147293 (Основні поняття і положення теорії надійності), страница 2

Зносостійкість — властивість матеріалів чинити опір зношуванню в певних умовах тертя, оцінюване величиною, зворотній швидкості зношування або його інтенсивності.

Відносна зносостійкість — властивість матеріалів, що характеризується відношенням інтенсивності зношування одного матеріалу до інтенсивності зношування іншого при зношуванні в однакових умовах (звичайно один з матеріалів приймається за еталон).

Схоплювання першого роду — процес неприпустимого пошкодження поверхонь тертя, що розвивається в результаті виникнення локальних металевих зв'язків, деформацій і руйнування деталей з відділенням частинок метала або налипанням їх на поверхні контакту, що є одним з самих небезпечних і різко виражених видів пошкодження.

Схоплювання другого роду виникає при терті ковзання з великими швидкостями щодо переміщення і значним питомим тиском, що обумовлює високий градієнт, термічну пластичність і інтенсивне зростання температури в поверхневих шарах металів. Схоплювання другого роду частіше за все виникає в тих сполученнях, робота яких пов'язана із стійким граничним мастилом.

Професор М. М. Хрущев ділить зношування деталей на три вигляд: механічне, молекулярно-механічне і корозійно-механічне.

При механічному зношуванні поверхні деталей, що труть, піддаються чисто механічній дії (різання, виламування частинок, пластична деформація і ін.).

Молекулярно-механічне зношування є слідством молекулярного зчеплення (схоплювання) матеріалів на окремих ділянках з подальшим руйнуванням поверхонь деталей.

Корозійно-механічне зношування спостерігається при терті матеріалу, що вступив в хімічну взаємодію з середовищем.

А. К. Зайцев ділить зношування деталей на чотири вигляд: механічне (змінюється форма і об'єм частин, що труть, без істотних фізичних і хімічних змін); физико-механічне (механічне зношування супроводжується істотними фізичними змінами); хіміко-механічне (механічне зношування супроводжується істотними хімічними змінами); комплексне (механічне зношування супроводжується істотними фізичними і хімічними змінами).

3.3 Відмови вібраційного походження і інші чинники, що впливають на надійність машин

Надійність машин (агрегатів, вузлів, деталей), що використовуються в сільськогосподарському виробництві, значною мірою залежить від величини вібрації, якої вони піддаються при роботі швидкообертових деталей — карданних і колінчастих валів, маховиків, шківів, дисків зчеплення, коліс. Таких вузлів і деталей, що обертаються з високими кутовими швидкостями, в сільськогосподарських машинах багато. Крім того, під час ремонту і при заміні окремих деталей порушується їх балансування, що приводить до вібрацій рам машин, Вібрація, що виникає в процесі роботи швидкообертових деталей, створює додаткові навантаження на різні деталі, у тому числі і на підшипники, внаслідок чого виникають відмови.

Незбалансованість деталей може залежати від ряду причин: неточності їх розмірів, особливо тих, поверхня яких необроблювана; нерівномірної густини матеріалу; погрішностей, допущених при збірці і що виражаються в порушеннях посадки на вал деталей, що обертаються, перекосах, зсувах і т.п.

Встановлено, наприклад, що збільшення дисбалансу карданних валів викликає різке підвищення зносу торців шпильок хрестовин і денець голчатих підшипників, а також деталей шліцьового рухомого з'єднання. В результаті швидшає зношування деталей коробки передач і заднього моста, скорочується довговічність рами автомобіля. Тому при виконанні складальних робіт особлива увага слідує уділити перевірці і забезпеченню співвісної взаємно сполучених деталей, що обертаються. Від порушення співвісної різко зростає навантаження на підшипники валів, спостерігається той, що пробуксував дисків муфт зчеплення і муфт повороту, що приводить до зниження коефіцієнта корисної дії і підвищення зносу деталей. На надійність машин впливає і ряд інших чинників. В першу чергу до них слід віднести утомленість матеріалів, пластичні деформації, втрату пружності, намагніченості, утворення накипу і нагару, хімічні, електромеханічні і електроерозійні пошкодження, кавітацію. Багато деталей, з яких складається вузол (агрегат), вчасно роботи машини піддаються високим знакозмінним навантаженням. Це приводить їх до пошкодження унаслідок утомленості. Як правило, пошкодження, викликані утомленістю матеріалу, відбуваються при напругах нижче меж його міцності. Утомленість матеріалу, з якого виготовлені деталі, збільшується через недотримання радіусів переходу від одного перетину деталі до іншого, трубою обробки поверхні, надрізи, подряпини, раковини, різкі температурні зміни і т.д. Частина деталей в процесі роботи піддається достатньо великим температурним і силовим діям, внаслідок чого на окремих їх ділянках виникає напруга, що значно перевищує межу пружності матеріалу, відбувається пластична деформація, що, безумовно, приводить до інтенсивного зношування. Деякі деталі, не змінюючи своїх геометричних розмірів і форм, втрачають властивості пружності (пружини, ресори і т. п.). В результаті нагріву, ударів, дії електричних магнітних полів деталі електроустаткуванні (ротори генераторів, магнето і ін.), зберігаючи геометричні розміри, втрачають працездатність через втрати магнітні властивості. Іноді на поверхнях деталей, агрегатів, вузлів відкладається накип, що приводить до втрати їх працездатності. Шар накипу є відкладеннями слаборозчинних у воді солей і різних механічних домішок, Подібне спостерігається в системі охолоджування автотракторних двигунів, коли з'являється накип після використовування води, що містить солі. Утворюється в результаті дії на поверхню деталей сильно нагрітих газів і продуктів згоряє палива і мастила. Нагар порушує нормальний процес теплопередачі, що в більшості випадків приводить до перегріву деталей, а іноді до утворення тріщин на їх поверхні. При експлуатації різних технічних пристроїв спостерігаються різноманітні типи корозійних пошкоджень металевих виробів. До хімічної корозії відносять пошкодження, викликані дією на метали сухих газів. Електрохімічна корозія (ржавить, розчинення металу в кислоті) відбувається під дією електролізу, до Цього виду пошкодження найбільш схильні крила, облицьовування, капоти і кабіни автомобілів, тракторів, комбайнів і інших сільськогосподарських машин. Найбільш небезпечні для деталей, що випробовують силове навантаження, локальні (місцеві) пошкодження поверхні. Оскільки універсального засобу боротьби з корозією поки немає, пошук захисних матеріалів і методів йде безперервно.

Рис. 1. Зовнішній вигляд гільзи циліндра двигуна СМД, схильної до навігаційного руйнування.

Ряд деталей автотракторної електроустаткуванні працює в умовах, при яких періодично проскакують іскрові розряди. Електроерозійному зношуванню піддаються електроди свічок, контакти електричних приладів (переривники, магнето, розподільники, реле-регулятори і ін.), а також щітки і колектори генераторів і стартерів.

Кавітація — ця утворення в потоці рідини пухирців, наповнених парою, газом або повітрям, тиск усередині яких відповідає тиску пари. Переміщення пухирців в зону підвищеного тиску супроводжується нанесенням мікроударів частинками рідини по поверхні деталі" омиваної потоком. При певних типах кавітації на площі в один квадратний сантиметр протягом секунди може утворитися і зникнути більше 30 млн. кавітаційних пухирців. В результаті своєрідних гідроударів відбувається руйнування металу в мікрооб'ємах. Зокрема, кавітаційне пошкодження спостерігається на зовнішній поверхні гільз циліндрів тракторних двигунів у вигляді точкового фарбування в зонах, що знаходяться в площині руху шатуна (мал. 1). Найбільшою мірою до пошкодження схильна та сторона гільзи, на яку діють максимальні зусилля поршня. Кавітація зростає при коливанні стінок гільзи.

Особливість кавітаційного зношування полягає в тому, що разом з механічним, активно виявляються і деякі фізико-хімічні процеси, які приводять до руйнування матеріалів, Тому кавітаційну дію не можна ототожнювати тільки із звичними мікроударами рідини. Всілякі поглиблення і опуклості, різні дефекти матеріалів, корозія є причиною виникнення на поверхні металу великої кількості концентратів напруг, що безперервно зароджуються в зонах, схильних до кавітації. Вона починається тим раніше, ніж більше повітря міститься в рідині.

Схематично процес кавітації можна представити в наступному вигляді. Повітряні пухирці потрапляють в зону підвищеного тиску і, рухаючись з великою швидкістю, стуляються (закриваються), при цьому дрібні розчиняються в рідині, а більш крупні різко зменшуються в об'ємі. Під час стулення пухирця частинки навколишньої рідини переміщаються до його центру, і кінетична енергія цих частинок створює місцеві гідравлічні удари з великими, миттєво (ударно) наростаючими кидками тиску. Унаслідок стиснення повітряного пухирця при швидкості, яка може досягати сотень метрів в секунду, в ньому розвивається висока температура. Розрахунки показують, що при адіабатичному процесі стиснення температура може досягати 1000—1500 °С. Під дією високих температур і кисню відбувається активне окислення поверхні, оскільки розчинене в рідині повітря містить більше кисню, ніж атмосферний.

Чим сильніше рідина забруднена твердими частинками, тим швидше наступає кавітація, оскільки на їх поверхні адсорбується тонкий шар повітря, частинки якого при попаданні в зону зниженого тиску служать зародковими вогнищами, сприяючими виникненню кавітації. Вона може посилюватися при низькому гідродинамічному тиску води в місцях звуження проточної частини. Її руйнуюче дію виявляється більшою мірою при температурі води 50-60 °С, в меншій – при 75 °С. Для усунення дії кавітації в автотракторних двигунах необхідно зменшити вібрацію гільз, створити підвищений тиск в системі охолоджування, підтримувати, постійну (75 °С) температуру води в сорочці блок-картера. В тих випадках, коли перераховані заходи невиконувані, вдаються до пасивного захисту: підбирають більш стійкі матеріали для виготовлення гільз і застосовують різні види покриття поверхонь, що піддаються дії кавітації. Дуже ефективне додавання у воду спеціальних присадок поверхнево-активних речовин — розчинних масел або емульсії КС, дія яких зводиться не до звичного захисту від корозії, а до зменшення гідравлічних ударів. З викладеного вище витікає, що під впливом таких чинників, як вібрація, утомленість матеріалів, пластична деформація, кавітація, відбувається не тільки старіння, і зношування деталей, але і пошкодження вузлів, агрегатів і т.д. Залежно від призначення машини, принципу її дії і конструкційних особливостей на її надійність більшою чи меншою мірою впливатимуть ті або інші чинники.

Використана література

1. ДСТУ 2860-94. Надійність техніки. – К.: Держстандарт України, 1994. – 36 с.

2. Ермолов Н.С.Кряжков В.М., Черкун В.Е. Основы надежности сельскохозяйственной техники. - М.: Колос, 1982. - 271 с.

3. Крыжков В.М. Надежность и качество сельскохозяйственной техники. — М: Агропромиздат, 1989. - 335с.

4. Надійність сільськогосподарської техніки С.Г.Гранкін, В.С.Малахов, М.І. Черновол, В.Ю. Черкун; За ред. В.Ю.Черкуна. - К.: Урожай, 1998. - 208с.

5. Прейсман В.И. Основы надежности сельскохозяйственной техники. - К.: Вища шк., 1988.-247с.

6. Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н. Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники. - М: Колос, 1978. - 248с.