Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Учебное пособие - файл Учебное пособие основы эксплуатации горных машин и оборудования.doc


Учебное пособие
скачать (2899.1 kb.)

Доступные файлы (1):

Учебное пособие основы эксплуатации горных машин и оборудования.doc11242kb.24.02.2008 23:09скачать

содержание
Загрузка...

Учебное пособие основы эксплуатации горных машин и оборудования.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
Реклама MarketGid:
Загрузка...

^ 2.4. Технико-экономические свойства


Основными технико-экономическими свойствами горных машин, кроме вышерассмотренных, является надежность, включающая безотказность, работоспособность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Надежность - свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей (производительности, скорости, расхода топлива и электроэнергии и др.) в заданных пределах, соответствующих за­данным режимам и условиям использования, технического обслу­живания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность - комплексное свойство, которое может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Количественной характеристикой этих свойств являются еди­ничные и комплексные показатели надежности.

Безотказность — свойство машины непрерывно, сохранять рабо­тоспособность в течение некоторого времени или некоторой нара­ботки.

Показателями безотказности являются вероятность безотказ­ной работы, средняя наработка до отказа, интенсивность отказов, параметр потока отказов, наработка на отказ.

Вероятность, безотказной работы Р(t) —вероятность того, что в заданном интервале времени или наработки не возникает отка­за машины


P(t) = P(T1≥t) , (2.5)


где T1 – время до отказа; t – время, в течение которого определяется вероятность безотказной работы.

Например, для многих горных машин время их безотказной ра­боты до технического осмотра составляет 500 машино-часов. Если за это время у 10 из 100 наблюдаемых машин возникает отказ, то веро­ятность безотказной работы машин составит

P(t) = = 0,9 или 90 %.


Под наработкой понимают продолжительность или объем выполненной работы, измеряемый в машино-часах, кубометрах отгруженной горной массы, тонно-километрах перемещенного груза и др. единицах. Наработка может быть до пер­вого отказа, между отказами, между ремонтами и т. д.

Наработка на отказ (Т) – среднее значение наработки исправной машины между отказами


, (2.6)


где N – число однотипных машин в исследуемом промежутке времени; n - количество отказов по всем машин; ti - время работы машины между i-ми отказами за рассматривае­мый период эксплуатации.

Наработка на отказ позволяет сравнивать надежность однотипных машин, эксплуатируемых в одинаковых условиях.

Средняя наработка до отказа - математическое ожидание на­работки машины до первого отказа.

Параметр потока отказов - среднее количество отказов маши­ны или ее деталей на единицу времени или объема выполненных работ, взятое для рассматриваемого периода эксплуатации


, (2.7)


где ni – число отказов i-ой машины; ∆t – промежуток времени; N – число однотипных машин.

Физическая сущность параметра потока отказов и. интенсивности отказов одинаковы, хотя первый употребляется при­менительно к восстанавливаемым техническим устройствам, а вто­рой - к невосстанавливаемым.

Для характеристики нескольких свойств машины могут быть использованы комплексные показатели надеж­ности: коэффициент готовности и технического использования, средняя и удельная суммарная трудоемкость технического обслу­живания и ремонта, средняя и удельная стоимость технического обслуживания и ремонта и т. д.

Коэффициент готовности - вероятность того, что машина будет работоспособна в произвольно выбранный момент времени в про­межутках между плановыми ремонтами


, (2.8)


где Т - наработка на отказ; То - среднее время устранения отказов.

Коэффициент технического использования - отношение нара­ботки машины за некоторый период эксплуа­тации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период экс­плуатации


, (2.9)

где Т - суммарная наработка машины; То - суммарное время устранения отказов; ТППР – время простоя машины на планово-предупредительных ремонтах.

Коэффициент технического использования характеризует не только надежность конструкции машины , но и организацию и состояние ремонтного хозяйства на предприятии.

Для оценки надежности работы i-ых деталей, узлов или видов оборудования в машине пользуются коэффициентом отказов


Ко = ni/n , (2.10)


где ni – количество отказов i-ых деталей, узлов или видов оборудования в машине; n – общее количество отказов по машине за исследуемый промежуток времени.

Коэффициент относительных простоев характеризует время простоя машины на восстановлении i-ых отказов детали, узла или вида оборудования


Коп = , (2.11)


где tВi – время устранения i-го отказа детали, узла, вида оборудования; ТВ – общее время устранения отказов по машине за исследуемый промежуток времени.

Работоспособность - состояние машины, при котором она спо­собна выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической до­кументацией. Если хотя бы один из заданных параметров не соот­ветствует предъявляемым требованиям, то машина находится в не­работоспособном состоянии. Более полным понятием, характери­зующим состояние машины, является понятие - исправное состоя­ние или неисправное состояние. Если машина в работоспособном состоянии должна удовлетворять только тем требованиям, кото­рые обеспечивают ее нормальное функционирование, то в исправ­ном состоянии машина должна соответствовать всем требованиям нормативно-технической документации. Так, при нарушении внеш­ней окраски машина считается неисправной, так как она не удов­летворяет требованиям к внешнему виду. Вместе с тем эта неис­правность не нарушает нормального функционирования и работоспособности машины.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности ма­шины, называется отказом. К типовым относятся отказы, харак­терные для данного типа машин и наиболее часто повторяющиеся. Перечень ти­повых отказов приводится в технической документации на маши­ну.

Отказы классифицируются на конструктивные, технологические и эксплуатационные.

Конструктивные отказы связаны с несовершенством конструк­ции машины и вызваны ошибками при выборе величины и харак­тера нагрузок, неправильным выбором материалов, погрешностя­ми расчетов и т. д.

Технологические отказы возникают вследствие нарушения или несовершенства технологии изготовления или ремонта машин.

Эксплуатационные отказы появляются в результате нарушения правил и условий эксплуатации.

Под долговечностью понимают свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необхо­димыми перерывами для проведения технического обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние машины определяется невозможностью ее дальнейшей эксплуатации из-за неустранимого нарушения тре­бований безопасности или неустранимого ухода заданных пара­метров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации. Признаки предельного состояния устанавливаются в тех­нической документации на каждый тип машины.

Показателями долговечности могут быть технический ресурс и срок службы машины.

Технический ресурс (ТR) - наработка машины, детали, сборочной единицы от начала эксплуатации или после ремонта до наступле­ния предельного состояния.

Начало эксплуатации машины в соответствии с действующими положениями может исчисляться: с момента ее отгрузки потреби­телю; с момента ее получения потребителем; с момента ее уста­новки у потребителя; с момента окончания ее монтажа и наладки у потребителя; с момента постановки на балансовый учет.

Различают средний ресурс, назначенный ресурс, средний ресурс до ремонта или между ремонтами, гамма-процентный ресурс, сред­ний ресурс до списания.

Назначенный ресурс — суммарная наработка машины, при до­стижении которой эксплуатация должна быть прекращена незави­симо от ее состояния. Этот ресурс назначается из соображений безопасности и экономичности.

Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой ма­шина не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов. Гамма-процентный ресурс определяется из уравнения


1-Fp(t) = γ/100 , (2.12)


где Fp(t) – функция распределения ресурса.

Коэффициент ресурса детали или сборочной единицы в машине


Кр = Rд/R , (2.13)


где RД - ресурс детали или сборочной единицы в машине; R - ре­сурс машины в целом.

Срок службы (Тсл) - календарная продолжительность работы машины от ее начала эксплуатации или после капитального ремонта до наступления предель­ного состояния, оговоренного в технической документации.

Различают средний срок службы, средний срок службы до ре­монта или между ремонтами, гамма-процентный срок службы, средний срок службы до списания.

Долговечность разделяют на физическую, экономическую и мо­ральную.

Физическая долговечность — это продолжительность работы ма­шины в средних условиях эксплуатации до капитального ремонта или до списания. Для горных машин она определяется чаще всего несколькими ремонтными циклами (сроками между капиталь­ными ремонтами), число которых определяется техническим состоянием базовых деталей.

Списание машин производят в тех случаях когда их эксплуа­тация становится опасной, технически невозможной или экономи­чески нецелесообразной.

В качестве критерия физической долго­вечности для горных машин может быть принят срок службы ос­новных (базовых или корпусных) деталей, определяемый по формуле


Тф = , (2.14)


где Smas , Sнач – соответственно максимальный и начальный зазор в месте наибольшего изнашивания; tgα – величина, характеризующая интенсивность изнашивания; ε – коэффициент, показывающий, во сколько раз быстрее изнашивается деталь сопряженная с базовой.

Физическая долговечность машин зависит от прочности и изно­состойкости деталей, качества материала и технологии изго­товления, соблюдения правил технической эксплуатации и т. д.

^ Моральная долговечность - это продолжительность работы (срок службы) машины, после которой её конструкция становит­ся технически и экономически неэффективной по сравнению с но­выми типами машин. Моральная долговечность определяется техническим прогрессом в производстве новых машин. Показатель моральной долговечности определяется из вы­ражения

Тм = , (2.15)

где η - коэффициент, учитывающий снижение производительности морально устаревшей машины; Рн - производительность вновь проектируемой машины, м3/ч; Ро - производительность машин, на момент проектирования, вы­полняющих аналогичные операции, м3/ч; ε - коэффициент, учиты­вающий совершенствование организа­ции производства, повышение квалификации и производительности труда при выполнении смежных операций.

Моральную долговечность машин можно продлить модерниза­цией ее агрегатов, сборочных единиц и узлов, что повышает производительность, надежность и долговечность машин, расширяет их технологические возможности.

^ Экономическая долговечность - это продолжительность рабо­ты машины, исчисляемая несколькими ремонтными циклами, после которых производительность ее резко снижается, а за­траты каждого ремонтного цикла воз­растают.

Горные машины имеют высокую стоимость и значительные сро­ки службы, поэтому их списание не всегда целесообразно после отработки срока, установленного нормативной документацией. В этом случае не­обходим анализ, который позволяет установить, что эффективнее ремонт или списание машины.

Экономическая долговечность машины определяется из выражения

, (2.16)

где Ан - стоимость новой машины; АЭ - удельные эксплуатацион­ные затраты на поддержание машины в работоспособном состоя­нии; СТ - коэффициент, учитывающий ухудшение эксплуатацион­ных характеристик машины в процессе работы; Т - период вре­мени со дня установки машины до ее замены; К - среднегодовой прирост производительности труда на участке работы машины, ч.

Повышение экономической долговечности машин может быть достигнуто за счет снижения их первоначальной заводской стоимости, умень­шения эксплуатационных расходов и улучшения качества ремонта.

Ремонтопригодность — свойство машины, заключающееся в при­способленности к предупреждению и обнаружению причин возник­новения ее отказов, повреждений и устранению их последствий пу­тем проведения ремонта и технического обслуживания.

Показателями ремонтопригодности являются вероятность вос­становления в заданное время и среднее время восстановления.

Вероятность восстановления Р(tв) в заданное время tз - веро­ятность того, что время восстановления Р(tв) будет меньше времени tз


Р(tв) = Р(tв ≤ tз) . (2.17)


Среднее время восстановления - математическое ожидание времени восстановления работоспособности машины

, (2.18)

где tВi - время устранения i-го отказа; n - число отказов.

Ремонтопригодность характеризуется продолжительностью пре­бывания машин в неработоспособном состоянии, затратами труда и средств на выполнение ремонтов и технического обслуживания.

Ремонтопригодность машин зависит от конструктивных и органи­зационных факторов, условий эксплуатации и материально-техни­ческого обеспечения. Чем сложнее машина, тем больше она содержит деталей и сбо­рочных единиц, тем чаще появляются отказы и увеличиваются затраты времени на их устранение.

Сохраняемость - свойство машины непрерывно сохранять ис­правное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования. Показателями сохраняемости являются сред­ний срок сохраняемости, гамма-процентный срок сохраняемости.

Срок сохраняемости определяет календарную продолжитель­ность хранения и транспортирования машины в заданных условиях с учетом проведения необходимого технического обслуживания, установленного в соответствующей нормативно-технической доку­ментации. В основном сохраняемость машины определяется при­способленностью материалов, используемых при ее изготовлении, к условиям хранения и транспортирования.

Следовательно, бесперебойная работа машин зависит от уровня надежности, определяющей эффективность и экономичность их использова­ния.


^ 3.0. Техническое состояние ГМиО в процессе эксплуатации


3.1. Зависимость параметров технического состояния и работоспособности ГМиО от условий эксплуатации и конструктив­ных, производственно-технологических и эксплуатационных факторов

В процессе эксплуатации техническое состояние ГМиО под дей­ствием различных факторов (горно-геоло­гические условия, атмосферные осадки, влажность, низкие и высокие температуры, абразивность частиц горных пород, кислотность воды, перегрузки и др.), происходит непрерывное ухудшение технического состояния машины, что приводит к изменению эксплуатационных свойств. Так, при износе вооружения долот уменьшается скорость бурения, при износе зубьев ковшей экскаватора резко возрастает величина сопротивления резанию, при изнашивании деталей двигателя привода значительно уменьшается его мощность и повышается расход топлива и т.д. С повышением температуры снижается надежность электрического оборудования машин из-за ухудшения охлаждения токоведущих частей. Резкие перемены температур атмосферного воздуха ухудшают свойства резинотехнических изделий. Низкие температуры приводят к хладоломкости деталей и оборудования машин. Частицы абразивных пород, пыль проникают во вращающиеся части машин, подшипники, открытые зубчатые передачи и им подобные, вызывают повышенный износ, приводящий к поломкам или аварийным остановкам машин.

Согласно ГОСТ техническим состоянием объекта на­зывается совокупность подверженных изменению в процессе про­изводства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными тех­нической документацией на этот объект. Признаками технического состояния объекта могут быть количественные и качественные ха­рактеристики его свойств.

Под параметрами технического состояния машины понимают механические, электрические, химические и другие величины, а так­же геометрические размеры, определяющие связи и взаимодей­ствие между элементами (например, сопряженными деталями) и средой (например, рабочим органом и горной поро­дой). Параметры технического состояния машины изменяются от номинальных зна­чений до предельных. Уровень исправности машины в нужный мо­мент времени определяется разностью между номинальным и те­кущим значениями параметров технического состояния. Разность между предельным и текущим значениями - остаточный ресурс.

Различают неисправности горных машин, не приводящие к отказам, т.е. дефек­ты и неисправности и их сочетания, вызывающие отказы. Устра­нение отказов связано с выводом машины из эксплуатации на определенный период времени. Причины, вызывающие изменение технического состояния, разделяются на конструктив­ные, производственно-технологические, эксплуатационные.

Причины конструктивного характера, приводящие к появлению неисправностей и отказов, это следствие конструктивного несовершенства сборочных единиц и деталей машин. В ряде случаев
это результат ошибок, допущенных при проектировании, неправильный выбор материалов, размеров, допусков, способов терми­ческой обработки. На темпы изменения исходных характеристик машин влияют также стабильность регулировок, взаимная увязка по срокам службы деталей в сборочных единицах, структурные изменения в поверхностных слоях деталей, возникающие в процессе длительных механических, тепловых, химических воздействий.

Причины производственно-технологического характера, приводящие к появлению неисправностей и отказов, это результат нарушения технологии изготовления или ремонта деталей. Они мо­гут появляться при неправильной замене материалов деталей или нарушении технологии их обработки, сборке и монтаже машин, приспособленности к восстановлению корпусных деталей.

Причины эксплуатационного характера, приводящие к появлению неисправностей и отказов, возникают в результате есте­ственного изнашивания сопряженных деталей, а также взаимодей­ствия деталей с внешней средой (горной породой, кислородом воз­духа и т. д.). Эксплуатационные неисправности и отказы машин зависят от уровня их технического обслуживания, ремонта, хранения, квали­фикации и отношения обслуживающего персонала. От квалифика­ции рабочих зависит годовая выработка машин, время простоя и затраты на их тех­ническое обслуживание и ремонт.

Одним из важнейших факторов влияющих на техническое состояние ГМиО является износ и разрушение деталей.


^ 3.2. Износы и разрушения деталей ГМиО


3.2.1. Износ деталей


Детали горных машин в зависимости от выполняемых функций разделяют на основные, базовые и вспомогательные.

Основные детали предназначены для передачи мощности или служат опорами нагруженных деталей. Срок их службы обусловлен как изменени­ем размеров и состоянием рабочих поверхностей вследствие износа, так и возникновением и развитием явлений усталостного характе­ра. Базовые детали служат для обеспечения точного взаимного расположения основных деталей. Срок их службы обычно опреде­ляется сроком службы машины. Детали, относящиеся к вспомогательным, характеризуются большим разнообразием. Они обеспечивают управление машиной, безопасностью ее обслуживания и способству­ют нормальным условиям работы основных деталей.

Работа большинства деталей и механизмов горных машины основана на относительном перемещении сопряженных поверхностей деталей, сопровождаемое их внешним трением, износом и последующим разрушением (поломками) деталей и механизмов.

Внешнее трение – механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся, прижатых друг к другу тел при их относительном перемещении.

В механической теории трения взаимодействие поверхностей при трении объясняется результатами механического зацепления или взаимного внедрения шероховатостей трущихся поверхностей. При этом сила сопротивления, направленная противоположно относительно перемещаемого тела, называется силой трения, действующей на это тело.

Классификация видов трения /1, 2, 3, ГОСТ16429–70/ выполнена: по характеру относительного перемещения деталей (трение покоя, трение движения) и по наличию смазки между трущимися поверхностями (сухое, граничное, полужидкостное и жидкостное трение).

Детали и механизмы машин под воздействием различных факторов внешней среды (рис. 3.1), сил трения, нагрузок и т. д. подвергаются износу.




Рис.3.1. Схема появления процессов, возникающих в деталях горных машин

в зависимости от воздействия факторов внешней среды


Износ – это результат изнашивания, заключающегося в разрыве межатомных связей в металле детали, который сопровождается отделением материала с поверхности твердого тела и (или) в перераспределении этих межатомных связей, сопровождающееся остаточной деформацией поверхностных слоев при трении. Как правило, при этом износ проявляется в виде изменения размеров и формы тела.

По классификации ГОСТ 23002-73 (рис. 3.2) изнашивание деталей машин подразделяется на три основных вида: механическое, молекулярно-механическое и коррозийно-механическое.

Механическое изнашивание возникает в результате трения деталей друг о друга и сопровождается истиранием, смятием и окислением поверхностей. При этом изменяются размеры, форма, масса и механические свойства деталей. На рабочих поверхностях деталей видны следы механического и абразивного износа (царапание абразивными частицами породы, твердыми частицами и частицами промежуточной среды, коррозия, усталостное изнашивание и др.), которые изменяют размеры и форму деталей.




Рис. 3.2. Классификация видов изнашивания


Абразивное изнашивание включает также:

- гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание, возникающее в результате абразивного изнашивания поверхности деталей, из-за действия твердых частиц, взвешенных в жидко­сти (газе) и перемещающихся относительно изнашивающихся поверхностей;

- кавитационное изнашивание это гидроэрозионное изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором микропузырьки газа захлопываются вблизи рабочей поверхности детали, что создает местное повышение давления или температуры на поверхности детали и приводит к ее износу;

- усталостное изнашивание - механическое изнашивание из-за усталостного разрушения при повторном деформировании микро­объемов материала поверхностного слоя.

Молекулярно-механическое изнашивание материала деталей происходит в результате одновременного взаимодействия механических и атомарных или молекулярных сил при трении (см. рис. 3.2), сущность его заключается в том, что при больших нагрузках в малых скоростях перемещения соприкасающиеся тела сближаются между собой на расстояние меньше радиуса действия молекулярных сил поверхности. При этом происходит изнашивание при заедании, характеризующееся схватыванием, холодной и горячей сваркой и глубинным выравниванием микрообъемов материала рабочей поверхности.

Коррозийно-механическое изнашивание – изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим воздействием материала со средой. Следовательно, коррозийно-механическое изнашивание представляет собой изнашивание при трении материала, уже вступившего в химическое взаимодействие со средой и наличии на поверхности пленок, образовавшихся в результате взаимодействия материала с кислородом воздуха (окислительное изнашивание). Коррозийно-механическое разрушение детали сопровождается окислительным изнашиванием и одновременно хрупким, пластическим разрушением и микроразрушением.

Коррозия – разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозийной средой. В соответствии с ГОСТ 5272 – 68 по характеру проявления и условиям протекания различают 37 видов коррозии.

При коррозионных повреждениях деталей изменяется внешний вид детали, а ме­талл превращается в окислы или гидраты окислов.

Следует отметить, что часто встречается на одной детали несколько видов износа. Вид изношенной поверхности позволяет судить об условиях изнашивания. Так, образование вырывов и налипших частиц металла, беспорядочное скопление впадин и выступов на поверхности трения свидетельствует о малых скоростях скольжения трущихся поверхностей и больших удельных давлениях. Появление чередующихся надрывов, заметное пластическое трение металла, царапины свидетельствуют о больших скоростях скольжения трущихся поверхностей и повышенных удельных давлениях.

Истирание материала происходит в результате перемещения одной дета­ли относительно другой вследствие шероховатости (микронеровности) их поверхно­стей, препятствующие скольжению одной поверхности детали по другой и оставляющие на них следы взаимного износа.

Схема износа поверхностей приведена на рис. 3.3. При пере­мещении детали А зерно 1 образует канавку 2 в детали Б. Обра­зовавшаяся уплотненная стружка 3 вырывает зерно 1 и образует канавку уже в детали А. Вырванное зерно 1, аналогично абразивной частице горной породы попавшей в сочленение, производит взаимное действие (царапание ) как на поверхность детали А, так и на поверхность детали Б. Так происходит взаимный износ трущих­ся поверхностей на протяжении всего срока их службы.



Деталь А


Деталь Б


2

Рис. 3.3. Схема износа сопряжения детали


Следовательно, изнашивание - процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и накопления его остаточной деформа­ции при трении, проявляющийся в постепенном изменении разме­ров и формы тела.

Свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое вели­чиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнаши­вания, называют износостойкостью.

Для характеристики процесса изнашивания пользуются следую­щими показателями.

Абсолютный износ - абсолютное изменение размеров, объема или массы изношенной детали; при этом различают линейный, объ­емный и весовой износ.

Относительный износ - износ, выраженный в процентах или в долях единицы относительно износа другой детали, принятой за эталон.

Размерный износ - линейный износ, измеренный в заданном направлении, определяемом служебными качествами детали или обусловленный удобством измерения.

Предельный износ - максимальная величина износа, при дости­жении которой дальнейшая эксплуатация изделия считается недо­пустимой по техническим или экономическим показателям работы.

Количественными характеристиками процессов изнашивания являются скорость, темп и интенсивность изнашивания.

Скорость изнашивания υ — отношение абсолютного значения износа к интервалу времени, в течение которого он возможен:


, , , (3.1)

где ∆L, ∆d, ∆Q - величины износа детали, км, мк, г; t — время изнашивания, ч.

Различают мгновенную и среднюю скорости изнашивания.

Темп изнашивания - отношение аб­солютного износа детали к единице выработки машины. Например, линейный износ деталей экскаватора к его выработке в м3.

Интенсивность изнашивания i (мм/км) - отношение абсолютного износа ∆h к пути трения l


i = Δh/l . (3.2)

Скорость изнашивания деталей также зависит от конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.


^ 3.2.2. Мероприятия по предупреждению скорости изнашивания


Для разработки мероприятий по предупреждению и уменьше­нию скорости изнашивания необходимо знать закономерности нарастания износов. Имеющиеся в этом направлении исследования
позволяют полагать, что износ нарастает равномерно, пропорционально времени работы машины. На рис. 3.4 дана кривая нарастания износа подвижного сопряжения работающей в установившемся режиме машины. Кривая имеет I, II и Ш участки, характеризующие периоды работы сопряжения деталей.




Рис. 3.4. Кривая износа

сопряжения машины:

I-период приработки; II-период

нормальной работы; III-период

аварийного износа.

Первый период характеризуется постепенным понижением скорости изнашивания, которая во втором периоде изменяется незначительно, а в третьем периоде в результате действия ряда факторов (увеличение зазора, недостатка смазки и т. д.) она резко возрастает. Основным периодом работы сочленения является второй период и его стремятся увеличить. Продолжительность (Т, ч) второго периода определяют по формуле


, (3.3)


где Δб и Δн - соответственно наибольший допустимый и началь­ный зазоры в сопряжении, мм; tgα - величина, характеризующая интенсивность износа сопряжения (определяется эксперименталь­ным путем при замерах величины износа).

Процесс износа сопряжения детали протекает при одновременном действии большого количества различных факторов, знание кото­рых необходимо для правильной эксплуатации машин.

В зависимости от полноты разделения смазкой трущихся по­верхностей деталей различают следующие виды трения скольже­ния: жидкостное, полужидкостное, граничное, полусухое и сухое.

При жидкостном трении трущиеся поверхности полностью раз­делены сплошным слоем смазочного материала. Так, если зазор между подшипниками и валом заполнить смаз­кой и валу сообщить вращательное движение, то возникнет яв­ление всплывания вала в подшипнике, т. е. разделение трущихся поверхностей слоем смазки.

Согласно гидродинамической теории смазки и трения, разработанной Н. П. Петровым, Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным, при вращении вала масло, вследствие молекулярных связей, бу­дет проталкиваться между валом и подшипником в направлении узкой клиновидной щели. В этом месте в слое масла давление будет увеличиваться (рис. 3.5).


Рис. 3.5. Распределение давления внутри слоя смазки в подшипнике при жидкостном трении: 1-зона разряжения; 2 - зона повышенного давления; 3 – эпюра распределения давления внутри слоя смазки

При заданной удельной нагрузке на вал (ρ, кгс/м2), частоте вращения вала (n, мин-1), абсолютной вязкости масла (μ, кгс/м2) при условии жидкостного трения величина зазора в самом узком месте клиновидной щели может быть определена по формуле В. И. Казарцева /16/

hmin = , (3.6)

где С=(l+d)/l -коэффициент, характеризующий соотношение между длиной (l) и диаметром (d) шейки вала.

Эта формула положена в основу расчета подшипни­ков скольжения и выбора значений D, d и S, а также рекомендаций по выбору смазочных масел, форм по­верхностей вала и подшип­ника и определению пре­дельно допустимых зазоров сопряжения типа вал-под­шипник.

Коэффициент жидкостного трения, для хорошо смазанных поверхностей находит­ся в пределах 0,003—0,010. При полужидкостном трении, занимающем промежуточное по­ложение между жидкостным и граничным трениями, масляный слой несет основную нагрузку, но не предохраняет полностью тру­щиеся поверхности от контакта, так как слой масляной пленки меньше, чем шероховатость этих поверхностей. Полужидкостное трение встречается часто в горных машинах, имеющих грубо об­работанные поверхности скольжения, малые скорости их движе­ния, большие зазоры в сопряжениях.

При граничном трении трущиеся поверхности разделены слоем смазки толщиной менее 10 мкм. При этом на поверхностях образу­ется прочная адсорбированная пленка, уменьшающая удары микровыступов и предохраняющая их от сухого трения. Для по­лучения такой пленки необходима хорошая маслянистость смазки и высокое качество обработки поверхностей.

При полусухом трении адсорбированная пленка частично раз­рушается и наблюдается смешанное трение (граничное и сухое). Разрушению пленки в значительной степени способствует попадание в смазку частиц горной породы и т. д. Полусухое трение сопро­вождается интенсивным износом деталей, и для его уменьшения необходимо регулярно следить за качеством и режимом смазки машин.

При сухом трении между трущимися поверхностями смазка совсем отсутствует или находится в незначительном количестве. Этот вид трения используется в тормозах, муфтах, при движении ко­лесных пар по рельсам. Сухое трение сопровождается наибольшим износом деталей машин.

Замедление процесса износа деталей машин может быть до­стигнуто следующими методами: соответствующим подбором материалов; использованием дета­лей, изготовленных ковкой и штамповкой; правильным выбором способов механической и термической обработки; соблюдением режимов смазки; защитой сопряжений от вредного влияния внешней среды (пыли, влаги).

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14



Скачать файл (2899.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации