Знос і види зношування
реферет коля.docx
Тенденції розвитку сучасного суспільства, ринкова конкуренція ставлять перед виробником дуже складне завдання: зниження вартості експлуатації виробів з урахуванням забезпечення максимальної безпеки. Основним напрямком по поліпшенню якості виробів з урахуванням того, що від 80 до 90% відмов машин, робочого інструменту і механізмів відбувається через зношування вузлів і деталей, стає створення безізносного вузла тертя. Дане завдання вирішується двома шляхами: впровадженням більш досконалих конструкційних рішень і створенням нових мастильних матеріалів. На сьогоднішній день з урахуванням розвитку хімії та хімічної технології другий шлях здається найбільш перспективним, і необхідно відзначити, що різноманіття мастильних засобів збільшилася в порівнянні з 60 роками XX століття на кілька порядків. Одним з найважливіших типів мастил є тверді мастильні матеріали: графіт, дисульфід молібдену, нітрид бору, шунгіт, діселеніда молібдену.
1 Сутність явища зносу
Термін служби промислового обладнання визначається зносом його деталей - зміною розмірів, форми, маси або стану їх поверхонь внаслідок зношування, тобто залишкової деформації від постійно діючих навантажень або через руйнування поверхневого шару при терті.
Швидкість зношування деталей обладнання залежить від багатьох причин: умов і режиму їх роботи; матеріалу, з якого вони виготовлені; характеру змащування поверхонь; питомої зусилля і швидкості ковзання; температури в зоні сполучення; стану навколишнього середовища (запиленість та ін.).
Величина зносу характеризується встановленими одиницями довжини, об'єму, маси та ін. Визначається знос зі зміни зазорів між сполучаються поверхнями деталей, появі течі в ущільненні, зменшення точності обробки виробу і ін. Знос бувають нормальними і аварійними. Нормальним, або природним, називають знос, який виникає при правильній, але тривалої експлуатації машини, т. Е. В результаті використання заданого ресурсу її роботи. Аварійним, або прогресуючим, називають знос, який настає протягом короткого часу і досягає таких розмірів, що подальша експлуатація машини стає неможливою. При певних значеннях змін, що виникають в результаті зношування, настає граничний знос, що викликає різке погіршення експлуатаційних якостей окремих деталей, механізмів і машини в цілому, що викликає необхідність її ремонту.
Швидкість зношування - це відношення значень характеризують величин до інтервалу часу, протягом якого вони виникли
2 Сутність явища тертя
Першочерговим причиною зношування деталей (особливо сполучаються і труться при русі одна об одну) є тертя - процес опору відносному переміщенню, що виникає між двома тілами в зонах дотику їх поверхонь по дотичним до них, супроводжуваний диссипацией енергії, т. Е. Перетворенням її в теплоту. У повсякденному житті тертя приносить одночасно і користь, і шкоду. Користь полягає в тому, що через шорсткості всіх без винятку предметів в результаті тертя між ними не виникає ковзання. Цим пояснюється, наприклад, те, що ми вільно можемо пересуватися по землі, не падаючи, предмети не вислизають з наших рук, цвях міцно тримається в стіні, поїзд рухається по рейках і т. П. Те ж саме явище тертя спостерігається в механізмах машин, робота яких супроводжується рухом взаємодіючих частин. В цьому випадку тертя дає негативний результат - зношування поверхонь деталей. Тому тертя в механізмах (за винятком тертя гальм, приводних ременів, фрикційних передач); явище небажане.
3 Види і характер зносу деталей
Види зносу розрізняють відповідно до існуючими видами зношування-механічне (абразивне, утомлююча), корозійний і ін.
Механічний знос є результатом дії сил тертя при ковзанні однієї деталі по інший. При цьому виді зносу відбувається стирання (зрізання) поверхневого шару металу і спотворення геометричних розмірів у спільно працюють деталей. Знос цього виду найчастіше виникає при роботі таких поширених сполучень деталей, як вал - підшипник, станина - стіл, поршень - циліндр і ін. Він з'являється і при терті кочення поверхонь, так як цього виду тертя неминуче супроводжує і тертя ковзання, однак в подібних випадках знос буває дуже невеликим.
Ступінь і характер механічного зносу деталей залежать від багатьох чинників: фізико-механічних властивостей верхніх шарів металу; умов роботи і характеру взаємодії поверхонь, що сполучаються; тиску; відносної швидкості переміщення; умов змащування тертьових поверхонь; ступеня шорсткості останніх і ін. Найбільш руйнівна дія на деталі справляє абразивну зношування, яке спостерігається в тих випадках, коли поверхні, що труться забруднюються дрібними абразивними і металевими частинками. Зазвичай такі частинки потрапляють на поверхні, що труться при обробці на верстаті литих заготовок, в результаті зношування самих поверхонь, потрапляння пилу та ін. Вони тривалий час зберігають свої ріжучі властивості, утворюють на поверхнях деталей подряпини, задираки, а також, змішуючись з брудом, виконують роль абразивної пасти, в результаті дії якої відбувається інтенсивне притирання і зношування поверхонь, що сполучаються. Взаємодія поверхонь деталей без відносного переміщення викликає смятие металу, що характерно для шпонкових, шліцьових, різьбових та інших з'єднань.
Механічний знос може викликатися і поганим обслуговуванням устаткування, наприклад порушеннями в подачі мастила, недоброякісним ремонтом і недотриманням його термінів, мощностной перевантаженням і т. Д.
Під час роботи багато деталей машин (вали, зуби зубчастих коліс, шатуни, пружини, підшипники) піддаються тривалому дії змінних динамічних навантажень, які більш негативно впливають на властивості міцності деталі, ніж навантаження статичні. Втомний знос є результатом дії на деталь змінних навантажень, що викликають втому матеріалу деталі і його руйнування. Вали, пружини та інші деталі руйнуються внаслідок втоми матеріалу в поперечному перерізі. При цьому виходить характерний вид зламу з двома зонами - зоною розвиваються тріщин і зоною, через яку стався злам. Поверхня першої зони гладка, а другий - з раковинами, а іноді зерниста.
Втомні руйнування матеріалу деталі не обов'язково повинні відразу привести до її поломки. Можливо також виникнення втомних тріщин, лущення та інших дефектів, які, однак, небезпечні, так як викликають прискорений знос деталі і механізму. Для запобігання втомного руйнування важливо правильно вибрати форму поперечного перерізу знову виготовленої або ремонтованої деталі: вона не повинна мати різких переходів від одного розміру до іншого. Слід також пам'ятати, що грубо оброблена поверхня, наявність рисок і подряпин можуть стати причиною виникнення втомних тріщин.
Знос при заїдання виникає в результаті прилипання ( «схоплювання») однієї поверхні до іншої. Це явище спостерігається при недостатньому мастилі, а також значний тиск, при якому дві поверхні, що сполучаються зближуються настільки щільно, що між ними починають діяти молекулярні сили, що призводять до їх схоплюванню.
Корозійний знос є результатом зношування деталей машин і установок, що знаходяться під безпосереднім впливом води, повітря, хімічних речовин, коливань температури. Наприклад, якщо температура повітря в виробничих приміщеннях нестійка, то кожен раз при її підвищенні містяться
Мал. 1. Характер механічного зносу деталей:
а - напрямних станини і столу, б - внутрішніх поверхонь циліндра, в - поршня, г, д - вала, е, ж - зубів колеса, з - різьблення гвинта і гайки, і - дискової фрикційної муфти; 1 - стіл, 2 - станина, 3 - спідниця, 4 - перемичка, 5 - днище, 6 - отвір, 7 - підшипник, 8 - шийка вала, 9 - зазор, 10 - гвинт, // - гайка; І - місця зносу, Р »діючі зусилля
в повітрі водяні пари, стикаючись з більш холодними металевими деталями, осідають на них у вигляді конденсату, що викликає корозію, тобто руйнування металу внаслідок хімічних і електрохімічних процесів, що розвиваються на його поверхні. Під впливом корозії в деталях утворюються глибокі роз'їдання, поверхня стає губчастої, втрачає механічну міцність. Ці явища спостерігаються, зокрема, у деталей гідравлічних пресів і парових молотів, що працюють в середовищі пари або води.
Зазвичай корозійний знос супроводжується і механічним зносом внаслідок сполучення однієї деталі з іншого. В цьому випадку відбувається так званий корозійно-механічний, т. Е. Комплексний, знос.
Характер механічного зносу деталей. Механічний знос деталей обладнання може бути повним, якщо пошкоджена вся
поверхню деталі, або місцевим, якщо пошкоджений будь-якої її ділянку (рис. 1, а-і).
В результаті зношування напрямних верстатів порушуються їх площинність, прямолінійність і паралельність внаслідок дії на поверхні ковзання неоднакових навантажень. Наприклад, прямолінійні напрямні 2 верстати (рис. 1, а) під впливом великих місцевих навантажень набувають увігнутість в середній частині (місцевий знос), а сполучаються з ними короткі напрямні 1 столу стають опуклими.
Циліндри і гільзи поршнів в двигунах, компресорах, молотах і інших машинах зношуються теж нерівномірно (рис. 1, б). Знос відбувається на ділянці руху поршневих кілець і проявляється у вигляді вироблення внутрішніх стінок циліндра або гільзи. Спотворюється форма отвору циліндра - утворюються відхилення від циліндричної і круглості (бочкообразность), виникають подряпини, задираки і інші дефекти. У циліндрів двигунів внутрішнього згоряння найбільшому зносу піддається їх верхня частина, яка має найвищі тиску і найбільші температури. У ковальсько-пресовому обладнанні, навпаки, найбільший знос з'являється в нижній частині циліндра - там, де знаходиться поршень під час ударів. Знос поршня (рис.1, в) проявляється в стиранні і задирах на спідниці, зламі перемичок 4 між канавками, появі тріщин в днище 5 і розробці отвори 6 ' "під поршневий палець.
Знос валів (рис. 1, г, д) проявляється виникненням різних дефектів: вали стають вигнутими, скрученими, а також зламаними внаслідок втоми матеріалу; на їх шиях утворюються задираки; циліндричні шийки стають конусними або бочкоподібними. Відхилення від круглості набувають також отвори підшипників ковзання і втулок. Нерівномірність зносу шийок валів і поверхонь отворів у втулках при обертанні вала - результат дії різних навантажень в різних напрямках. Якщо на вал під час обертання діє тільки сила його тяжкості, то знос з'являється в нижній частині підшипника (див. Рис. 1, г, зліва).
У зубчастих передачах найбільш часто зношуються зуби: утворюються задираки, зуби змінюють свою форму, розміри і виламуються. Поломка зубів, поява тріщин в спицях, обід і маточини зубчастих коліс, знос посадочних отворів і шпонок відбувається за трьома основними причин: 1) перевантаження зубчастої передачі; 2) попадання в неї сторонніх тіл; 3) неправильна збірка (наприклад, кріплення зубчастих коліс на валу з перекосом осей).
Ходові гвинти мають трапецеидальную або прямокутну різьбу. У гвинта і його гайки зношується різьба, витки стають тоншими (рис.1, З.). Знос різьблення у гвинтів, як правило, нерівномірний, так як переважна частина деталей, оброблюваних на верстатах, має меншу довжину, ніж ходовий гвинт.
Задирака - пошкодження поверхні тертя у вигляді широких і глибоких борозен в напрямку ковзання. Сильніше зношується та частина різьблення, яка працює більше. Гайки ходових гвинтів зношуються швидше, ніж гвинти. Причини цього такі: різьблення гайок незручно очищати від забруднень; гайки в ряді випадків незадовільно змащуються; у гайки, поєднаної з гвинтом, беруть участь в роботі всі витки різьблення, тоді як у гвинта одночасно працює тільки невелика частина його витоків, що дорівнює числу витків гайки.
У дискових муфт в результаті дії сил тертя найбільшому зносу піддаються торці дисків (рис. 1, і); їх поверхні стираються, на них з'являються подряпини, задираки, порушується площинність.
У різьбових з'єднаннях найбільш часто зношується профіль різьблення, в результаті в них збільшується зазор. Це спостерігається в
Мал. 2. Знос підшипників кочення:
а - внаслідок перекосу, б - при провертанні внутрішнього кільця на валу, в - через надмірне натягу, г - через несправний сальника; І - місця зносу
сполученнях не тільки ходових, але і затискних, наприклад затискних гвинтів часто відвертаються кріпильних болтів. Знос різьбових з'єднань - результат недостатньої або, навпаки, надто сильного затягування гвинтів і гайок; особливо інтенсивний знос, якщо мати функціональне домашнє з'єднання сприймає великі або знакозмінні навантаження: болти і гвинти розтягуються, спотворюються крок різьби і її профіль, гайка починає «заїдати». У цих випадках можливі аварійні поломки деталей з'єднання. Грані головок болтів і гайок найчастіше зношуються тому, що їх відвертають невідповідними ключами.