автослесарное дело. Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
Рис. 138. Изменение работоспособности во времени Работоспособность на графике может оцениваться лю- бым из основных паспортных данных, например, мощнос- тью двигателя N кВт, частотой вращения n об/мин и др. Уча- сток 1 — 2 характеризует работу автомобиля в период прира- ботки, нагрузка на все узлы в этот момент должна быть не- сколько ниже рабочей, что способствует сглаживанию не- ровностей поверхностных слоев и формированию износо- 289 стойкого слоя с определенными физико-механическими про- тивоизносными свойствами. Участок 2 — 3 показывает постепенный переход маши- ны на нормальные паспортные режимы работы, характери- зуемые отрезком времени 3 — 4. Систематическое и своевременное проведение техничес- кого обслуживания и мелких ремонтов в процессе эксплуа- тации автомобиля обеспечивают в течение длительного вре- мени нормальную работоспособность в соответствии с пас- портными режимами. Однако вследствие механических, химических, электро- химических и электрических воздействий происходит потеря работоспособности (участок 4 — 5) и ее восстановление за счет технического обслуживания и мелкого ремонта становится невозможным, возникает необходимость остановки машины на первый капитальный ремонт (точка 5). Правильное и сво- евременное определение этого момента очень важно, так как дальнейшая эксплуатация по истечении времени Т 1и вызыва- ет резкое катастрофическое падение работоспособности (т. 5’). После проведения первого капитального ремонта цикл изменения работоспособности повторяется, что видно из приведенного графика (участки 5 — 6, 6 — 7, 7 — 8, 8 — 9). Число капитальных ремонтов определяется конструкцией автомобиля и задается нормативными данными. Работоспособность машин снижается чаще всего из-за увеличения зазоров, изменения размеров деталей, качества и свойств металла трущихся поверхностей деталей. Постепенное изменение размеров, формы и свойств по- верхностных слоев материала детали при трении называется изнашиванием, результат процесса изнашивания есть износ, в процессе эксплуатации различают износ нормальный и аварийный. Нормальный износ имеет место при соблюдении всех параметров режима работы автомобиля. Динамика нараста- ния износа во времени приводится на рис. 139. 290 Рис. 139. Динамика изменения износа во времени На оси времени можно выделить три периода: I — период приработки; II — период нормального износа; III — период аварийного (катастрофического) износа. Резкое увеличение скорости износа во время приработки связывается со сглаживанием неровностей трущихся повер- хностей после механической обработки и образованием оп- ределенного микрорельефа поверхностного слоя. На втором периоде эксплуатации после формирования микрорельефа на поверхности трения скорость изнашивания деталей стабили- зируется, и этот период характеризует нормальную работу узлов автомобиля. При длительной эксплуатации автомобиля величина из- носа растет и через определенное время Т и приобретает ава- рийное критическое значение. Дальнейшая эксплуатация ав- томобиля должна быть прекращена, так как в результате ава- рийного износа резко увеличиваются зазоры в сопряжениях, появляются удары, стуки, которые вызывают разрушение отдельных частей и узлов, и их последующий ремонт стано- вится невозможным. 291 Данный характер изнашивания справедлив почти для всех видов физического износа. Под физическим износом понимают изменения формы, размеров деталей, устанавливаемые визуально или путем измерений при проведении технического обслуживания и ремонта. Другим видом изнашивания может быть моральный из- нос, который определяется отставанием оборудования от уровня новой передовой техники и технологии. Признаками морального износа являются низкие работоспособность, эк- сплуатационные и потребительские свойства машин, обыч- но они подлежат замене новыми конструкциями или марка- ми, если отсутствует возможность их модернизации. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дать понятие работоспособности. 2. Как изменяется работоспособность машины во времени? 3. По каким признакам необходимо остановить автомобиль на ремонт ? 4. Как изменяется скорость изнашивания во времени? 5. Дать понятия физического и морального износа. БЕЗОТКАЗНОСТЬ Безотказность — свойство изделия сохранять работоспо- собность в течение периода наработки без вынужденных пе- рерывов. Наработка на отказ — время работы до первого отказа. Под отказом понимают событие, после которого машина полностью или частично утрачивает свои функции. По свое- му характеру отказы делят на постепенные и случайные. Постепенным называется отказ, который может быть предсказан в процессе эксплуатации автомобиля. Сюда от- носятся забивка фильтров, износ шеек коленчатого вала, 292 износ тормозных накладок и т. д., ориентировочное время работы которых обычно известно. Устранение таких отказов производится при планируемых техническом обслуживании или ремонте машин. Случайным называется отказ, характер и причина появ- ления которого неизвестны, такие отказы прогнозируются на основании теории вероятности и обычно учитываются временем на гарантийный ремонт. Устранение случайных отказов производится заводом-изготовителем, если отказ произошел во время гарантийного срока. Длительность га- рантийного срока определяется наработкой на отказ и для различных агрегатов она разная. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дать понятие безотказности. 2. Пояснить сущность случайных и постепенных отказов. РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ Ремонтопригодность — свойство изделия, заключающе- гося в его приспособленности к предупреждению, обнару- жению и устранению неплановых отказов или неисправнос- тей путем проведения технического обслуживания или ре- монта. Расположение узлов на агрегатах и агрегатов на авто- мобиле должно обеспечивать свободный доступ к ним и хо- рошую видимость. Оно позволяет оценивать реальное со- стояние деталей и дает большую вероятность выявления неисправностей на стадии технического обслуживания. Оценивается ремонтопригодность средним временем вос- становления технического состояния машины при неплано- вом ремонте из-за вынужденного отказа. Ремонтопригод- ность влияет на коэффициент технического использования автомобилей, характеризующего количество машин, нахо- дящихся на линии. 293 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дать понятие ремонтопригодности. 2. Каким образом оценивается ремонтопригодность? ДОЛГОВЕЧНОСТЬ По ГОСТ 27.002-89, под долговечностью понимают свой- ство изделия сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации до разрушения или дру- гого предельного состояния с учетом остановки на ремонт, например, долговечность коленчатого вала автомобиля оп- ределяется временем от начала его работы до выбраковки с учетом восстановления размеров при выполнении ремонт- ных работ. Долговечность машин закладывается на стадии констру- ирования и зависит от конструкции, применяемых материа- лов, защитных покрытий и других факторов. Расчетная величина долговечности обеспечивается на ста- дии производства и зависит от применяемых видов обработ- ки (механической, термической, химико-термической), тех- нического уровня и состояния станочного парка, режимов обкатки и др. Однако заложенная величина долговечности реализует- ся в процессе эксплуатации автомобиля и определяется боль- шим количеством факторов, таких как качество техническо- го обслуживания и ремонта, квалификация обслуживающе- го персонала, воздействие окружающей среды. Долговеч- ность деталей и узлов, установленных на машину в процес- се ремонта, должна быть не ниже замененных и при этом обеспечены те же условия работы. Например, при ремонте системы смазки двигателя при замене масла перед установ- кой масляного фильтра той же конструкции из системы уда- ляются продукты износа путем ее промывки по соответству- ющей технологии. 294 На долговечность сталей оказывает влияние квалифика- ция как обслуживающего персонала, так и ремонтных пред- приятий, чем выше квалификация, тем качество ремонта будет выше. Таким образом, обеспечение долговечности деталей и узлов при выполнении ремонтных работ носит комплекс- ный характер и требует проведения целого ряда организаци- онно-технических работ. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дать понятие долговечности машин. 2. Указать факторы, влияющие на долговечность деталей автомобилей. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ Стандартом ГОСТ 27.002-89 предусматривается несколь- ко методов повышения надежности машин, из которых при- менительно к ремонту автомобилей рекомендуются три: за- мена ненадежных элементов на более надежные; создание нагруженного резерва в системе; повышение долговечности деталей за счет использования более современных техноло- гий ремонта. При выполнении ремонтных работ очень часто произво- дится замена изношенных деталей и узлов на новые. Здесь важно, чтобы новые детали имели больший срок службы, чем применявшиеся ранее. Этот вариант не всегда возмо- жен, так как новые элементы стоят намного дороже, и нуж- но провести предварительный экономический анализ, что- бы, например, установка на автомобиль нового, более со- вершенного двигателя оказалась экономически выгодной. Под нагруженным резервом понимают случай, когда несколько элементов системы работают в одном рабочем режиме и выполняют одну и ту же функцию. Отказ одного элемента не вызывает отказа всей системы, поскольку его 295 функции выполняют другие элементы, хотя с некоторой пе- регрузкой, в этом и состоит понятие резерва, примером мо- жет служить тормозная система автомобиля — наиболее низ- кой надежностью обладают те марки машин, у которых тор- мозная система каждого колеса запитана от одной централь- ной. Отказ тормозной системы любого из колес приводит к отказу всей тормозной системы, резерв имеет место только при работе ручного тормоза. Такая низкая надежность тор- мозной системы наблюдается у некоторых моделей легко- вого автомобиля Москвич-412ИЖ. Легковые автомобили марки «Жигули» многих модифи- каций имеют раздельную тормозную систему на задние и передние колеса. Надежность такой системы намного выше, так как отказ одной части тормозной системы не приведет к полному ее отказу. Еще более высокую надежность имеют автомобили с индивидуальной тормозной системой к каждому колесу. Повышение долговечности деталей за счет использова- ния современных технологий при выполнении ремонтных работ способствует росту надежности машин, например, при окончательной обработке внутренней поверхности цилинд- ров вместо хонингования используется финишная антифрик- ционная безабразивная обработка, которая повышает долго- вечность более чем на 30%. Практически для всех деталей, подлежащих ремонту, с учетом их формы, размеров, физико-механических свойств и т. д. имеются экономически выгодные технологии. Окон- чательный выбор остается за ремонтными предприятиями в зависимости от их возможностей. Ограничение долговечности деталей машин определяет- ся процессами их изнашивания или поломки. Причины по- явления предельного износа или поломки по своей сути яв- ляются причинами остановки на ремонт. Поэтому, прежде чем приступить к замене изношенной или разрушенной де- тали, необходимо четко знать причину отказа, в этом состо- 296 ит залог качественного и своевременного выполнения ремон- тных работ. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Перечислить методы повышения надежности. 2. Дать понятие нагруженного резерва. 3. Указать основные причины остановки автомобиля на ре- монт. Изнашивание деталей машин Классификация видов изнашивания. На процесс изна- шивания оказывает влияние целый ряд факторов. Наиболее важными из них являются следующие: • род и характер трения. По роду бывает трение качения или трение скольжения, по характеру — сухое трение или со смазкой; • величина удельного давления и характер приложения нагрузок (статическая или динамическая); • скорость относительного перемещения трущихся по- верхностей; • способ подвода, количество и качество смазки; • температурные условия работы деталей; • корродирующее воздействие среды и качество образу- ющихся пленок; • присутствие абразива, его качественная (твердость) и размерная характеристики; • начальное состояние поверхностей трения; • степень и характер удаления продуктов износа; • форма и размеры трущихся поверхностей. 297 Наличие такого большого количества факторов, оказы- вающих влияние на процесс изнашивания, указывают на сложность явлений, протекающих в поверхностных слоях. В зависимости от воздействия названных факторов при трении поверхностей в них имеют место следующие процессы: • механические (пластическое деформирование, резание, царапанье); • химические (окисление, коррозия); • теплофизические (влияние температуры при трении на изменение механических характеристик поверхностного слоя); • молекулярные (диффузия); • электроэрозионные. Указанные процессы вызывают в поверхностных слоях различные виды изнашивания, которые установлены стан- дартом ГОСТ 27674-88 «Трение, изнашивание и смазка. Тер- мины и определения». К механическому изнашиванию относят следующие виды: абразивное, гидро- и газоабразивное, гидро- и газо- эрозионное, кавитационное, усталостное, изнашивание при заедании, изнашивание при фреттинге. Коррозионно-механическое изнашивание включает в себя окислительное изнашивание и изнашивание при фреттинг- коррозии. Электроэрозионное изнашивание возникает при действии электрического тока. Механическое изнашивание возникает в результате механических воздействий на повер- хностные слои трущихся деталей. Коррозионно-механичес- ким называют изнашивание в результате механического воз- действия, сопровождаемого химическим или электрохими- ческим взаимодействием металла с рабочей средой. Электроэрозионным называют эрозионное изнашивание в результате воздействия разрядов при прохождении элект- рического тока. 298 Все перечисленные виды изнашивания имеют место при работе деталей и узлов автомобиля. В реальных условиях эксплуатации машин очень часто наблюдается действие одновременно нескольких видов из- нашивания. В таких случаях устанавливают ведущий вид, лимитирующий долговечность деталей, и отделяют его от других, сопутствующих видов разрушения поверхностей, не- значительно влияющих на работоспособность сопряжения. Механизм ведущего вида изнашивания определяют по состоянию поверхности трения. Каждому виду соответству- ет только ему характерное состояние поверхности изнаши- вания. Оно является результатом, отражением действия раз- личных факторов, специфичных для данного процесса рабо- ты трущейся пары, например, риски на поверхности трения указывают на наличие и действие абразивных частиц, плен- ки окислов возникают при действии коррозионной среды, промывы образуются под действием потока жидкости или газа и т.д. Указанные особенности состояния поверхности трения позволяют установить ведущий вид изнашивания, а знания механизма и характера его протекания дают возможность разработать мероприятия по обеспечению заданной долго- вечности при выполнении ремонтных работ. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Перечислить факторы, влияющие на процесс изнашивания. 2. Указать виды изнашивания по ГОСТ27674-88. 3. По каким признакам можно установить вид изнашивания? АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ Абразивным называется механическое изнашивание ма- териала в основном в результате режущего или царапающе- 299 го действия на него абразивных частиц, находящихся в сво- бодном или закрепленном состоянии. В качестве абразивных частиц выступают частицы дву- окиси кремния (песок), окиси алюминия и др., имеющих твердость значительно большую, чем металл пары трения. В роли абразива могут выступать также продукты изна- шивания и выпавшие в осадок присадки масел, твердость их обычно соизмерима с твердостью основного металла. Резание или царапание поверхностей изнашивания зави- сит от способа контакта, формы и размера частиц, а также соотношения твердостей абразивных частиц и материала тру- щихся пар. В узлах автомобиля в основном имеет место такая схема контакта, когда абразивная частица располагается между двумя поверхностями трения. Размер частиц соизмерим с величиной зазора и колеблется в пределах от 5 до 120 мкм в виде пыли. Процесс абразивного изнашивания трущихся поверхнос- тей деталей можно представить следующим образом (рис. 140). Рис. 140. Взаимодействие поверхностей металла с абразивной частицей 300 Абразивная частица, попадая в зазор и имея более высо- кую твердость, вдавливается в одну из поверхностей пары трения и закрепляется в ней (рис. 140, а). При относительном перемещении деталей закрепленная частица в виде резца ре- жет или царапает ответную поверхность с отделением металла в виде микростружки (рис. 140, б). На поверхности остаются следы в форме рисок (рис. 140, в). Если твердости металла деталей примерно одинаковы Н 1м =Н 2м , то при перемещении поверхностей частица будет перекатываться между ними, об- разуя риску за счет пластической деформации (рис. 140, г). Абразивное изнашивание имеет место в автомобиле в парах трения цилиндр — поршень, подшипниках скольже- ния и качения, шарнирных соединениях при нарушении це- лостности защитных элементов. Для снижения абразивного изнашивания твердость ра- бочих поверхностей деталей должна быть больше твердости частиц или приближаться к ней. Достигается это за счет по- верхностной термической и химико-термической обработки деталей, напыления твердых сплавов, нанесения гальвани- ческих износостойких покрытий и т.д. Эффективными методами защиты деталей автомобиля от абразивного изнашивания является герметизация сопря- жений с помощью уплотнительных элементов, обеспечение чистоты применяемых в машинах топлив, смазочных мате- риалов и рабочих жидкостей. Так, фильтрация дизельного топлива перед заправкой уменьшает изнашивание топлив- ной аппаратуры в 10 раз. |