Лекция №12 (4ч). Методы повышения износостойкости

Сроки службы трущихся деталей машин

Срок службы машин определяется износом его деталей — изменением размеров, формы, массы или состояния их поверхностей вследствие изнашивания, т. е. остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок либо из-за разрушения поверхностного слоя при трении. Выход из строя деталей и рабочих органов машин при нормальных условиях эксплуатации является следствием физического износа разных видов: усталостных разрушений, ползучести материалов, механического износа, коррозии, эрозии, кавитации, старения материала и др. Наиболее распространенной причиной выхода деталей и механизмов машин из строя является не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей в узлах трения.

Скорость изнашивания деталей оборудования зависит от многих причин: условий и режима их работы; материала, из которого они изготовлены; характера смазки трущихся поверхностей; удельного усилия и скорости скольжения; температуры в зоне сопряжения; состояния окружающей среды (запыленность и др.).

Величина износа характеризуется установленными единицами длины, объема, массы и др. Определяется износ по изменению зазоров между сопрягаемыми поверхностями деталей, появлению течи в уплотнениях, уменьшению точности обработки изделия и др. Износы бывают нормальными и аварийными. Нормальным, или естественным, называют износ, который возникает при правильной, но длительной эксплуатации машины, т. е. в результате использования заданного ресурса ее работы. Аварийным, или прогрессирующим, называют износ, наступающий в течение короткого времени и достигающий таких размеров, что дальнейшая эксплуатация машины становится невозможной. При определенных значениях изменений, возникающих в результате изнашивания, наступает предельный износ, вызывающий резкое ухудшение эксплуатационных качеств отдельных деталей, механизмов и машины в целом, что вызывает необходимость ее ремонта.

Особенно велик износ деталей и рабочих органов машин-орудий, которые эксплуатируются в абразивной и агрессивной средах, и деталей транспортных машин, работающих в условиях грязи и пыли. Например, ресурс дробящих плит составляет в среднем 4…6 месяцев, зубьев ковшей экскаваторов, скреперов и бульдозеров, шнеков — 6…8 месяцев. На дробилке массой 6 тонн при дроблении высокоабразивных пород расходуется в год 17 тонн дробящих плит. Продолжительность работы авиационного поршневого двигателя до ремонта составляет 600… 1000 часов. Отмечены факты крайне непродолжительного срока службы (менее 1000 часов) цилиндровых втулок мощных судовых дизелей. Наблюдаются случаи выхода из строя в результате кавитационного разрушения крупных насосов и гребных винтов менее чем через год работы. Дизели, установленные на мощных автосамосвалах, требуют капитального ремонта после 1500…2000 часов работы, т. е. через −6…−8 месяцев. Бортовые шестерни тракторов работают до замены не более 2000…2500 ч., срок службы транспортных трансмиссий до ремонта составляет 2500…3500ч. За сезон работы тракторов на песчаных почвах приходится заменять два-три комплекта гусениц, что в среднем обходится в 50% стоимости нового трактора. Лемех тракторного плуга в среднем обрабатывает до полного износа всего 15…20 га почвы, это вынуждает ежегодно изготовлять для сельского хозяйства свыше 20млн. лемехов, не говоря уже о том, что на тяжелых почвах режущая кромка лемеха требует ремонта через 4… 6 га работы плуга. Годовая потребность в запасных звеньях приводных цепей сельскохозяйственных машин составляет около 100 млн. штук.

Малую продолжительность работы имеют проволочные канаты грузоподъемных машин, в особенности машин на металлургических предприятиях. Средний срок службы канатов доменных подъемников 3−4 месяца, разливочных кранов мартеновских цехов 6−7 месяцев, при разливке 3−4 плавок в сутки.