Передельные величины износа деталей
Величина износа, не нарушающая нормальную работу соединения, называется допустимой.
Износ, при котором дальнейшая работа узла или машины технически ненадежна или экономически нецелесообразна, называется предельным.
Изменение размеров деталей и их износ могут происходит по-разному. Как правило, одна из трущихся поверхностей изнашивается менее равномерно, чем другая; например, вкладыши подшипников изнашиваются менее равномерно, чем шейки валов. Неравномерному износу подвержены зубья звездочек и шестерён, зубья ковша экскаватора, шейки коленчатого вала двигателя и других деталей. В результате. износа снижается прочность деталей, изменяется характер посадки, происходит расстройство работы других деталей сопряжения или узла. Очевидно, момент выбраковки деталей должен соответствовать такой степени из- носа, которая является для них предельно допустимой.
Чаще всего предельные износы деталей устанавливают по следующим признакам:
- 1) снижению прочности детали при изменении ее размеров вследствие износа. По этому признаку, в частности, устанавливают предельный износ зубьев зубчатых колес;
- 2) изменению служебных свойств детали или узла. Например, при износе поршневых колец в двигателе внутреннего сгорания будет происходить повышенный прорыв газов в картер, увеличится расход масла, значит служебные свойства поршневых колец потеряны, и их необходимо заменить;
- 3) изменению посадки сопряжения, вызванному ростом зазора либо расстройством неподвижного соединения из-за уменьшения натяга вследствие смятия металла;
- 4) влиянию изношенных деталей на нормальную работу других деталей узла. Например, перекос валов, возникающий при большом износе подшипников зубчатого редуктора, нарушает правильность зацепления зубчатых колес, что .в свою очередь вызывает их ненормальный износ, а иногда и поломку;
- 5) снижению износостойкости деталей. Например, при износе поверхности цапфы вала, превышающем толщину цементированного слоя, его эксплуатация должна быть прекращена, так как после этого скорость изнашивания возрастает в несколько раз.
Величины предельных износов могут быть установлены по техническим условиям на контроль и сортировку деталей для их ремонта. Для многих строительных машин такие нормативы еще не разработаны, поэтому при установлении предельных износов пользуются следующими признаками потери работоспособности машины: изменением характера посадки между сопряженными деталями, появлением в механизмах машины дополнительных нагрузок, создающих возможность поломок, изменением качества получаемой продукции и производительности, трудностью за- пуска машины и другими показателями.
Предельные значения износа некоторых сопряженных деталей могут быть определены методами, приведенными ниже.
Для соединений типа вал — подшипник. Как указывалось ранее, жидкостное трение в подшипнике возможно только при условии, когда толщина смазочного слоя соответствует следующему равенству:
h=μnd2/18.36PSC.
Исследования трения в подшипниках показали, что наименьшая сила трения имеет место, когда толщина слоя смазки h в 4раза меньше зазора меньше зазора S, т. е. h= S/4. Это обстоятельство позволяет установить величину наивыгоднейшего зазора Sнаив. Подставляя последнее значение в формулу (1) и решая уравнение относительно Sнаив получаем:
Sнаив/4=μnd2/18.36hsНАИВC;
Sнаив=0.467d√μn/Р
Очевидно, что с ростом зазора толщина слоя смазки h, согласно равенству (1), будет уменьшаться, и в конце концов наступит такой момент, при котором поверхности вала и подшипника начнут касаться друг друга, т.е. произойдет нарушение жидкостного трения. Зазор, при котором произойдет нарушение жидкостного трения, и следует считать за предельный Sпред.
Таким образом:
При Sнаив h=Sнаив/4;
При Sпред h=δn+δn =δ, где δвδn- величины неровностей приработанных поверхностей валов и подшипников, а δ их сумма.
В зависимости от вида обработки δ=0,005/0,01мм.
После подстановки значения h при Sпред в равенство (1) получим
δ=μnd2/Sпред С.
Разделив равенство(5)на равенство(3), получим
4δ/Sнаив=Sнаив/Sпред
откуда
Sпред=S2наив/4δ
При указанных выше значениях δ можно определить, что значение предельного зазора не должно быть равно:
Sпред=(2-5)Sнаив
Неравномерный износ обычно испытывает одна из деталей соединения. Например, в соединении, приведенном на рис. вследствие неизменности направления приложенной силы подшипник претерпевает односторонний износ, вращающийся вал изнашивается равномерно.
При постоянной нагрузке износ подшипника будет сосредоточен лишь в области угла а, составляющего примерно 90 — 1200, В пределах этого угла износ будет неравномерным, увеличивающимся в направлении к точке А. Даже в условиях жидкостного трения в моменты пуска и остановки вала подшипник буде в большей мере срабатываться в нижней части. Этот процесс в конце концов приводит к тому, что вал вырабатывает в подшипнике гнездо в несколько меньшей кривизны по сравнению с собственной.
Таким образом в данном образе соединений одновременно с ростом зазором будет увеличиваться искажение геометрической формы подшипника его овализация.
Возрастающая овализация подшипника, измеряемая как наибольшая разность между двумя взаимно перпендикулярными диаметрами, изменит сечение серповидного слоя масла уменьшит гидродинамическое давление и , в конечном счёте приведёт к изменению вида трения. Этот износ, соответствующий прекращению жидкостного трения , и следует считать предельным.
По данным проф. И.В. Казарцева , состояния, соответствующее предельному искажению геометрической формы деталей, возникает тогда, когда точка А опустится на величину Y определяемую из уравнения
Y=0,5Sнач./2,5-έ.
- Y — предельная величина искажения формы неподвижной детали (разница в диаметрах для двух взаимно перпендикулярных направлений),мм;
- Sнач — зазор в соединении до износа, мм;
- έ — коэффициент, показывающий, во сколько раз вращающаяся деталь срабатывается быстрее, чем неподвижная.
За вращающуюся обычно принимают деталь, которая в процессе работы изнашивается равномерно. Например шатунные шейки коленчатого вала двигателя, нагруженными центробежными силами в результате износа изменяют геом. форму поэтому определяя έ, следует рассматривать вал как неподвижную деталь а подшипник как деталь подвижную анализ приведённые ниже формулы позволяет сделать следующие выводы
- выбраковка соединений по предельному искажению геом. Формы может иметь место только в том случае, когда износ вращающихся деталей по отношению к неподвижной будет менее чем 2,5.
- В новых или отремонтированных соединениях овализация неподвижной деталей должна быть меньше 0,2 величины начального зазора. Y=0,2Sнач.
- Во всех случаях овализация неподвижной детали не должна превышать величины Yмакс=Sмакс-Sнач
Не соблюдения этого условия может повлечь за собой заклинивания вала при подтяжки подшипников .
Для соединений типа плунжер – гильза. По мере износа соединений такого типа уменьшается плотность посадки, при этом возрастает утечка жидкости через зазоры. В этом случае предельный износ может быть определён непосредственным измерением зазором.
По данным К.П.Чудакова предельная величина радиального зазора для соединений такого типа определяется из следующей зависимости
S=2l3μ/Pt
- S- радиальный зазор в см .
- l- длинна поршня в см .
- μ- абсолютная вязкость в кгс сек /м2
- Р- давление в кгс / см2
- t- время хода плунжера при нагнетании в с.
- Предельные износы подшипников качения. Своевременная замена износившихся подшипников качения предупреждает аварию механизма .
Пригодность подшипников для дальнейшей эксплуатации определяется проверкой осевых и радиальных зазоров, образовавшихся в следствии износа колец шариков или роликов. Осевой люфт (в обе стороны) на наибольшем диаметре допускает
- для подшипников с наружным диаметром 60-100 мм – до 0,3 мм .
- для подшипников с наружными диаметром более 100 мм – до 0,4 мм
В результате этого шаг цепи становится больше шага звёздочки , и работа передач нарушается значительное увеличение шага может привести к возростанию нагрузки на зубья звёздочек и соскакиванию цепи.
Значение предельного увеличения шага цепей определяют по их относительному удлинению : Δt=((а1-а)/а)100
- а1-сумарная длина 35-50 звеньев изношеной цепи, измеренная в растянутом состоянии между центрами крайних шарниров.
- а – суммарная длина того же количества звеньев новой цепи.
- Для быстроходных и ответственных передач Δt= 12-18%
- Предельные износы зубчатых колёс .
В процесе износа зубчатых колёс изменяется толщина зуба и искажается его форма, что приводит к увеличению нагрузки на зубья при одновременном снижении их сопротивлению изгиба.
В связи с этим предельный износ зубьев стальных зубчатых колёс, работающих при окружных скоростях 3м/с, принимают равным 3-10% толщины зуба, измеряемой по начальной окружности .
На тихоходных стальных зубчатых колёс(меньше чем 3м/с) придельные износы можно принимать в размере 10-25% толщины зуба измеренной по хорде начальной окружности. Меньшее значение величин износа берутся при определении предельных износов зубьев в сильно нагруженных и реверсивных передачах при ударной нагрузке. Для чугунных зубчатых колес эти данные уменьшают на 40%.
Часто переключающиеся зубчатые колеса коробок скоростей изнашиваются не только по толщине, но и с торца зуба. Для таких зубчатых колес износ торца зуба допускается в пределах 12 — 15% его длины.
Износ зубьев цементированных шестерен определяется в зависимости от толщины слоя цементации. Предельная величина износа в этих передачах берется такой, при которой толщина слоя цементации на зубьях остается не менее 0,2 — 0,25 мм.
Предельные износы зубьев червячных передач составляют 8 — 10% для червяков и 10 — 12% для червячного колеса.
В шлицевых соединениях допускается увеличение бокового зазора, но не более 2 — 2,5% значения, указанного в чертежах.
|
Машина как дорогая женщина, требует особого внимания. Любит, чтобы за ней ухаживали, постоянно чистили и мыли и «не спускали с нее глаз». Подробнее... 
Как говорят водители, самое неприятное, что может случиться на дороге, оказывается не пробой колеса или разбитие стекла, а встреча с сотрудником... Подробнее...