Методические указания к лабораторным работам: «Определение полного ресурса сопряжения и допустимых размеров сопрягаемых деталей », «Прогнозирование остаточного ресурса деталей и сопряжений в процессе устранения эксплуатационных отказов»

Вятская государственная сельскохозяйственная академия

Инженерный факультет

Кафедра ремонта машин

Методические указания к лабораторным  работам:

«Определение полного ресурса сопряжения и допустимых размеров сопрягаемых деталей », «Прогнозирование остаточного ресурса деталей и сопряжений в процессе устранения эксплуатационных отказов» 

2003 г.

1. Предельное и допустимое состояние деталей и сопряжений.

Работа деталей в сопряжениях машин сопровождается неизбежным во времени процессом изнашивания трущихся поверхностей. Этот процесс большинство исследователей представляет в виде классической кривой износа, представленной на рис 1.

Рис. 1 Классическая кривая износа детали.

И – износ детали;

Н – наработка детали;

Т_дп – полный ресурс детали;

Т_мр – межремонтный ресурс детали;

И_нач – износ детали в период приработки;

И_д – допустимый износ детали;

И_пр – предельный износ детали;

оа – зона приработки;

аб – зона нормальной эксплуатации детали;

бб¢ - зона аварийного износа детали;

Применительно к различным деталям машин эта кривая в некоторых случаях нуждается в корректировке. Так у некоторых деталей в сопряжениях полностью отсутствует зона приработки оа (сальники, подшипники качения пластмассовые детали) у других износ в период приработки настолько незначителен, что им можно пренебречь.

У многих трущихся деталей отсутствует зона форсированного износа бб¢, так как эти детали выбраковывают не по величине их износа, а по другим косвенным признакам. Например, ресурс деталей цилиндро-поршневой группы двигателей ограничивается  предельной величиной расхода картерного масла, а детали кривошипно-шатунного механизма падением давления в системе смазки ниже предельного по ТУ и т.д. (рис. 2)

Зона нормальной эксплуатации детали, представлена на рис. 1 отрезком аб, также весьма условна.

В настоящее время отсутствуют практически приемлемые безразборные методы измерения величины износа деталей и скорости их изнашивания на различных участках наработки машин. В связи с этим принято считать, что величина износа пропорциональна наработке машины и подчиняется закономерности:

И=к × Н^a             (1)

где     Н – наработка машины в соответствующих единицах;

            к – коэффициент пропорциональности;

            a - степенной показатель, определяющий характер изменений

                  скорости изнашивания.

Из уравнения 1 следует, что величина износа прямо пропорциональна наработке машины только в случае a=1. Если a больше или меньше единицы, кривая износа будет монотонно возрастающей (при a>1) или монотонно убывающей (при a<1). Коэффициент a будет постоянным на протяжении всей зоны нормальной эксплуатации, только в случае стендовых испытаний на постоянное решение.

Как видно из рис.1 и 2 предельное состояние наступает, а ресурс детали или сопряжения ограничивается при величине износа, равном соответственно предельному износу И_пр или предельному зазору S_пр.

Рис. 2 Закономерность изнашивания сопряжения.

Предельные износы и зазоры, ограничивающие возможность дальнейшей эксплуатации деталей и сопряжений, определяются на основании износных испытаний и наблюдений за машинами в условиях хозяйственной эксплуатации. Эти предельные значения, практически по всем маркам машин, приведены в альбомах технических условий на дефектовку деталей и сопряжений.

На основании вышеизложенного можно дать следующее определение понятиям предельный износ и зазор.

Предельным износом И_пр и зазором S_пр называют такие их значения, при которых наступает предельное состояние детали или сопряжения и исчерпывается их полный ресурс Т_п.

Предельные износы или зазоры служат надежным ориентиром для выбраковки или определения остаточного ресурса деталей и сопряжений непосредственно в хозяйствах в процессе рядовой эксплуатации машины.

При капитальном ремонте машин на специализированных предприятиях, выбраковка деталей и сопряжений производится не по предельным значениям износов и зазоров И_пр и S_пр, а по допустимым при ремонте значениям И_д и S_д, которые также приведены в технических условиях на дефектовку деталей.

Допустимые при ремонте износы и зазоры определяются с таким расчетом, чтобы при этом остаточный ресурс детали или сопряжения был не меньше межремонтного ресурса Т_мр, установленного для данного агрегата или машины в целом.

Наличие в технических условиях количественных значений допустимых при ремонте износов и зазоров значительно облегчает работу дефектовщика. Без каких либо расчетов остаточного ресурса он на основе технических условий производит дефектовку: если измеренный износ детали И_изм или зазор в сопряжении S_изм меньше указанных в технических условиях значений И_д и S_д, дефектовщик отправляет эту деталь, сопряжение в комплектовку как годные для установки на машину и наоборот, если И_изм и S_изм, больше И_д и S_д, отправляет их для восстановления в утиль.

Таким образом, допустимые при ремонте износы и зазоры используются как выбраковочные показатели на ремонтных предприятиях при капитальном ремонте машин, когда наряду с восстановлением работоспособности машин (агрегатов) восстанавливают их остаточный ресурс.

Допустимым при ремонте износом И_д или зазором S_д называют такой, при котором остаточный ресурс детали или сопряжения равен установленому межремонтному ресурсу Т_мр для данной машины или агрегата.

В соответствие с расчетными схемами предоставленными на рис. 1и 2 допустимые при ремонте износы и зазоры рассчитываются по уравнениям:

И_д =И_пр-Т_мр             (2)

S_д=И¢_д+И²_д+S_нач         (3)

Где     – средняя скорость изнашивания детали или сопряжения в