Методическое пособие сборник лекций по программе курсов целевого назначения для слесарей выездных бригад БПО (по безопасной эксплуатации и ремонту основного и вспомогательного оборудования объектов МН) (стр. 34 )

Ремонт, связанный с заменой или разборкой агрегатов и сборочных единиц, производится преимущественно по результатам предварительной диагностики.

Износ деталей оборудования

Износ-изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) микрообъёмов поверхностного слоя изделия при трении.

Износ деталей оборудования зависит от условий трения, свойств материала и конструкции изделия. Износ можно рассматривать как механический процесс, осложнённый действием физических и химических факторов, вызывающих снижение прочности микрообъёмов поверхностного слоя. По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой различают износ: абразивный, кавитационный, эрозионный и др. Износ приводит к снижению функциональных качеств изделий и к потере их потребительской ценности. Увеличению износостойкости изделий способствуют как применение материалов с высокой износостойкостью, так и конструктивные решения, обеспечивающие компенсацию износа, резервирование износостойкости, общее улучшение условий трения (применение высококачественных смазочных материалов, защиты от абразивного воздействия и пр.).

В каждом механизме всегда есть два типа соединений деталей: неподвижные и подвижные. В новом оборудовании характер каждого сопряжения задается в виде определенной посадки. В подвижных сопряжениях посадка определяет свободу относительного перемещения деталей, а у неподвижных — прочность их взаимного соединения. Подвижные посадки характеризуются величиной зазора, а неподвижные — натягом. Следовательно, причину нарушения работоспособности деталей и механизмов оборудования нужно искать в нарушении работоспособности отдельных сопряжений, что вызывается превышением предельно допустимых зазоров в подвижных сопряжениях и нарушением прочности соединения деталей в неподвижных сопряжениях.

Если отдельные детали и механизмы перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям, то это означает, что в оборудовании появились неисправности, требуется ремонт. Заменяя по мере необходимости изношенные детали новыми или восстановленными, поддерживают работоспособность оборудования.

Одним из критериев необходимости ремонта сопряженных деталей является их предельный износ, при котором дальнейшая нормальная работа этих сопряжений невозможна.

Степень износа определяют с целью установления стоимости оборудования на какой-либо определенный момент. Кроме того, износ одних деталей часто влечет за собой повышенный износ сопряженных с ними. При износе возникают дополнительные динамические нагрузки, и прочность деталей уменьшается, что повышает вероятность неожиданных поломок и аварий.

Большинство деталей оборудования подвергается воздействию различных видов изнашивания. Преобладающим является механическое, которое подчиняется определенной закономерности. Изнашивание деталей может быть естественным и форсированным. Естественное изнашивание получается в результате старения оборудования (в связи с этим происходит изменение физико-механических свойств металла и трения, нарушение зазоров в сопрягаемых поверхностях деталей), различных тепловых и химических воздействий среды. Такое изнашивание имеет закономерный характер. На рисунке 22.2 процесс изнашивания деталей представлен графически. По горизонтальной оси откладывается время работы детали в часах, а по вертикальной — износ детали в микронах. Кривая изнашивания имеет участок ОА (период приработки детали), участок АВ (период нормального естественного изнашивания) и участок ВС (период форсированного изнашивания детали).

В течение первого периода эксплуатации оборудования — периода приработки сопряженных деталей — изнашивание трущихся поверхностей происходит интенсивно. За некоторое время t1 трущиеся поверхности деталей подготавливаются к восприятию эксплуатационных нагрузок. Новые детали имеют поверхности со значительными неровностями, а следовательно, и небольшую площадь соприкосновения. По мере приработки эти неровности сглаживаются, фактическая площадь контакта увеличивается и скорость изнашивания уменьшается.

В процессе приработки деталей режим работы оборудования должен быть значительно облегчен, иначе большое тепловыделение в зонах трения может привести к сплавлению и отрыву частиц металла сопряженных поверхностей. При этом смазка разжижается и обильно загрязняется металлической пылью.

К концу приработки скорость нарастания износа уменьшается, приближаясь к некоторой постоянной величине, и наступает период нормального изнашивания.

На участке АВ износ продолжается, но интенсивность его при нормальных условиях работы сопряжения незначительна. Отрезок времени t2 соответствует большей части работы механизма, когда износ нарастает равномерно, почти по прямой линии.

По мере изнашивания деталей зазоры в подвижных сопряжениях увеличиваются, вызывая дополнительные динамические нагрузки и ухудшение условий смазывания трущихся поверхностей. После достижения некоторой величины износа (участок кривой от точки В и далее) скорость изнашивания резко увеличивается, и наступает третий период работы сопряженных деталей, характеризующийся резким увеличением износа и недопустимым увеличением зазора в сопряжениях. В этот период изменяются геометрическая форма деталей и условия работы поверхностей трения. При этом жидкостное трение может перейти в пограничные области и вызвать выплавление антифрикционного сплава у подшипников, образование задиров на трущихся поверхностях и т. д., поэтому дальнейшая эксплуатация деталей нежелательна.

Такой износ, при котором эксплуатация детали делается невозможной или недопустимой, называется предельным.

Предельный износ деталей — это достижение таких размеров и состояния, при которых нормальная работа сопряженных деталей невозможна, так как может привести к аварии, т. е. деталь выработала ресурс.

Допустимыми называются размеры и другие характеристики детали, при которых деталь может быть использована в оборудовании без ремонта. Их определяют исходя из предельных размеров износа деталей.

Большинство оборудования работает в тяжелых условиях на открытом воздухе, подвергаясь воздействию атмосферных осадков, частиц пыли и грунта, а также значительным перегрузкам. Эти условия являются причинами постоянного изменения технического состояния оборудования и появления в них различных неисправностей.

Неисправности деталей оборудования выражаются в изменении их первоначальных форм, размеров, массы, структуры материала и его механических свойств, а также в изменении качества поверхности и в нарушении взаимного расположения деталей.

Основные факторы, определяющие скорость изнашивания оборудования, можно свести в три группы: конструктивные, технологические и эксплуатационные.

К конструктивным факторам относятся: размер и форма, начальные зазоры и посадки сопряженных деталей, обеспечивающие наименьший их износ; конструкция оборудования - соответствие геометрических форм и размеров деталей действующим нагрузкам и характеру приложения нагрузки (удары, вибрация), периодичности действия нагрузки, а также взаимодействия деталей - вид трения, скорость скольжения, смазка, поверхностные пленки, абразивы (твердость абразива, форма и размеры частиц); конструкции, обеспечивающие наивыгоднейший тепловой режим при работе сопряженных деталей; выбор материалов для изготовления сопряженных деталей и соответствие их параметров требуемой структуре и твердости, чистоте обработки материала; легкость доступа для технического обслуживания и смены сборочных единиц и деталей при ремонте и т. п.

К технологическим факторам относятся: качество материалов, фактически используемых при изготовлении деталей; механическая и термическая обработка деталей.

К эксплуатационным факторам относятся: режим работы оборудования, определяющий рабочие скорости и давление в сопряженных деталях, а также продолжительность их взаимодействия; режим работы оборудования по времени, в частности, характер чередования запусков и остановок; температура в зоне работы оборудования и ее сопряженных деталей; условия эксплуатации.

Перечисленные факторы при правильном их учете и использовании в процессе конструирования, изготовления и эксплуатации оборудования могут снизить изнашивание ее деталей, повысить надежность и долговечность.

Для лиц, эксплуатирующих оборудование, важно знать влияние эксплуатационных факторов на техническое состояние оборудования и их работоспособность.

Основная причина неисправностей механизмов - это износ сопрягаемых деталей. Процесс изнашивания сопровождается в основном изменением размеров и формы деталей, возникновением дополнительных динамических нагрузок и вибраций, усталостью рабочих поверхностей и концентрацией напряжений, вызванных нарушением правильного положения деталей в сборочных единицах.

Нарушение взаимного расположения деталей проявляется в отсутствии центровки, соосности, параллельности и перпендикулярности осей и валов. Неисправности сопряжений в большинстве случаев происходят из-за нарушения посадок, регулировки и ослабления креплений. В подвижных соединениях нарушение посадок приводит к увеличению зазоров и появлению динамических нагрузок (ударов). Ослабление креплений приводит к увеличению динамических нагрузок, потере жесткости или к нарушению герметичности сопряжений.

Особенно большое значение имеют допускаемые в процессе эксплуатации отклонения от оптимального режима работы, в результате чего увеличиваются предусмотренные конструкцией оборудования давление и скорости в сочленениях оборудования, что ведет к усиленному износу и поломкам. Оборудование работать в напряженных условиях, а тем более при перегрузках, не должно, так как это ведет к ненормальной работе двигателя, трансмиссии и ходовых частей.

Ремонт резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений

Ремонт резьбовых соединений. Деталями резьбового соединения могут быть шпильки, болты, гайки или винты. Сломанные шпильки можно вывернуть при помощи ключей, соблюдая все меры предосторожности. Если невозможно воспользоваться ключом, то в шпильке сверлят отверстие, в которое забивают квадратный или зубчатый бор, и при помощи его шпильку вывинчивают.

Для этой же цели пользуются экстрактором, завинчивая его в отверстие сломавшейся шпильки; возможно также приваривание гайки. Из алюминиевого корпуса шпильку можно вытравить раствором азотной кислоты, предварительно высверлив внутреннюю часть ее, однако так, чтобы не повредить резьбу корпуса. Для ускорения процесса в раствор кислоты, налитой в гнездо шпильки, опускают кусочек железной (вязальной) проволоки. Через каждые 5—10 мин использованную кислоту надо удалять из гнезда шпильки пипеткой и наполнять гнездо свежей кислотой. Процесс травления длится несколько часов.