Поиск по сайту

  

КАРТА САЙТА

Механические свойства металлов и сплавов

"Закономерности географического распространения почв"

Гладов, Г. И.   "Устройство и принцип действия некоторых агрегатов автомобиля" см. здесь...

Черноус, Г. Г. "Новые технологии отделки поверхностей"

Боговая, И. О. "Озеленение населенных мест" см. здесь....

Теодоронский, В. С. "Озеленение населенных мест с основами градостроительства" см. здесь....

"Озеленение населенных мест с основами градостроительства " - основные термины и понятия

Тематическая выставка «Знай и береги природу родного Крыма»

 

 

 

 

 

 

 

Поиск в Интернете

СТАРЫЙ САЙТ СКТЭК (сформирован до 1.1.2015 г.)

 

 

 

 

Статистика

Цитируемость

     Характеристика вредных процессов, вызывающих потерю работоспособности машины // Ремонт подъёмных кранов : учебное пособие / А. Г. Схиртладзе, В. А. Скрябин, В. П. Борискин. – 3-е изд., перераб. и доп. – Старый Оскол : ТНТ, 2016. – С. 7-8.

      При эксплуатации машин процессы, вызывающие повреждения и разрушения деталей, именуют вредными. Повреждение детали – это частичная потеря ею служебных свойств. Разрушение – это всякий протекающий в материале или на его поверхности процесс, приводящий к невозможности выполнения деталью заданных функций.
     К вредным процессам относятся: изнашивание рабочих поверхностей деталей вследствие трения, разрушение и повреждение деталей под действием различных нагрузок (пластическое деформирование, излом, усталость металла, тепловое и электроэрозионное разрушение), и воздействием химически активных сред (химическая и электрохимическая коррозия), потеря служебных свойств детали (размагничивание, потеря упругости) и др.
     По скорости протекания вредные процессы А. С. Проников разделяет на три группы: быстропротекающие, средней скорости и медленные. К быстропротекающим процессам относятся колебания рабочих нагрузок, вибрации узлов, изменение сил трения в подвижных соединениях. Периодичность изменения быстропротекающих процессов может измеряться долями секунды. К процессам средней скорости, измеряемым минутами и часами, относятся климатические условия эксплуатации (температуры окружающей среды и самой машины, влажность среды). К медленным процессам, измеряемым сутками и месяцами, относятся изнашивание деталей, коррозия, усталость металла и др.
    Полностью ликвидировать вредные процессы нельзя. Замедлить их протекание можно путём проведения технического обслуживания и текущих ремонтов, что обеспечивает поддержание машины в работоспособном состоянии. Однако со временем, несмотря на проводимые технические обслуживания и текущие ремонты, работоспособность машины снижается, и эксплуатация машины становится экономически нецелесообразной или технически невозможной. В этом случае машины подлежат капитальному ремонту или после неоднократного капитального ремонта списанию.
    Ниже рассматриваются сущность вредных процессов и пути уменьшения их отрицательного действия.

     Изнашивание – это процесс постепенного изменения размеров и формы тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала накоплений его остаточной деформации. Результатом изнашивания является износ, который выражается обычно в единицах линейных величин, в отдельных случаях – в единицах массы.
     Изнашивание деталей – одна из основных причин снижения срока службы машин. Изнашивание зависит от ряда факторов, в частности от условий трения.
     Виды трения. Внешнее трение есть явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним. С целью упрощения терминологии внешнее трение далее именуется просто трением.
     Различают трение покоя и движения. Трение покоя – это трение двух тел без их относительного смещения. Трение движения – это трение двух тел, находящихся в относительном движении.
     В зависимости от вида относительного движения различают трение скольжения, трение качения и трение качения с проскальзыванием. Примерами трения качения с проскальзыванием является трение между зубьями колёс в зубчатых передачах, трение шариков по поверхностям колец шарикоподшипников.
     В зависимости от наличия между трущимися телами смазки различают трение сухое, граничное и жидкостное.
     Сухое трение – это трение движения двух твёрдых тел без смазки на соприкасающихся поверхностях. Оно может быть получено в чистом виде в условиях абсолютного вакуума, т.е. при отсутствии воздействия окружающей среды. В практике к условиям сухого трения несколько приближается работа звеньев гусениц на песчаном сухом грунте.
     Граничное трение – это трение движения двух твёрдых тел, имеющих на своих поверхностях незначительный слой смазочного материала (порядка 0,1 мкм), обладающего свойствами, отличающимися от объёмных свойств жидкостей при жидкостном трении.
     Жидкостное трение – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя трущимися телами, разделёнными слоем смазочного материала, в котором проявляются его объёмные свойства.
     Основной характеристикой трения является его сила, т.е. сила сопротивления относительному перемещению двух тел при трении.
     Виды изнашивания. Изнашивание подразделяется на три основные группы: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое. Механическое изнашивание наблюдается при механическом взаимодействии материалов изделия; молекулярно-механическое изнашивание происходит в результате механического взаимодействия материалов и одновременного воздействия молекулярных или атомарных сил; коррозионно-механическое изнашивание происходит при трении материала, вступившего в химическое взаимодействие со средой.
     Рассмотрим разновидности приведённых трёх групп процессов изнашивания.
     Механическое изнашивание подразделяют на абразивное и усталостное.
     Абразивное изнашивание – это процесс, при котором трущиеся поверхности разрушаются в результате царапающего или режущего действия твердых тел или частиц. Абразивные частицы могут попасть на поверхность материалов в результате неудовлетворительной фильтрации масла, либо в результате твёрдых образований разрушенных микрообъёмов, а также могут быть продуктами окисления смазочных материалов. Некоторые детали строительных машин (ковши экскаваторов, детали ходовой части гусеничных экскаваторов и кранов) работают непосредственно в абразивной среде. Скорость абразивного изнашивания по данным [5] составляет от 0,5 до 50 мкм/ч.
     Разновидностью абразивного изнашивания является гидро- и газоабразивное изнашивание, когда износ происходит в результате воздействия на материал твёрдых частиц, увлекаемых соответственно потоком жидкости или газа. Гидроабразивному изнашиванию подвержены плунжеры и втулки топливных насосов дизелей, отверстия в корпусах и золотники гидрораспределителей, цилиндры гидросистем и др. Газоабразивному изнашиванию подвержены, например, детали воздухоочистителей двигателей.
     Разновидность механического изнашивания – кавитационное изнашивание поверхности при относительном движении твёрдого тела в жидкости в условиях кавитации, т.е. при нарушении сплошности потока жидкости с образованием кавитационных (воздушных) пузырей, которые уменьшаются в объёме с большой скоростью и затем разрываются. Это приводит к гидравлическому удару жидкости о поверхность детали с образованием разрушений в виде каверн диаметром от 0,2 до 1,2 мм.
     Усталостное изнашивание поверхности трения или отдельных её участков является следствием многократного деформирования микрообъёмов материала, приводящего к возникновению трещин и отделению с поверхностного слоя частиц материала. Основной показатель усталостного изнашивания – глубина деформируемого слоя на поверхности трения.
     Усталостное изнашивание возможно как при трении качения, так и при трении скольжения и зависит от удельного давления в сопряжении, свойств материала детали и частоты циклов нагрузки. При чистом качении наблюдается контактная усталость, которая проявляется в образовании местных очагов разрушения в виде осповидных углублений (питтинг). При трении скольжения образуется износ, связанный с усталостной природой разрушения (п. 1.5). В таких сопряжениях, как зубчатые передачи, опоры качения, кулачок – ролик, могут иметь место оба вида разрушения, так как в этих парах наблюдаются и качение и скольжение.
Молекулярно-механическое изнашивание подразделяют на адгезионное и избирательный перенос.
     Адгезионное изнашивание происходит в связи с возникновением на отдельных участках контактирующих поверхностей молекулярных (адгезионных) взаимодействий, силы которых превосходят прочность связей поверхностного слоя материала с основным материалом детали. Проявление атомно-молекулярных связей зависит от свойств материалов контактирующих поверхностей. К адгезионному изнашиванию склонны пары с металлическими поверхностями. Адгезионное изнашивание выражается в глубинном выравнивании материала и переносе его с одной поверхности на другую, что приводит, как правило, к заеданию деталей. Износ при заедании может возникнуть в зубчатой паре или в опорах качения при высоких контактных нагрузках и отсутствии смазки.
     Изнашивание в условиях избирательного переноса также характеризуется атомарными явлениями в зоне контакта и наблюдается, например, при трении металлополимерных пар, когда полимер переносится на поверхность металла, образуя на ней мономолекулярный слой. Образование в данном случае прослойки благоприятно сказывается на фрикционных характеристиках пары и приводит к резкому уменьшению интенсивности изнашивания.
     Коррозионно-механическое изнашивание подразделяют на окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии.
     Окислительное изнашивание возникает при наличии на поверхностях трения защитных плёнок, образовавшихся в результате взаимодействия материала детали с кислородом. Согласно исследованиям Б.И. Костецкого, существуют три формы окислительного износа: первая образуется в результате удаления с поверхности трения ультрамикроскопических химически адсорбированных плёнок; вторая – при удалении микроплёнок твёрдых растворов и эвтектик химических соединений кислорода и металла; третья – в результате периодического образования и отслаивания крупных слоёв химических соединений кислорода и металла. Окислительное изнашивание – это установившийся стационарный процесс динамического равновесия разрушения и восстановления оксидных плёнок.
      Следует отметить, что возникновение оксидных плёнок не исключает, а ускоряет усталостное разрушение материала, так как в результате взаимодействия кислорода и металла образуются слои с повышенной хрупкостью, ускоряющей разрушение материала. Окислительному изнашиванию подвержены шейки коленчатых и распределительных валов, поршневые пальцы и втулки опор скольжения. Скорость окислительного изнашивания составляет от 0,05 до 0,1 мкм/ч.
     Изнашивание при фреттинг-коррозии происходит в процессе малых относительных колебательных перемещений контактирующих металлических поверхностей в результате периодических деформаций или вибраций элементов конструкции. При фреттинг-коррозии наблюдаются схватывание, абразивное изнашивание и усталостно-коррозионные явления. Этот вид изнашивания характерен для поверхностей деталей в неподвижных соединениях, воспринимающих вибрационные нагрузки (например, наружные поверхности наружных и внутренних колец подшипников качения, поверхности отверстий в корпусах подшипников, в заклёпочных соединениях, работающих при вибрационной нагрузке, и др.). Фреттинг-коррозия может возникать при сухом трении и в условиях смазки.

     Пластическое деформирование как способ восстановления основан на использовании пластических свойств материала деталей. Этим способом восстанавливают не только размеры деталей, но также их форму и физико-механические свойства. В зависимости от конструкции детали применяют такие виды пластической деформации, как осадку, раздачу, обжатие, вытяжку, накатку, правку и др. (рис. 3.1).

     Сварка и наплавка являются самыми распространёнными способами восстановления детали. Сварку применяют при устранении механических повреждений на детали (трещин, пробоин и т.п.), а наплавку – для нанесения покрытий с целью компенсации износа рабочих поверхностей. На ремонтных предприятиях применяют как ручные, так механизированные способы сварки и наплавки. Среди механизированных способов наплавки наибольшее применение нашли: автоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса и в среде защитных газов, вибродуговая и электроконтактная наплавка. В настоящее время нашли применение плазменная сварка и наплавка, сварка трением, эвектроферромагнитная наплавка и др.
     Напыление как способ восстановления деталей основан на нанесении распыленного металла на изношенной поверхности детали. В зависимости от способа расплавления металла различают следующие виды напыления: электродуговое газопламенное высоко частотное и плазменное.
     Восстановление деталей нанесением гальванических и химических покрытий основано на осаждении металла на поверхности детали из растворов солей гальваническим или химическим методом.
     Гальванические и химические процессы применяют при восстановлении изношенных поверхностей детали, а также для защиты их от коррозии. В целях компенсации износа детали наиболее часто применяют хромирование, осталивание (железнение) и химическое никелирование. Для защиты деталей от коррозии применяют гальванические процессы: хромирование, никелирование, цинкование, а также химические процессы: оксидирование и фосфатирование.
     Синтетические материалы (пластмасса) применяют для компенсации износа деталей, работающих в условиях неподвижных посадок, а также при устранении механических повреждений (трещин, пробоин) в корпусных деталях.
     Электрофизические методы применяют в основном при обработке детали, восстановленных нанесением покрытий с высокой твёрдостью, когда применение механической обработки не целесообразна. К ним относятся следующие виды обработки: электроискровая, анодно-механическая и электроэрозионно-химическая.
     Электроискровая обработка применяется также при наращивании поверхностей детали с небольшим износом и для их упрочнения.
     Перечисленные способы восстановления деталей нашли применения в общемашиностроительном и ремонтном производстве и обеспечивают требуемый уровень качества и надёжную работу деталей в течение установленных межремонтных сроков службы изделий. Необходимый уровень качества восстановленных деталей достигается за счёт правильного выбора технологического способа, а также путём управления процессами нанесения покрытий и последующей обработки детали. Основными управляющими факторами, влияющими на качество восстановленных деталей, являются свойства исходных материалов, применяемых при нанесении покрытия, и режимы обработки.