отчет по практике. Отчет по технической практике студента чмк по специальности 150411 "Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования"
 Скачать 294.73 Kb.
|
|
Специальная часть. 2.1 Износ деталей мостового крана. 2.1.1 Виды и характер износа деталей. При работе машин в местах сопряжения движущихся деталей под действие сил трения одновременно протекают два процесса: потеря энергии и износ трущихся поверхностей. Детали и механизмы электромостовых кранов испытывают динамические и статические нагрузки. Большинство деталей подвержено механическому износу. Самым распространённым является абразивный износ. При этом на поверхностях деталей образуются местные пластические деформации, царапины, задиры, происходит резание поверхностей трения со снятием микростружки, интенсивное истирание и изнашивание поверхностей (все узлы трения при попадании в них твердых абразивных частиц. Самое распространенное сопряжение - вал – подшипник). На шейках валов образуются задиры; цилиндрические шейки становятся конусными или бочкообразными. Отклонения от круглости приобретают также отверстия подшипников скольжения и втулок. Взаимодействие поверхностей деталей без относительного перемещения вызывает смятие металла, что характерно для шпоночных, шлицевых и резьбовых соединений. Схватыванию 1 рода, в большинстве случаев истиранию и вырыванию, подвержены зубчатые передачи, подшипники скольжения при малых или неполных оборотах и при недостаточной смазке, пальцы различных механизмов (в особенности пальцы тормозов типа ТКГ). Во время работы многие детали подвергаются длительному воздействию переменных динамических нагрузок, которые отрицательно влияют на прочностные свойства (приводят к накоплению усталости материала детали и его разрушению). Усталостному износу подвержены пром.валы, зубья зубчатых колес, пружины, подшипники металлоконструкции кранов. Одной из разновидностей усталостного износа является осповидный износ, вызываемый наличием периодически изменяющихся нагрузок. (это процесс интенсивного разрушения поверхностей при трении качения). Осповидному износу подвержены главным образом зубчатые передачи и подшипники качения. Вследствие усталости материала валы становятся изогнутыми, скрученными, изломанными. В зубчатых передачах наиболее часто изнашиваются зубья: образуются задиры, зубья изменяют свою форму, размеры и выламываются. Поломка зубьев, появление трещин в ободе и ступице зубчатых колес, износ посадочных отверстий и шпонок происходят по трем основным причинам: перегрузка зубчатой передачи; попадание в нее посторонних тел; неправильная сборка (например, крепление зубчатых колес на валу с перекосом осей). В резьбовых соединениях наиболее часто изнашивается профиль резьбы, в результате в них увеличивается зазор. Износ резьбовых соединений — результат недостаточной или, наоборот, чрезмерной затяжки винтов и гаек. Особенно интенсивен износ, если работающее соединение воспринимает большие или знакопеременные нагрузки: болты и винты растягиваются, шаг резьбы и ее профиль искажаются, гайка начинает «заедать». В этих случаях возможны аварийные поломки деталей соединения. 2.1.2 Признаки износа. Признаками износа являются вибрация, шум, истирание поверхностей деталей, появление на их поверхностях разрушений, нагрев, увеличение или появление зазоров. Шум в зубчатых передачах — признак износа профиля зубьев. Глухие и резкие толчки ощущаются каждый раз, когда меняется направление вращения или прямолинейного движения в случаях износа деталей шпоночных и шлицевых соединений. Об износе деталей часто судят по появившимся на них царапинам, бороздкам и забоинам, а также по изменению их формы. Детали, работающие со значительными знакопеременными нагрузками, осматривают через увеличительное стекло (лупу), проверяя, нет ли у них мелких трещин, которые могут послужить в дальнейшем причиной поломки. В некоторых случаях проверку осуществляют с помощью молотка: дребезжащий звук при обстукивании детали молотком свидетельствует о наличии в ней значительных трещин. О работе сборочных единиц с подшипниками качения можно судить по характеру издаваемого ими шума. Лучше всего выполнять такую проверку специальным прибором — стетоскопом. При нормальной работе слышен слабый шум — равномерное тонкое жужжание; если работа подшипников нарушена, возникают сильные шумы. Свист или резкий (звенящий) шум указывает на отсутствие в подшипнике смазки либо на защемление шариков или роликов между беговыми дорожками внутреннего и наружного колец. Гремящий шум (частые, звонкие стуки) означает, что на шариках, роликах, кольцах появились язвины либо в подшипник попала абразивная пыль или грязь. Глухие удары сигнализируют об ослаблении посадки подшипника на валу и в корпусе. Работу подшипника можно проверять и по нагреву, определяемому на ощупь наружной стороной кисти руки, которая безболезненно выдерживает температуру до 60 °С. Так, например, определяют повышенный нагрев подшипников, который может быть следствием защемления шариков или роликов между беговыми дорожками в результате отклонения от соосности опор, а также возникать из-за отсутствия смазки (особенно в тех случаях, когда вал вращается с большой частотой). Значительный нагрев вызывает ускоренный износ подшипников. Тугое проворачивание вала свидетельствует об отсутствии соосности между ним и подшипником или о чрезмерно тугой посадке подшипника на валу или в корпусе. 2.1.3 Особенности выбора материалов при ремонте. Одним из критериев выбора материалов для изготовления новых деталей при ремонте является износостойкость, которая в основном определяется твердостью. Если твердость материала сопрягаемых деталей выше твердости абразива, то износ мал. Износостойкость может достигаться и таким образом: одну деталь (например, вал) выполняют из материала высокой твердости, а другую (подшипник скольжения) — из мягкого антифрикционного (бронзы, баббита, металлокерамики и др.). В зависимости от условий эксплуатации и требований, предъявляемых к деталям, выбирают материал для изготовления последних. Пром.валы, работающие в подшипниках скольжения, изготавливают из стали 45, 45Х, 40Х, 40ХН и улучшают термообработкой до НКС 23... 27. Ходовые винты (средние и легкие) токарных станков должны обладать высокой износостойкостью и минимально деформироваться. Их изготовляют из стали 45, подвергая сначала предварительному, а затем вторичному отжигу после обдирки Червяки, работающие на средних скоростях, выполняют из стали 45 и закаливают с отпуском до НК.С 23... 30. Восстановление деталей проводят согласно технической документации с максимальным приближением к первоначальному проекту. 2.1.4 Основные факторы, увеличивающие продолжительность работы оборудования. Долговечность и бесперебойная работа оборудования обеспечиваются прежде всего соблюдением правил его эксплуатации, которые сводятся в основном к следующему: - оборудование должно использоваться в соответствии с ПТЭ и техническими характеристиками; чистку механизмов и деталей следует выполнять, строго придерживаясь соответствующих инструкций; - для смазки деталей и сборочных единиц нужно применять масла установленных марок и производить смазывание в сроки, указанные в карте смазки; - необходимо тщательно и своевременно проводить оперативное и планово-профилактическое ремонтное обслуживание, технические осмотры и ремонт. Срок службы деталей значительно увеличивается при уменьшении трения в механизмах оборудования, поэтому необходимо: - добиваться требуемой шероховатости обработки рабочих поверхностей у восстановленных после износа, а также изготовленных заново деталей; - наносить износостойкие покрытия на поверхности как восстановленных, так и новых деталей; - повышать твердость рабочих поверхностей деталей упрочнением их различными способами; - своевременно обеспечивать надлежащую подачу смазки к трущимся поверхностям; - защищать ограждениями, щитками, кожухами и другими устройствами рабочие поверхности сопрягаемых деталей от попадания на них пыли, стружки и других загрязнений. 2.2 Пути и средства повышения долговечности оборудования. При разработке схем важнейшими, с точки зрения надежности и долговечности, являются требования простоты и рациональной компоновки основных узлов, технологичности и ремонтопригодности конструкции. Разрабатываемая конструкция должна отвечать требованиям технической эстетики и быть удобной в эксплуатации. При разработке мероприятий по обеспечению прочности необходимо иметь в виду, что эта проблема имеет два аспекта: объемный и поверхностный. Вопросы объемной прочности разработаны достаточно полно. Изучены физические механизмы процессов хрупкого, вязкого, усталостного разрушения и ползучести, предложены инженерные методы расчета деталей машин на прочность. Однако обеспечение объемной прочности не гарантирует поверхностную прочность деталей. Физические механизмы процессов поверхностного разрушения деталей машин при изнашивании, эрозии и коррозии коренным образом отличаются от объемных. Это вызывает основные трудности при выборе материалов и их сочетаний в узлах машин. Технологические средства повышения долговечности и эксплуатационной надежности машин В процессах изнашивания, усталостного, коррозионногo, эрозионного и кавитационного разрушений важную роль играют состояние и свойства тонкого поверхностного слоя деталей машин, от которых зависит характер образующихся вторичных структур и развитие явления структурной приспособляемости материалов в процессе эксплуатации. Формирование этого слоя происходит при окончательной обработке деталей. В настоящее время разработано много способов изменения состояния, структуры и свойств тонкого поверхностного слоя деталей машин. Применение их с учетом конкретных условий работы позволяет формировать поверхностный слой деталей с наперед заданными свойствами, в результате чего значительно повышается надежность и долговечность машин. Прочность, износостойкость, стойкость против усталости и коррозии и другие свойства деталей машин, обусловливающие определенный уровень долговечности и эксплуатационной надежности машин в целом, зависят не только от химического состава сплавов, применяемых для изготовления деталей, но в большей мере от технологии производства этих сплавов, изготовления заготовок и окончательной обработки деталей. Физико-механические свойства металла в первую очередь определяются факторами, связанными с процессом изготовления этого металла. Технология каждого способа плавки стали имеет свои особенности. Поэтому структура стали, наличие различных дефектов в ней, а также наличие вредных примесей, их природа и качество зависят от способа плавки. В машиностроении применяют стали, полученные при различных способах плавок (в конвертерах, мартеновских печах, электропечах), а также стали, подверженные различным видам вторичной переплавки (электрошлаковой, вакуумно-дуговой и вакуумно-индукционной). Среди них наиболее высокими эксплуатационными свойствами обладают стали, подверженные вторичной переплавке, и, особенно, вакуумной, главным образом потому, что они содержат значительно меньшее количество растворенного кислорода, азота, водорода, продуктов взаимодействия этих газов с компонентами стали и неметаллических включений, отрицательно влияющих на физико-механические ее свойства. Свойства сталей и сплавов зависят от процессов раскисления, разливки и условий кристаллизации металла в изложницах. От этих процессов зависят качество слитков и возможность появления дефектов в них. К дефектам слитка следует отнести: дендритную или зональную ликвацию (химическая неоднородность); усадочную рыхлость, центральную или общую пористость, газовые пузыри, межкристаллитные трещины (паучки); внутренние разрывы, трещины, равнины; неметаллические включения; шиферность и флокены в изломе; поверхностные дефекты (волосовины, завороты, плены, заливы, раковины и т. д.). Наиболее распространенными способами производства заготовок деталей машин являются литье и обработка металлов давлением. Физико-механические свойства металла заготовок при литье зависят, главным образом, от условий и скорости кристаллизации металла в форме, наличия модификаторов в металле, состава окружающей газовой среды. Вакуумирование металла при плавке и разливке его в формы значительно улучшает свойства получаемых заготовок. Расположение волокон в заготовках должно в известной степени повторять конфигурацию изделия и не перерезываться стенками детали. Таким образом, при ковке или горячей штамповке для обеспечения высоких свойств металла деталей следует стремиться получить такое расположение волокон, чтобы возникающие при эксплуатации напряжения совпадали с направлениями, в которых металл обладает максимальными прочностными свойствами. Это может быть достигнуто при правильном проектировании технологии горячей обработки металлов давлением с учетом последующей механической обработки. Особенно чувствительными к направлению волокон в деталях являются ударная вязкость, относительное удлинение, относительное сужение, усталостная прочность, истинное сопротивление отрыву. Предел прочности, предел текучести и твердость практически изотропны. Степень анизотропности зависит также от способа выплавки металла. Например, анизотропность механических свойств основной электростали почти в два раза меньше, чем основной мартеновской стали. Есть основания предполагать, что наименьшей анизотропностью обладают стали, полученные с помощью вакуумной плавки, а наибольшей анизотропностью (до 60 %) – закаленные инструментальные стали, отличающиеся наличием карбидной полосчатости. Опыт производства и эксплуатации машин показал, что в значительной степени долговечность и эксплуатационная надежность зависят от состояния и физико-механических свойств тончайших поверхностных слоев деталей, где зарождаются и развиваются процессы износа и повреждаемости усталостного и коррозионного разрушения. В связи с этим чрезвычайно важное значение приобретает окончательная обработка деталей, в результате которой формируется поверхностный слой деталей машин. В настоящее время разработано много технологических методов, позволяющих изменять строение и свойства поверхностных слоев металла в нужном направлении или создавать слои с заданными свойствами. Применение этих методов позволяет повышать износостойкость, стойкость против усталости и коррозии и другие эксплуатационные свойства деталей. Эксплуатационные средства повышения надежности и долговечности машин Надежность машин в эксплуатации может быть обеспечена в результате решения двух основных задач: первая состоит в выборе допустимых для данной системы характеристик нагружения и среды; вторая – в назначении оптимальных регламентов эксплуатации и в достижении высокого качества технического обслуживания и ремонта. Часто первая задача предусматривает выбор оптимального типоразмера машины, обеспечивающего требуемые показатели надежности при заданных характеристиках нагружения и среды (повторности включений и выключений, характера изменения нагрузки, динамических характеристик привода и технологического процесса, температуры, агрессивности среды, наличия абразивов и т. п.). Эффективность решения этой задачи зависит от степени достоверности методов прогнозирования надежности при переменных воздействиях и совершенства методов и средств технической диагностики в процессе эксплуатации. Вторая задача включает выбор оптимальной системы обслуживания, в частности, технических уходов, ремонтов, транспортирования и хранения; разработку системы контроля, технической диагностики, сбора и обработки информации о качестве функционирования изделий в процессе эксплуатации; принятие оптимальных с точки зрения технико-экономических критериев различных этапов эксплуатации машин; повышение качества машин при восстановлении 2.2.1 Значение режима смазывания для увеличения долговечности оборудования. Смазанные поверхности во время работы разделяются слоем смазочного материала, в результате этого мельчайшие неровности (шероховатость), которые имеются на этих поверхностях, не соприкасаются между собой. Уменьшению трения благоприятствует подвижность смазки. Наконец, смазка хорошо отводит тепло и уносит частицы металла, обладающие абразивным (истирающим) свойством, и предохраняет детали от коррозии. Когда поверхности двух сопрягаемых деталей полностью разделены слоем смазки и нагрузка воспринимается смазочной пленкой, имеет место так называемое жидкостное трение. Коэффициент жидкостного трения равен 0,001—0,008. Для сравнения укажем, что коэффициент трения подшипников качения колеблется от 0,002 до 0,02. Возникновение жидкостного трения зависит от величины относительной скорости трущихся поверхностей, способа подачи смазки, вязкости ее. При бесконечно большом числе оборотов ось цапфы совпадает с осью подшипника, а толщина масляного клина достигает максимальной величины, способствуя жидкостному трению. Полужидкостное трение происходит в том случае, когда большая часть сопряженных поверхностей разделена слоем смазки, но отдельные элементы поверхностей соприкасаются. Коэффициент трения при этом равен 0,008-0,08. При полужидкостном трении работают тяжело нагруженные валы с частотой вращения до 400 об/мин и детали, совершающие качательное и возвратно-поступательное движение. Когда скользящие поверхности разделены очень тонким слоем смазки толщиной всего в несколько молекул, то трение между поверхностями называется граничным. Граничное трение характеризуется особым физико-химическим взаимодействием смазки с поверхностью трения. Характер износа при граничном трении зависит в основном от величины нагрузки и температуры. В нормальных условиях износ происходит также, как при полужидкостном трении. Сухое трение возникает при отсутствии смазки между скользящими поверхностями, когда очень трудно или невозможно подвести смазку или сопряжение работает при высоких температурах (свыше 300° С). Коэффициент сухого трения 0,1-0,8. Коэффициент сухого трения и величину износа можно значительно снизить путем правильного подбора материала сопряженных деталей, нанесением защитных пленок и термической обработкой поверхностей. Если слой смазки между двумя трущимися поверхностями разделяет их лишь частично, то имеет место полусухое трение. |