лекция ТВДиСА. Способы восстановления деталей и сборочных единиц. Способы восстановления деталей и сборочных единиц Лектор к т. н., доцент Марченко Ю. В

• Название: Способы восстановления деталей и сборочных единиц Лектор к т. н., доцент Марченко Ю. В
• Анкор: лекция ТВДиСА
• Дата: 05.10.2022
• Размер: 1.94 Mb.
• Имя файла: Способы восстановления деталей и сборочных единиц.pptx
• Тип: Лекция; #714754

Способы восстановления деталей и сборочных единиц

Лектор к.т.н., доцент Марченко Ю.В.

Лекция 1 Введение. Содержание дисциплины и ее значение в подготовке инженеров по специальности «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования». Общая характеристика ремонтного производства. Роль отечественных ученых в развитии науки о ремонте агрегатов и деталей автомобилей. Технический прогресс современного ремонтного производства.

Ремонтно-восстановительное производство, как реновационный этап обеспечения жизненного цикла изделий. Общие понятия и определения

• Восстановить (согласно «толковому словарю живого великорусского языка» В.И. Даля) – это приводить в первобытное состояние, возобновлять, обновлять, возобновлять.
• Восстановление – это технологический процесс возобновления исправного состояния и ресурса деталей путем возвращения им утраченной части материала из-за изнашивания и доведения, значений уровня свойств, изменившихся за время длительной эксплуатации в изделии до нормативных, предусмотренных конструкторско-технологической документацией.

• Восстановление - как реновационный процесс состоит из экономического и технического аспектов.
• Экономический аспект обусловлен своим происхождением от латинского слова «renovation», т. е обновление, возобновление, в результате которого, происходит замещение морального и физического износа производственных основных фондов новыми или восстановленными источниками капиталовложений. Источником капиталовложений на реновацию служит амортизационный фонд.
• Технический аспект относится к области науки и техники, который включают совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на исследование, разработку и применение высокоэффективных ТП, оборудования и материалов для восстановления и увеличения ресурсов деталей, узлов и машин и других средств и объектов материального производства (СОМП), а также использования изделий по новому назначению (конверсия), переработку отслуживших свой срок материалов и изделий для вторичного использования их в производстве новой продукции.

• На современном этапе развития ремонтно-восстановительного производства, когда остро встает вопрос о материальных, энергетических и трудовых ресурсах, нельзя рассматривать ремонт и восстановление в узком разрезе этих производств и не учитывать экономическую целесообразность этих процессов. Таким образом, этим процессам подходит больше термин «реновация».

• Этапы реновации изделия.

В условиях новых подходов к восстановлению изделия можно представить этапы:

• - обоснование необходимости реновации изделия;
• - научно-технические исследования целевого использования реновационного изделия;
• - разборка изделия, оценка состояния, осмотр, замена отдельных элементов деталей и узлов;
• - разработка конструкторского проекта на вновь вводимые узлы;
• - изготовление вновь вводимых изделий и узлов;
• - сборка оборудования совместно с вводимыми реновационными деталями и узлами;
• - испытание и доводка вводимых образцов.

• промышленную чистоту поверхностей;
• размеры и формы;
• износостойкость трущихся поверхностей;
• прочность, сплошность, структуру строения материалов;
• усталостную прочность;
• жесткость упругих деталей;
• взаимное расположение и формы поверхностей;
• шероховатость поверхностей;
• значение массы детали и ее распределение относительно осей вращения и инерции;
• коррозионная стойкость.

• Важным условием рациональной эксплуатации изделий является их своевременный, качественный ремонт, а также правильный уход за ними. В процессе работы отдельные поверхности машин подвергаются износу, разрушению, коррозии или выходят из строя по другим причинам. Задача реновации своевременное восстановление работоспособности изделий в минимально возможные сроки и с наименьшей затратой труда, материалов и денежных средств. Качественный ремонт имеет большое значение для повышения долговечности и надежности работы изделия, снижения эксплуатационных расходов.

• Нарушение нормальной работы изделия происходит в первую очередь вследствие износа деталей (около 80 % всех случаев), их повреждения (задиры поверхностей, деформации, поломки, коррозионные и эрозионные разрушения), а также в результате разрегулирования отдельных механизмов и устройств. Эти нарушения происходят непрерывно и внезапно (аварии).

Износ – это процесс постепенного изменения состояния поверхностей сопряженных деталей при трении. Он характеризуется сложными явлениями механического и молекулярного взаимодействия материала контактирующих поверхностей деталей, вызывающими механические, химические и структурные изменения поверхностей трения. В результате этих изменений происходят разрушения поверхностей трения. В зависимости от условий работы различают несколько видов износа – абразивный, окислительный, осповидный (питтинг) и пр. В процессе износа изменяются размеры деталей. Искажается форма поверхностей трения, увеличиваются зазоры в сопряжениях, ухудшается качество поверхностей. Эти изменения вызывают снижение точности, производительности и КПД работы машин, повышенный расход смазки и горючего (в двигателях), вибрации, стуки и шумы, а также дополнительные нагрузки в отдельных механизмах. Для конкретных условий в машинах различного типа устанавливаются предельные величины допустимых износов и сроки службы.

• Износ – это процесс постепенного изменения состояния поверхностей сопряженных деталей при трении. Он характеризуется сложными явлениями механического и молекулярного взаимодействия материала контактирующих поверхностей деталей, вызывающими механические, химические и структурные изменения поверхностей трения. В результате этих изменений происходят разрушения поверхностей трения. В зависимости от условий работы различают несколько видов износа – абразивный, окислительный, осповидный (питтинг) и пр. В процессе износа изменяются размеры деталей. Искажается форма поверхностей трения, увеличиваются зазоры в сопряжениях, ухудшается качество поверхностей. Эти изменения вызывают снижение точности, производительности и КПД работы машин, повышенный расход смазки и горючего (в двигателях), вибрации, стуки и шумы, а также дополнительные нагрузки в отдельных механизмах. Для конкретных условий в машинах различного типа устанавливаются предельные величины допустимых износов и сроки службы.

• Реновация – это комплекс технологических, конструкторских и организационных мероприятий, направленных на восстановление или придание рабочего ресурса объектам материального производства, а также на использование их по новому назначению с минимальными затратами энергии и материалов, либо на утилизацию их с минимальной экологической вредностью.

• Применительно к повышению ресурса деталей, реновация – это технологический процесс восстановления деталей путем возвращения им утраченной части материала из-за изнашивания и (или) доведения до нормативных значений уровня свойств показателей качества, изменившихся за время их длительной эксплуатации в изделии. Обоснованный процесс реновации обеспечивает повышение ресурса деталей со свойствами, отвечающих требованиям конструкторско-технологической документации или превосходящими их.
• При изготовлении, например, одного коленчатого вала автомобильного двигателям расходуют 57 кг металла, (масса отходов- 2,5 кг); при реновации эти величины в 20 раз меньше.

• Ренопригодное изделие - это изделие, которое утратив свои свойства, предусмотренные конструкторско-технологической документацией, в процессе эксплуатации, подлежит восстановлению или ремонту или может быть использовано по новому назначению.
• Как показывает практика реновации изделий, ресурс дальнейшей работы любого изделия ограничивается 2…3 десятками деталей, которые частично или полностью утратили свою работоспособность в связи с достижением предельного состояния из-за поломки и износа. Предельное состояние этих деталей определяется тем, что их дальнейшее применение по назначению технически невозможно или экономически нецелесообразно. При достижении предельного состояния деталь может обладать или нет остаточной долговечностью. В первом случае деталь может быть восстановлена и ее признают ренопригодной, а во втором – она отправляется в утиль.
• Деталь, признанная пригодной для процесса реновации, в частности для восстановления утраченных в процессе эксплуатации свойств, называют ренозаготовкой.
• Ренопригодная деталь в условиях ремонтно-восстановительного производства проходит путь от ренозаготовки до ренодетали.
• Конструктивная форма ренозаготовки аналогична дефектной детали. Каждая поверхность ренозаготовки продолжает иметь своё предопределенное функциональное назначение.
• Ренодеталь – это изделие, полученное в результате проведения экономически обоснованных ремонтно-восстановительных работ по восстановлению физико-механических свойств и геометрических размеров детали, утраченных в процессе эксплуатации, в соответствии с требованиями конструкторско-технологической документации и пригодная для дальнейшего использования.

Характеристика ремонтно-восстановительных производств

Производство по реновации изделий будет определено, если будут указаны: предметы восстановления, для которых оно предназначено, его место среди других производств, цель и задачи, состав и структура, функции, особенности и роль, родовые и видовые признаки.

Для реновации изделий используются ремонтные, восстановительные и ремонтно-восстановительные производства.

Ремонтное производство представляет собой совокупность специализированных предприятий и самостоятельных производственных подразделений предприятия, которые ведут ремонт техники. Часть этого производства занята восстановлением изношенных деталей. Восстановительное производство (производство по восстановлению деталей) – это система сооружений, средств технологического оснащения и работников, обеспеченная нормативной, технологической и организационной документацией, потребляющая производственные ресурсы с целью превращения ремонтного фонда в исправные изделия.

• Ремонтно-восстановительное производство отличается от машиностроительного производства рядом признаков (табл. 1.1).

Признак	Производство
	Машиностроительное	Ремонтно-восстановительное
Цель	Создание парка машин (первичное производство)	Устранение неисправностей и восстановление ресурса парка машин (вторичное производство)
Исходный предмет труда	Материалы, полуфабрикаты	Ремонтный фонд парка машин
Источник заготовок	Заготовительные производства, литейное, кузнечное, штамповочное	Разборка→Очистка→Сортировка
Число состояний детали	Одно	Больше одного
Производственный участок по определению маршрутов технологических воздействий	-	Участок сортировки и деффектации
Способ создания припуска на обработку	Формой заготовки	Нанесением покрытий, перемещением материала, использованием поверхностного слоя и покрытия ренодетали
Тип производства	Массовое, серийное	Серийное, мелкосерийное
Оборудование	Специальное, специализированное	Специализированное, универсальное
Детали для сборки машин	После изготовления	Годные после разборки, восстановления, изготовления, приобретенные

Сопоставление признаков машиностроения и ремонтно-восстановительного производства

• Функции основных производственных участков следующие:
• Предремонтный участок служит для диагностирования восстанавливаемых объектов, которое состоит в определении их технического состояния (вида неисправностей), выявлении причин неисправностей и определения объема работ по их устранению.
• Разборочно-очистной участок служит для получения очищенных исходных заготовок ремонта, которые в зависимости от их технического состояния будут направлены на сборку агрегатов или на восстановление.
• Участок восстановления служит для наплавки и нанесения напылений на поверхности реноизделий. Исключение составляют процессы нанесения гальванических и полимерных покрытий, которые по причине большого количества выделяющихся при этом вредных веществ выполняют в отдельных помещениях. На участках восстановления удаляют поврежденные части деталей, укрепляют дополнительными ремонтными деталями, наносят восстановительные покрытия, выполняют пластическое деформирование, ведут механическую обработку поверхностей для придания им необходимых форм, размеров, расположения и шероховатости поверхности и производят термическую обработку для придания восстанавливаемым элементам необходимых свойств, балансируют детали.
• Восстановленные изделия после технического контроля направляют на комплектовочный участок.
• Комплектовочный участок предназначен для последующей сборки агрегатов или на склад сбыта для продажи в виде товарной продукции.
• Вспомогательное производство ремонтно-восстановительного предприятия (в развитии ГОСТ 14.004-83) служит для обеспечения жизнедеятельности основного производства.

• Обслуживающее производство обеспечивает основное и вспомогательное производства материалами, полуфабрикатами и транспортными услугами.

3. Ремонтопригодное изделие – объект ремонтно-восстановительного производства 1.3.1. Факторы, определяющие ремонтопригодность изделия

• Реноизделие, как и любое изделие является целенаправленным объектом производства.

• Жизненный цикл изделия машиностроения представлен на рис. 1.1. Он включает в себя производство заготовок, изготовление деталей, сборку и испытание готовых изделий, и их реновацию.

• Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, отысканию и устранению причин и последствий повреждений (отказов) путем проведения технического обслуживания и ремонтно-восстановительных работ.

• Качественно и количественно ремонтопригодность изделия можно оценивать по следующим особенностям:
• - конструктивная законченность и достаточно легкая отделяемость агрегатов, узлов и деталей, позволяющая организовывать сменно-узловой реновационный метод восстановления;
• - унификация, типизация и нормализация узлов и деталей различных моделей машин в пределах одной марки;
• - обеспеченность замены быстро изнашиваемых сопряжений: компенсаторами, регулировочными устройствами и легкосменными деталями (втулками, кольцами, вкладышами и т.д.), позволяющими свести работы по техническому обслуживанию и периодическим ремонтам и монтажам, регулировочным и доводочным работам;
• - несложность проведения разборно-сборочных и регулировочных работ;
• - достаточная прочность и износостойкость деталей, обеспечивающих весь расчетный срок службы;
• Чем технологичнее конструкция, тем выше ее ремонтопригодность.

• При оценке технологичности конструкции ренопригодных машин, узлов, деталей, очень важно учитывать:
• - форму детали, обеспечивающую применение прогрессивных методов восстановления заготовок с наименьшими припусками и минимальным числом обрабатываемых поверхностей;
• - число наименований материалов, покрытий, применяемых при восстановлении деталей;
• - массу деталей и машины в целом;
• - взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальными значениями полей допусков;
• - доступность поверхностей для проведения ремонтно-восстановительных работ, а также для наблюдения и контроля в процессе обработки;
• - наличие поверхностей ренодетали, которые могут служить удобными и надежными базами и исключают необходимость использования вспомогательных баз;
• - степень точности и шероховатости подвергаемых восстановлению поверхностей, отвечающих требованиям эксплуатации;
• - жесткость конструкций деталей, обеспечивающих устойчивость при обработке (без вибрации) и позволяющая использовать высокие режимы резания;
• - степень нормализации и унификации как деталей, так и ее отдельных элементов (посадок, резьб т.д.)

Причины образования неисправностей изделий

• Образование и развитие неисправностей в машине объясняется действием объективно существующих закономерностей. Неисправности машин появляются в результате постоянного или внезапного снижения физико-механических свойств материала деталей, их истирания, деформирования, смятия, коррозии, старения, перераспределения остаточных напряжений и других причин, вызывающих разрушение деталей. В большинстве случаев происходят изменения в сопряжениях - нарушения заданных зазоров в подвижных соединениях или натягов в неподвижных. Практически любая неисправность является следствием изменения состава, структуры или механических свойств материала, конструктивных размеров деталей и состояния их поверхностей.

• Появление неисправностей обусловлено конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами.

• К конструктивным факторам относятся: несоответствие изделия до ее износа или разрушения ее фрагментов, требованиям технического задания или определенным правилам разработки (модернизации). Причины таких дефектов: ошибочный выбор материала покрытия, неверное определение размеров деталей, режима термической обработки. Эти дефекты являются следствием несовершенства конструкции и ошибок конструирования.

• Технологическими факторами являются несоответствие требованиям нормативной документации на изготовление, ремонт или обработку деталей и материалов. Они появляются в результате: нарушения технологического процесса, изготовления, восстановления деталей.

• К эксплуатационным относятся факторы: дефекты, которые появляются в результате: износа, усталости, коррозии деталей, неправильной эксплуатации. Наиболее часто встречаются следующие эксплуатационные дефекты: изменение размеров и геометрической формы рабочих поверхностей: нарушение требуемой точности взаимного расположения рабочих поверхностей; механические повреждения; коррозионные повреждения; изменение физико-механических свойств материала деталей. Возникающие у сборочных единиц дефекты делятся на: потерю жесткости соединения, нарушение контакта поверхностей, дефекты посадки деталей, дефекты размерных цепей.

1.3.3. Характерные повреждения деталей в процессе эксплуатации

• Повреждения деталей машин можно разделить на три группы: износы, механические повреждения и микротепловые повреждения.
• В зависимости от условий работы все детали по виду изнашивания можно разбить на пять групп.

К первой группе относятся детали ходовой части мобильных машин, для которых основным фактором, определяющим их долговечность, является абразивное изнашивание; ко второй группе (шлицевые детали, зубчатые муфты, венцы маховиков) – детали, у которых основным фактором, лимитирующим долговечность, является износ вследствие пластического деформирования; к третьей группе (гильзы, головки блоков цилиндров, распределительные валы, тол­катели, поршни, поршневые кольца) – детали, для кото­рых доминирующим фактором является коррозионно-механическое или молекулярно-механическое изнашива­ние; к четвертой группе (шатуны, пружины, болты шату­нов) – детали, долговечность которых лимитируется пре­делом выносливости; к пятой группе (коленчатые валы, поршневые пальцы, вкладыши подшипников, отдельные зубчатые колеса коробки передач и др.) – детали, у ко­торых долговечность зависит одновременно от износостойкости трущихся поверхностей и предела выносливости материала деталей.

• К первой группе относятся детали ходовой части мобильных машин, для которых основным фактором, определяющим их долговечность, является абразивное изнашивание; ко второй группе (шлицевые детали, зубчатые муфты, венцы маховиков) – детали, у которых основным фактором, лимитирующим долговечность, является износ вследствие пластического деформирования; к третьей группе (гильзы, головки блоков цилиндров, распределительные валы, тол­катели, поршни, поршневые кольца) – детали, для кото­рых доминирующим фактором является коррозионно-механическое или молекулярно-механическое изнашива­ние; к четвертой группе (шатуны, пружины, болты шату­нов) – детали, долговечность которых лимитируется пре­делом выносливости; к пятой группе (коленчатые валы, поршневые пальцы, вкладыши подшипников, отдельные зубчатые колеса коробки передач и др.) – детали, у ко­торых долговечность зависит одновременно от износостойкости трущихся поверхностей и предела выносливости материала деталей.

• Механические повреждения деталей. К таким повреждениям относятся трещины, пробоины, риски и надиры, выкрашивания, поломки и обломы, изгибы, вмятины и скручивания.
• Трещины – экстремальный дефект, представляющий собой области с полностью нарушенными межатомными связями (берега трещин) и частично нарушенными межатомными связями (вершина трещины), в результате внешних воздействий.
• Пробоины – пробитое насквозь отверстие, пролом в результате силовых механических воздействий.
• Риски и надиры – дефекты, возникающие в результате абразивного воздействия.
• Выкрашивание – усталостные разрушения при повреждении детали в результате нарушения структуры металла и вследствие выпадения частиц металла.

• Так выглядела направляющая поверхность юбки поршня. Светлая овальная метка 1 – штатное место проверки диаметра при контроле износа. Выше видны сильно затертые следы механической обработки 2 и отдельное ярко выраженные надиры 3, что говорит о недостаточной смазке трущейся пары при больших нагрузках

• Отложения на нерабочих поверхностях поршня, напоминающие плотный лак, говорят о длительной работе на низкосортном масле. Компрессионные кольца 1 еще сохранили подвижность и обеспечивают приемлемое уплотнение поршня в цилиндре, а маслосъемное 2 пригорело намертво - раскоксовыватель с бедой не справился

• Полукольца, ограничивающие осевые перемещения коленчатого вала: конструкция традиционная, как и дефекты. На рабочих поверхностях видны риски, надиры, возникшие в условиях недостаточной смазки трущихся пар. Видимо, и в Германии не все пекутся о состоянии автомобиля

• Поломки и обломы – воздействие внешних сил, в результате которого детали выходят из строя.
• Изгибы и вмятины – деформация в виде вмятины, характеризующаяся искривлением оси или искривлением поверхности детали под воздействием внешних сил
• Скручивание – вид деформации детали, образующейся в результате смещения пластов материала относительно оси.
Химико-тепловые повреждения деталей по сравнению с другими повреждениями встречаются реже и возникают, как правило, в результате сложных взаимодействий при тяжелых условиях эксплуатации машин, К таким повреждениям относятся: коробление, коррозия, раковины, образование нагара и накипи, электроэрозионное разру­шение и т. д.

• Вмятины и изгибы на детали

• Коробление – искажение формы металлоизделия вследствие действия внутренних напряжений, вызываемых равномерным нагревом или охлаждением, деформацией или фазовыми превращениями металла.
• Коррозия – разрушение металлов и сплавов вследствие химического и электрохимического взаимодействия их с внешней средой. При этом металл или компоненты сплава переходят в ионное (окисленное) состояние.

коррозия

коррозия

• Разнообразие условий эксплуатации обусловливает различные виды изнашивания рабочих поверхностей деталей машин и аппаратов. Для оборудования характерными видами изнашивания являются абразивное, коррозионно-механическое, гидроабразивное, гидроэрозионное и кавитационное.
• Известны также следующие виды износа: раковины, нагар, накипь

• Существуют также повреждения, связанные со снижением тех или иных эксплуатационных свойств деталей. Например, пружины, рессоры, торсионные валы, порш­невые кольца вследствие динамических нагрузок и теп­лового воздействия без видимых внешних повреждений утрачивают упругость, нарушая тем самым нормальную работу агрегатов, и часто вызывают полную потерю работоспособности машин.
• Эксплуатационными свойствами автомобиля являются: динамические и тормозные свойства, управляемость, устойчивость, проводимость, плавность хода, топливная экономичность, надежность, долговечность и приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту.
• Вследствие выхода из строя одной из деталей машины эксплуатационные свойства будут потеряны.

• Износ деталей оказывает решающее влияние на долговечность и эксплуатационную надежность машин. Процесс изнашивания деталей подвижных сопряжений за период работы машины до ее ремонта можно условно разделить на три характерных этапа (рис. 1.2): приработка деталей (обкатка ТС), Период нормальной работы и период аварийного (предельного) износа.

1.2. Динамика процесса изнашивания:

1 — абсолютный износ (U); 2 — скорость изнашивания (V)

• Первый период характеризуется интенсивным нарастанием износа за сравнительно малый период работы – это время приработки деталей. Износ в этот период во многом зависит от шероховатости поверхности деталей, условий смазывания и нагрузки. С ростом шероховатости рабочей поверхности, а также с увеличением нагрузки в начальный период работы износ деталей значительно повышается.
• Второй период, наибольший по протяжённости, соот­ветствует нормальной работе деталей и сопряжений. За время нормальной эксплуатации износ деталей уве­личивается на сравнительно небольшую величину, часто называемую естественным износом. Интенсивность изна­шивания при этом во многом зависит от условий эксплуа­тации, а также от своевременности и качества проводимого технического, обслуживания.
• Третий период характеризуется интенсивным нараста­нием износа деталей вследствие увеличивающихся зазоров в сопряжениях. Работа сопряжений с износами, превышающими допустимое значение, как правило, характе­ризуется нарушением условий смазки, сопровождается перегревом деталей, появлением шумов, стуков и часто заканчивается аварийным разрушением. Такие износы называются предельными. Детали, имеющие предельные износы, к работе не допускаются; они должны быть вос­становлены или заменены новыми.

• Этот нагар заполняет собой проходное сечение между тарелкой клапана и... Рисунок 6 Вид клапана с нагаром изнутри цилиндра. Снимок сделан при помощи эндоскопа. Заимствовано с www.liscar.ru.

• Таким образом, зная закономерность нарастания износа детали или увеличения зазора сопряжения, можно легко определить предельные и допускаемые износы деталей или зазоры сопряжения.
• Предельный износ – износ, при котором дальнейшая работа детали, сборочной единицы изделия становится технически ненадежной и экономически нецелесообразной.
• Допускаемым износом называют износ, при котором не нарушается нормальная работа в соединении и продолжительность работ будет не менее одного межремонтного периода.

• Неисправности деталей по вероятности их появления можно разделить на три вида: зависимые, равновозможные и независимые (или случайные).
• Появление одной из зависимых неисправностей обяза­тельно вызовет появление другой зависимой неисправности или будет сопутствовать последней.
• Равновозможные неисправности возникают без законо­мерной связи друг с другом, но каждая из них в отдельности должна появиться на детали обязательно (закономерно). Вероятности появления таких неисправностей примерно равные.
• Случайные неисправности возникают независимо от других неисправностей детали. Они носят случайный характер и при эксплуатации деталей могут и не появиться.
• По характеру возникновения зависимые и равновозможные повреждения могут быть результатом естественного изнашивания, а случайные – результатом только аварии.
• Взаимосвязь повреждений позволяет достоверно оп­ределять на изношенных деталях закономерные сочетания повреждений, группировать детали с большим числом различных сочетаний повреждений в небольшое число маршрутов и составлять технологический процесс на совместное устранение комплекса дефектов.