует учитывать следующие соображения: от качества разборки зависит количество деталей, пригодных для дальнейшего использования; некоторые сопряжения не допускается разукомплектовывать; качество мойки и очистки деталей определяет не только культуру производства, но и ресурс отремонтированной машины; от качества дефектации зависит себестоимость и ресурс отремонтированной машины.

3.Инструменты, применяемые при механической обработке восстановленных деталей.

3.1 Ручная сварка и наплавка

Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений твердых металлов посредством установления межатомных связей между свариваемыми деталями при их местном нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.
Наплавка есть разновидность сварки и представляет собой процесс нанесения слоя металла на поверхность изделия.
Свариваемость материалов — способность металла образовывать сварные соединения с близкими в шве механическими свойствами к основному металлу по установленной технологии сварки.
Различают металлургическую, технологическую и эксплуатационную свариваемости.
Под металлургической свариваемостью понимают процессы, протекающие в зоне сплавления свариваемых деталей. В результате образуются неразъемные сварные соединения.
Под технологической свариваемостью понимают возможность получения сварного соединения определенным способом. Она устанавливает режимы и способы сварки, технологическую последовательность выполнения сварочных работ.
Под эксплуатационной свариваемостью понимают прочность и пластичность сварных соединений при определенных условиях нагружения. Она служит суммарным проявлением в металлургической и технологической свариваемости. Ее критерием считается разрушающее усилие (нагрузка), характеризующее механическую прочность при испытании на срез или растяжение.

3.2 Газовая сварка

Такую сварку чаще всего ведут ацетилено-кислородным пламенем как правило нейтральным.
Материал присадочного прутка по своим химическим в физико-механическим свойствам должен быть примерно таким же, как и металл детали, и отличаться в сторону увеличения легкоокисляющихся элементов.
Мощность пламени характеризуется часовым расходом ацетилена, зависящим от номера наконечника горелки. Расход ацетилена Л (в м3/с) определяют по формуле:
Расход кислорода на 10...20% больше, чем ацетилена при нормальном пламени, на 30...40% больше при окислительном и менее чем на 10% при восстановительном.
В процессе наплавки изношенных поверхностей деталей используют наплавочные проволоки Hn-40s Нп-50, Нп-ЗОХГСА, Нп-50Г Нп-65Г и другие, дающие наплавочный слой с высокой износостойкостью.

3.3 Вибродуговая наплавка - один из наиболее распространенных способов восстановления деталей на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях. Это обусловлено рядом его особенностей: высокой производительностью (до 2,6 кг/ч); незначительным нагревом детали (до 100 °С); отсутствием существенных структурных изменений поверхности детали (зоны термического влияния при наплавке незакаленных деталей 0,6... 1,5 мм и закаленных 1,8.,,4,0 мм), что позволяет наплавлять детали малого диаметра (от 8 мм), не опасаясь их прожога или коробления.
Особенность вибродуговой наплавки заключается в вибрации электрода, что обусловливает наплавление металла при низком напряжении источника тока, относительно небольшой мощности в сварочной цепи, когда непрерывный дуговой процесс невозможен. Вибрация улучшает стабильность наплавки и расширяет ее диапазон устойчивых режимов.

3.4 Наплавка порошковыми проволоками

Такая наплавка имеет очень высокую производительность (до 10...11 кг/ч) при плотности тока 150...170 А/мм2,
Проволоки различают по конструкции, назначению, системе защиты и составу шихты.
Конструктивно проволока представляет собой металлическую трубку, внутри которой помещен порошок-шихта. Состав шихты определяет ее свойства и назначение. В состав входят газообразующие, шлакообразующие, легирующие, раскисляющие, ионизирующие и другие компоненты. По назначению и материалу они соответствуют составляющим, входящим в рассмотренные ранее флюсы для наплавки под слоем флюса.
Трубку изготавливают вальцовкой из малоуглеродистой ленты. Наиболее распространены проволоки сплошного и простого трубчатого сечений.
Однако при горении дуги шихта отстает в расплавлении от оболочки, что ухудшает защиту и свойства наплавленного металла.
По назначению проволоки предназначаются для сварки углеродистых и низколегированных сталей; легированных и высоколегированных сталей; чугуна; цветных металлов и сплавов; наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами,

3.5 Восстановление деталей железнением

Железнение используют при: восстановлении малоизношенных деталей (наращивание до нормального или ремонтного размера) автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, различного оборудования; исправлении брака механической обработки; упрочнении рабочих поверхностей деталей из малоуглеродистой и среднеуглеродистой сталей, не прошедших в процессе изготовления термической обработки.
По составу (по виду аниона соли железа) электролиты делят на три группы: хлористые, сернокислые и смешанные (сульфатно-хлористые).
После выдержки деталей без тока включают ток плотностью 2...5 А/дм2 и проводят электролиз 0,5...1,0 мин. Затем в течение 5... 10 мин катодную плотность тока постепенно увеличивают до заданного значения. Его малая плотность в начале электролиза способствует количественному преобладанию выделения водорода над осаждением железа.

3.6 Электроконтактная приварка ленты.

Сущность процесса заключается в совместном деформировании навариваемого металла и поверхности основы, нагреваемых электрическим током до пластического состояния.
Достоинство способа — возможность получения наваренных слоев с заданными трибологическими свойствами, что в несколько раз повышает износостойкость деталей, их коррозионную стойкость и другие свойства.
Высокая скорость протекающих при наварке процессов позволяет обходиться без защитных газов и флюсов. Прочная связь между присадочным материалом и основой достигается вследствие частичного плавления тончайших слоев металла в зоне контакта и диффузионными явлениями.
В качестве навариваемого материала применяют ленты, проволоки, а также порошки различного состава (процесс напекания). Чтобы интенсифицировать процесс, на деталь следует подавать охлаждающую жидкость.

Дата добавления: 2015-09-29