Общие понятия и определения. Критерии предельного износа.

Лекция 4.

Предельные и допускаемые износы деталей

И механизмов машин.

Общие понятия и определения. Критерии предельного износа.

Определение предельно-допустимых износов аналитическим и графическим методами.

Предельные износы основных базовых деталей и деталей механизмов передач.

Общие понятия и определения. Критерии предельного износа.

Предельный износ - износ, соответствующий предельному состоянию изнашиваемого изделия или его составной части.

Предельное состояние изделия - состояние изделия, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Допускаемый износ - максимальный износ элемента (сопряжения) изделия, при котором возможно его безопасное использование в течение последующего ремонтного цикла.

Допустимый износ - износ, при котором изделие соответствует нормативным требованиям безопасности.

Скорость изнашивания - отношение величины износа к интервалу времени, в течение которого он возник.

Интенсивность изнашивания - отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы.

Предельный износ по параметрам безопасности должен устанавливаться для деталей или их сопряжений, подверженных износу при регламентированных в нормативной документации условиях эксплуатации и связанных непосредственно или функционально с параметрами или характеристиками безопасности изделий. Предельный износ по параметрам безопасности должен быть установлен в государственных стандартах и (или) конструкторских документах на размеры или сопряжения элементов изделия. В нормативной и (или) технической документации должны быть указаны мероприятия или действия, которые должны осуществлять эксплуатирующие или ремонтные организации при достижении предельных износов, а также методы и способы их определения. Значения предельного износа, являющиеся параметрами безопасности изделия, должны быть доведены до сведения потребителя и указаны в сопровождающей изделие документации.

В зависимости от вида и функционального назначения изделия за критерии предельного износа принимают:

- начало резкого возрастания интенсивности изнашивания элементов машин, связанных с безопасностью;

- самовыключение или самовключение изделия (например, из-за износа торцевой поверхности зубчатых колес коробок передач);

- предельно допустимое снижение прочности изнашиваемой детали (например, износ и обрыв проволок канатов грузоподъемных устройств, из-за изнашивания толщины зуба у основания зубчатого устройства);

- выходящее за пределы допустимого влияние износа отдельных деталей сопряжения на параметр безопасности изделия;

- износ элементов зубчатых, цепных и других передач, крепежных элементов, вызывающих шум и вибрацию на месте оператора;

- возникновение триботехнических отказов, связанное с уменьшением силы трения до уровня ниже допустимого, заедание, заклинивание механизмов (например, износ по толщине накладок фрикционных тормозов и муфт, приводящий к уменьшению силы трения, а, следовательно, и силы удерживания грузов или машины на уклонах и т.п.);

- нарушение кинематического взаимодействия деталей (например, чрезмерное увеличение динамических нагрузок на элемент или группу элементов вследствие износа подшипников и перекоса валов);

- изменение или невозможность выполнения изделием заданных приводящих к нарушению безопасности (например, схождение цепи со звездочки вследствие износа шарниров и вытяжка).

При установлении критериев предельного износа конкретного изделия следует учитывать следующее:

- в результате износа может происходить скачкообразное изменение состояния изделия, приводящее его в опасное состояние для человека или окружающей среды (заклинивание механизма, поломка деталей и т.п.);

- в процессе изнашивания имеется зона интенсивного возрастания износа, приводящего к росту вибраций, шума, выделению загрязняющих веществ;

- процесс износа за время эксплуатации не имеет экстремальных зон; опасные воздействия изнашивания проявляются после достижения предельного износа.

При установлении предельного износа составных частей изделия следует учитывать влияние изнашиваемого элемента:

на работоспособность самого элемента;

на параметр безопасности изделия в целом;

на работоспособное состояние других элементов, влияющих на параметр безопасности изделия.

Для деталей с поверхностным упрочнением предельный износ не должен превышать глубины упрочненного слоя.

Интенсивность нарастания износа деталей и изменение зазоров подвижных сопряжений в зависимости от продолжительности работы происходят с определенной закономерностью. Почти для всех деталей, подверженных изнашиванию, закон нарастания износа имеет вид кривой, представленной на рисунке 13. Типовая кривая износа, несет три явно выраженных участка.

Износ на участке I кривой ОА₁ характеризуется быстрым нарастанием износа ОК за сравнительно малый период работы ОА. Он выражает начальную работу сопряжения — период приработки деталей. Износ и степень интенсивности изнашивания в этот период во многом зависят от качества поверхности деталей, условий смазки и нагрузки. С увеличением шероховатости рабочей поверхности, а также с увеличением нагрузки в начальный период работы износ деталей значительно повышается. Участок II кривой А₁В₁, наибольший по протяженности, характеризует нормальную работу детали или сопряжения. За время нормальной эксплуатации АВ износ деталей нарастает постепенно, часто с небольшой равномерной интенсивностью, и увеличивается на небольшое значение КК₁. Износ на этом участке носит название естественного износа. Его значение во многом зависит от условий эксплуатации, а также от своевременности и качества проводимого технического обслуживания. Участок Ш за точкой B₁ характеризуется интенсивным нарастанием износа деталей и резким увеличением зазоров в сопряжениях. Работа сопряжений с износами деталей, превышающими значение ОК₁, как правило, сопровождается нарушением условий смазки, перегревом деталей, появлением шумов и стуков и часто заканчивается аварийным разрушением. Такие износы называют предельными. Детали с предельными износами требуется восстановить или заменить.

Зная закономерность (кривую) нарастания износа детали или увеличение зазора сопряжения, можно легко определить предельные и допускаемые износы деталей или зазоры сопряжения. Например, при измерении размера детали во время ремонта износ ее оказался равным ОМ Отложив это значение на оси ординат, из точки М проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой износа в точке Б₁, и опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Если отрезок времени БВ равен или больше межремонтного периода, то такой износ считают допускаемым.

При допускаемом износе данное сопряжение может нормально работать еще целый межремонтный срок. Значение допускаемого износа всегда будет расположено на участке А₁В₁, кривой износа.

В случае наступления предельного износа дальнейшая нормальная работа данного сопряжения в течение очередного межремонтного периода невозможна, иначе произойдет авария. Значение предельного износа также расположено на участке А₁В₁, кривой износа вблизи точки В₁.

Рисунок13. Типовая кривая нарастания износа деталей.

На производстве предельно допустимые износы (или зазоры в сопряженных деталях) устанавливаются техническими условиями на ремонт машины и указываются в технологии ремонта. Этими данными пользуются при выбраковке деталей в процессе ремонта машины.