Задачи технической диагностики.

Широкий диапазон условий и режимов эксплуатации, а также вариация начальных показа­телей качества машины приводят к значительной дисперсии в скоростях потери ею работоспособности и соответственно во вре­мени достижения машиной предельного состояния. Поэтому весьма важно иметь методы и средства для оценки технического состояния машины — определение степени ее удаленности от предельного состояния, выявление причин нарушения работо­способности, установление вида и места возникновения поврежде­ний и т. п.

Эти задачи решаются методами диагностирования, применение которых, особенно для сложных систем, позволяет получить боль­шой экономический эффект за счет более полного использования потенциальных возможностей машины и учета конкретных свойств и условий эксплуатации. Технической диагностике посвящено большое число работ и исследований.

Система диагностирования, которая включает объект и приме­няемые для этой цели средства, относится по существу к системам контроля. Однако специфика технической диагностики заключается и направленности ее методов на определение состояния изделий, находящихся в эксплуатации с выявлением необходи­мости в восстановлении утраченной работоспособности. Кроме того, как указывает проф. П. П. Пархоменко процесс про­верки технического состояния сложного объекта есть процесс управления этим объектом, выполняемый по определенной про­грамме.

Это накладывает отпечаток на методы и средства диагностики, которые должны быть удобны для применения в условиях экс­плуатации, обеспечивать осуществление процесса в минимальное время, обладать большой точностью и достоверностью показаний, особенно при высоких требованиях к надежности изделий, при­менять в основном методы контроля без разборки, а в отдельных случаях и без нарушения работы механизма, быть экономически целесообразными.

Результаты диагностирования могут быть использованы для прогнозирования надежности объекта и для принятия решений о проведении ремонта или ТО. Объектом технического диагности­рования может быть изделие в целом или его составные части. Однако в большинстве случаев для сложных машин контроль одного или нескольких элементов малоэффективен, так как остается неизвестным состояние остальных частей машины. По­этому в последние годы разрабатываются системы диагностирова­ния для оценки работоспособности всех основных элементов и ма­шины в целом.

Для этой цели, особенно для объектов с высокими требова­ниями к надежности, создаются сложные автоматизированные системы диагностики, которые при помощи датчиков измеряют большое число параметров машины, обрабатывают эти показания и делают заключение о работоспособности объекта.

Так, например, для самолетов применяются системы автома­тического контроля его состояния не только во время ТО (регла­ментных работ), но и во время полета. При этом обработка и ана­лиз диагностической информации осуществляются непосредственно на борту с выдачей необходимых указаний или команд экипажу производится контроль порядка 800 элементов и устройств, информация о состоянии которых поступает в центральное конт­рольно-диагностическое устройство. Это устройство анализирует и сопоставляет текущие значения контролируемых параметров с допустимыми значениями и в случае обнаруженных отклонений выдает экипажу сведения о ненормально работающих узлах, агре­гатах и блоках. В составе системы автоматизированного контроля имеются блоки памяти, библиотека необходимых указаний (до 10 000 шт.) и регистрирующее устройство для записи всех контро­лируемых параметров. Система может работать как автомати­чески, так и в полуавтоматическом режимах. Полуавтоматиче­ский режим позволяет бортинженеру самолета проверить работо­способность отдельных блоков или подсистем.

Автоматизированные диагностические системы существенно облегчают эксплуатацию машин, способствуют повышению безо­пасности их работы благодаря своевременному обнаружению возникающих повреждений и принятию необходимых мер по пре­дотвращению опасных последствий.

Машина должна быть приспособлена для нужд диагностики — иметь встроенные приборы, оценивающие параметры машины (да­вление в гидросистеме, КПД, затрачиваемую мощность, точность движения, скорость и т. д.), или периодически подключаться к специальному устройству, осуществляющему контроль основных параметров машины и дающему заключение о ее состоянии.

53. Строение поверхностного слоя. Рассматривая строение по­верхностного слоя следует иметь в виду, что оно резко отличается от основного материала, так как несет на себе следы технологиче­ского процесса обработки, в результате которого, как правило, образуется дефектный слой с искаженной структурой. Кроме того, при эксплуатации изделия постоянно идет процесс изменения свойств поверхности из-за силовых, температурных, окислитель­ных и других воздействий.

Так, при обработке металлов резанием возникновение в по­верхностном слое новых образований происходит в результате Действия двух противоположных процессов — упрочнения (на­клепа) в результате воздействия на поверхность усилий резания и разупрочнения (снятия наклепа) в результате влияния темпе­ратуры резания. В разных условиях превалирует влияние то одного, то другого фактора.

При пластической деформации в поверхностном слое металла происходит сдвиг в зернах металла, искажение кристаллической решетки, изменение формы и размеров зерен, образование текстуры. Образование текстуры и сдвиги при пластической деформации повышают прочность и твердость металла. Упрочнение (наклеп) металла под действием пластической деформации согласно теории дислокаций заключается в концентрации дислокаций около линии сдвигов, а так как дислокации окружены полями упругих напря­жений, то для последующих пластических деформаций (т. е. для перемещения дислокаций) необходимо значительно большее на­пряжение, чем в неупрочненном металле.

Наклеп приводит к уменьшению плотности металла пропор­ционально степени пластической деформации, что объясняется увеличением количества дислокаций и вакансий в наклепанном металле. При наклепе происходит также изменение свойств ме­талла: повышается сопротивление деформации и твердость, по­нижается пластичность.Глубину наклепанного слоя можно определить по изменению микротвердости, которая в поверхностных слоях всегда выше. О степени наклепа можно судить по отношению твердости поверх­ностных слоев и исходного металла (рис. 16). К наклепуболее склонны вязкие и малопрочные металлы. При обработке высокопрочных металлов большая температура резания действует как разупрочняющий фактор. Средние значения толщины накле­панного слоя при точении колеблются от 0,2 до 20 мкм.

Изменения в поверхностном слое происходят не только вслед­ствие процессов упрочнения и разупрочнения, но и из-за струк­турных превращений и окислительных процессов, которые могут происходить в зоне температурных влияний по глубине Н (см. рис. 16, в). Так, при шлифовании углеродистой стали в поверх­ностном слое могут возникать участки, обезуглероженные под действием высоких температур, может происходить образование структурно-свободного цементита-и слоев, пронизанных окислами и нитридами.

Важным фактором, влияющим на структуру поверхностного слоя, являются окислительные процессы, которые быстро разви­ваются в новых поверхностях, появившихся в процессе обработки. У большинства металлов на поверхностях образуются тонкие окисные пленки. Так как пленка находится в напряженном со­стоянии, то при ее росте возможны разрывы пленки и она при­обретает пористое строение. При трении поверхностей деталей машин тонкие слои подвергаются в зоне контакта многократным воздействиям нормальных и тангенциальных напряжений, в соче­тании с температурными влияниями и действием среды приобре­тают рельеф, характерный для данных условий эксплуатации. Поэтому следует различать принципиально неодинаковые виды рельефа поверхности—технологический и эксплуатационный.

В общем виде строение поверхностного слоя сплава состоит из следующих характерных участков (см. рис. 15, б).

Рис 15,б

1-й слой повышенной твёрдости, содержащий окисные пленки, к которым примыкает аморфный адсорбированный слой из пленок влаги, газов и загрязнений.

2-й наклепанный слой с сильно деформированной кристалличе­ской решеткой характеризуется определенной ориентацией (тек­стурой) зерен, возникшей под влиянием тангенциальных сил резания или трения.

3-й наклепанный слой с искаженной кристаллической решеткой, имеет увеличенное число дислокаций и вакансий.

4-й слой — металл с исходной структурой.

Стремление получить поверхностный слой с наилучшими эксплуатационными характеристиками привело к применению различных технологических процессов финишной обработки, таких как шлифование, суперфиниш, полирование, абразивная доводка и др. При этом на строение поверхностного слоя и его геометри­ческие и физические параметры оказывает влияние не только вид технологического процесса окончательной обработки, но и ре­жимы обработки, обусловливающие сложные процессы формиро­вания данного рельефа.

Дата добавления: 2015-11-14