П.К. Логинов, О.Ю. Ретюнский - Способы и технологические процессы восстановления изношенных деталей, страница 2

1.1). Припуске двигателя вал начинает вращаться имасло, подаваемое в узел трения маслянымнасосом, налипает на вал и перемещаетсявниз в клинообразный зазор, где начинаетРис. 1.1. Поперечный разрез уплотняться, причем чем выше вязкость имаслянистость масла, тем интенсивнее идетшейки коленчатого валаэтот процесс.Когда частота вращения достигнет определенного значения, уплотненный слой масла переместится под вал и приподнимет его. При дальнейшем увеличении частоты под валом стабилизируется так называемый масляный клин, а вал при работе находится как бы во взвешенномсостоянии.

Естественно, что износ при этом будет минимальный.Примечание. Теория «масляного клина» разработана русским профессором Жуковским.Таким образом, наиболее благоприятным против изнашивания является жидкостное трение, для получения которого необходимо соблюдение следующих условий: между валом и подшипником должен бытьнормальный зазор, достаточный для образования масляного клина;вязкость масла и подача масляного насоса должны соответствоватьопределенным значениям; масло должно подаваться в наименее нагруженную зону узла трения; частота вращения коленчатого вала должнабыть не ниже определенной нормы.Если частота вращения вала не достигла нужного значения (например, при частоте холостого хода двигателя), то масляный клин будет9неустойчивым, вал будет периодически касаться подшипника (наблюдается как бы подергивание двигателя) – такой вид трения называетсяполужидкостным.

При пуске же двигателя вал лежит на основанииподшипника, между ними находится лишь тончайший слой масла, поэтому в момент начала вращения вала износ будет максимальным. Такой вид трения, самый неблагоприятный, называется граничным.Особенно неблагоприятные условия эксплуатации в зимнее времягода, когда поступление масла в узлы трения еще более затруднено припуске холодного двигателя, что приводит к повышенному износу.

Одинпуск холодного двигателя при низких температурах, по данным исследований, равен по степени износа десяткам километров пробега в нормальных условиях.Трение в механизмах колесных тормозов и сцеплений в автомобилях, когда полностью отсутствует какая-либо смазка, называется сухим.В остальных узлах трения автомобиля, где не предусмотрен подводмасла под давлением, – между шестернями газораспределения, шестернями коробок перемены передач и главных передач, в различных шлицевых соединениях, в карданных и рулевых шарнирах и т.д.

– будетпроисходить граничное трение.1.2.2. ФИЗИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙПомимо сил трения, существенное влияние на изменение технического состояния автомобиля оказывают усталость и коррозия, которыеявляются как самостоятельными процессами старения, так и составляющими при изнашивании.Усталость – это процесс разрушения детали под действием многократно повторяющихся знакопеременных нагрузок, причем чем большеони превышают предел выносливости материала детали, тем интенсивнее идет процесс.

При этом большая часть разрушений связана с образованием усталостных трещин.Коррозия – процесс разрушения материалов вследствие физикохимического взаимодействия с внешней средой, поэтому коррозионныепоражения металлов и начинаются с поверхности, на границе металл–газовая (или жидкая) среда.1.2.3. ВИДЫ ИЗНАШИВАНИЯОсновой теории трения и износа деталей служит классификациявидов изнашивания для сопряженных пар трения (для случая тренияскольжения).10Различают три основных вида изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.Механическое изнашивание подразделяется на три вида: абразивное; вследствие пластических деформаций; при хрупком разрушении.Абразивное изнашивание возникает в результате режущего или царапающего действия твердых частиц, находящихся между поверхностями трения.

При этом абразивными частицами являются не толькочастицы кварца и других соединений, попадающие в узлы трения снаружи, но и частицы продуктов износа деталей и нагара, образующиесявнутри агрегатов автомобиля. Причем, когда твердые частицы взвешены в жидкости (масле), такое изнашивание называется гидроабразивным.Изнашивание вследствие пластических деформаций заключаетсяв перемещении поверхностных слоев детали в направлении скольженияпод действием значительных нагрузок и ведет к изменению размеров иформ без потери массы детали (например, деформирование круглых деталей с образованием эллипсообразной формы).Изнашивание при хрупком разрушении заключается в том, что поверхностный слой металла одной из сопряженных деталей под действием сил трения, пластической деформации и больших знакопеременныхнагрузок, приводящих к наклепу, уплотняется и становится чрезвычайно хрупким, что приводит к его разрушению путем выкрашивания отдельных частиц.Молекулярно-механическое изнашивание вызывается молекулярным взаимодействием между тесно сближенными поверхностями металлов, которое приводит к прочному «схватыванию» и «сращиванию»их в местах контакта, т.

е. происходит общеизвестный процесс диффузии. При значительных нагрузках и отсутствии масляной пленки междутрущимися поверхностями интенсивность этого процесса резко возрастает (происходит адгезионное изнашивание). При начале движения деталей происходит нарушение молекулярных связей с последующимиразличными видами разрушения поверхностей – происходит переносметалла с одной детали на другую.При высоких скоростях скольжения повышается температурныйрежим работы, и «схватывание» поверхностей вызывается уже простымналипанием и уносом частиц размягченного и даже иногда расплавленного металла.Коррозионно-механическое изнашивание происходит при сочетании коррозии и механического изнашивания, описанного выше.11Закономерность изнашивания сопряженных деталей. Чтобы лучшепонять закономерность изнашивания сопряженных деталей в зависимости от времени работы или от пробега автомобиля, рассмотрим идеализированный график (рис.

1.2) износа сопряженных деталей, напримершатунной или коренной шейки коленчатого вала и вкладышей подшипника.Рис. 1.2. График износа сопряженных деталей:А – зона приработки; Б – зона нормальной работы; В – зона прогрессирующегоизноса и аварийных поломок; Sн – нормальный (заводской зазор), необходимыйдля образования масляного клина; Sпр – зазор в конце приработки;Sпр.доп. – предельно допустимый зазорДля удобства рассмотрения и анализа состояния узла тренияпо времени работы к обычному графику износа детали (в данном случаешейки вала) снизу пристроим зеркальное изображение графика износаподшипника (в данном случае вкладышей подшипника), определимточки резкого изменения характера процесса изнашивания на обоихграфиках. Проведем через них вертикальные линии и получим три характерные зоны (области).

В зоне А наблюдается резкий подъем кривыхнарастания износа. Это связано с приработкой деталей. В этот периодработы большое количество микронеровностей деталей как бы сошлифовываются. При этом продукты износа в большом количестве попадают в масло, постоянно загрязняя его. Именно поэтому в периодобработки предусмотрена замена масла через короткий период3000–4000 км. Зону А принято называть зоной приработки.Зона Б характеризуется более плавным нарастанием износа.

Наклонкривых износа незначителен, что соответствует периоду нормальнойработы и называется областью допустимых износов. Следует сказать,что сопряженные детали ввиду конструктивных особенностей, специфических свойств материалов, из которых они изготовлены и т.

д., имеют различную интенсивность изнашивания и соответственно форму12кривых износа. Например, вкладыши коренных и шатунных подшипников, изготовленные из более мягкого, пористого материала, изнашиваются гораздо быстрее, чем шейки валов. Именно поэтому рекомендуется заменять вкладыши на пробеге в 70–80 тыс. км. Это позволяет значительно продлить срок работы дорогостоящих валов без ремонта.Конечные участки кривых характеризуют резкое нарастание износов и представляют собой зону прогрессирующего износа. В результатезначительного увеличения зазоров между сопряженными деталямиухудшаются условия смазки, (неустойчивый масляный клин), увеличиваются ударные нагрузки (сопровождаемые повышенным шумом приработе), резко увеличивается изнашивание деталей, а иногда это приводит к аварийным поломкам.

Поэтому зону В называют иногда зонойаварийных поломок.1.2.4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬИ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ С/Х ТЕХНИКИНадежность и долговечность мобильной с/х техники можно существенно повысить за счет усовершенствования конструкции как агрегатов и систем, так и всей техники в целом, а также качества материаловдеталей и технологии их производства и сборки. Большое влияние наинтенсивность изменения технического состояния оказывают и качество горючего, и смазочных материалов, и условия эксплуатации, включая качество вождения и квалификацию водителя, и правильную организацию и выполнение обслуживания и ремонта.Рассмотрим несколько примеров влияния вышеуказанных факторов.Новизна конструкции современной мобильной с/х техники, их агрегатов, узлов и систем, по сравнению с устаревшими моделями, позволяет порой в несколько раз повысить надежность и ресурс пробега.Это и широкое применение блоков цилиндров со сменными гильзами, ивнедрение в производство короткоходных двигателей со сниженнымидинамическими нагрузками, использование гасителей крутильных колебаний, внедрение закрытой системы вентиляции картера двигателя,позволяющее уменьшить разжижение масла и выброс в атмосферу углеводородов и одновременно повышающее экономичность двигателя.Внедрение всевозможных фильтров с повышенной степенью очистки позволяет снизить износы различных систем и деталей в 1,5–3раза.

Безотказность одной из важнейших систем автомобиля – тормозов– резко возрастает за счет использования раздельного привода и двухконтурных приводов.13Применение любых новых конструкторских решений в современных автомобилях – это постоянный прогресс, направленный на повышение надежности, безотказности и экономичности, уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, на удобство управления иуменьшение расходов на обслуживание и ремонт.Несомненно, что качество материала и технология производстватакже оказывают существенное влияние на уменьшение износа и повышение надежности автомобилей, что выражается в выборе для каждойконкретной детали оптимального материала и улучшении его физикохимических свойств с помощью самых современных способов, включаятермическую обработку, цементацию, закалку токами высокой частоты,хромирование и т.

д. Большой эффект дает использование легких сплавов на алюминиевой и магниевой основе. Это позволяет не только снизить массу, но и улучшить температурные режимы работы за счет высокой теплопроводности этих материалов, одновременно обладающих икоррозионной стойкостью (поршни, головки блока, картеры агрегатов ит. д.). Все шире внедряются детали из пластмассы, которые за счетхороших антифрикционных свойств могут работать практически безсмазки.Различные научные исследования и практика показали, что оченьрационально использование определенных сочетаний материалов деталей в сопряжениях. Так, например, в автомобильных конструкциях прекрасно сочетаются такие пары трения, как закаленная сталь и алюминиевый сплав, закаленная сталь и чугун, электролитический хром и чугун, чугун с алюминиевым сплавом.Но на долговечность пар трения одновременно оказывает большоевлияние качество и точность изготовления деталей, которые должныобеспечивать должный уровень прилегания рабочих поверхностей истабильность необходимых зазоров в сопряжении.