Износы и способы ремонта деталей

 

Изношенную деталь восстанавливают под номинальный или ремонтный размер, придают детали правильную геометрическую форму и соответствующие поверхностные свойства или устраняют различные механические поврежде­ния, а иногда и аварийные неисправности.

Для этого используют следующие методы:

-восстановление посадки с применением де­талей ремонтных размеров;

-восстановление посадки с применением до­полнительных ремонтных деталей;

-восстановление посадки путем - получения начальных размеров наплавкой, металлизаци­ей, электролитическим и химическим наращи­ванием, покрытием полимерными материала­ми и т. д.;

устранение различных механических по­вреждений.

-Восстановление посадки с при­менением деталей ремонтных размеров заключается в том, что наиболее дорогую и ответственную деталь обрабатыва­ют под ремонтный размер, а сопряженную де­таль заменяют новой. Например, при ремонте шеек коленчатого вала их диаметры обраба­тывают под ремонтный размер, а вкладыши подбирают новые (ремонтного размера), обес­печивая соответствующий зазор между данны­ми деталями. Таким образом, ремонтный раз­мер - это ближайший размер от номинально­го, который при обработке изношенной детали обеспечивает требуемую геометрическую фор­му и шероховатость поверхности.

Различают стандартные, регламентирован­ные и свободные ремонтные размеры.

Стандартные ремонтные раз­меры применяются для поршней, поршне­вых колец и пальцев, толкателей, тонкостен­ных вкладышей. Указанные детали ремонтных размеров изготавливаются автопромышленно­стью и заводами по производству запасных ча­стей. Ремонтные предприятия производят вос­становление сопряженных деталей (блок ци­линдров, коленчатые валы и т. д.) в соответст­вии со стандартными ремонтными размерами рассматриваемых деталей.

Регламентированные ремонт­ные размеры устанавливаются техни­ческими условиями на ремонт ряда деталей, например на диаметры шеек кулачковых ва­лов и их втулок, клапанов и их направляющих, шкворней и других деталей. Недостатком стандартных и регламентированных ремонт­ных размеров является то, что в процессе обра­ботки приходится снимать не только дефект­ный поверхностный слой металла, образовавшийся в результате износа, но и вести дальней­шую обработку до тех пор, пока не будет до­стигнут ремонтный размер детали. Однако важное преимущество данных размеров за­ключается в том, что они позволяют заранее иметь готовые детали и осуществлять ремонт методом частичной взаимозаменяемости.

Свободные ремонтные размеры предусматривают обработку деталей до полу­чения правильной геометрической формы и требуемой шероховатости рабочих поверхно­стей. При ремонте одни и те же детали могут получить различные размеры в зависимости от величины и характера износа. Сопряженная деталь подгоняется к отремонтированной до величины свободного ее размера. В этом слу­чае заранее изготовить детали с окончатель­ными размерами нельзя. Поэтому приходится осуществлять подгонку деталей по месту. В ремонтном производстве восстановление дета­лей под свободные размеры производится у различного нестандартного оборудования.

Восстановление посадки с при­менением дополнительных ре­монтных деталей широко применяется при восстановлении деталей под ремонтный и особенно под номинальный размер.

Сущность способа состоит в том, что на из­ношенную поверхность предварительно обра­ботанной детали устанавливают специально изготовленную дополнительную деталь (наса­док). Дополнительные детали — насадки — из­готавливают в виде различных втулок, гильз, колец, разьбовых ввертышей, зубчатых венцов шестерен и т. д. Этим способом ремонтируют блок цилиндров, гнезда клапанов, посадочные отверстия под подшипники качения в карте­рах коробок передач, задних мостов, ступицах, корпуса масляных и водяных насосов, отвер­стия с изношенной резьбой в корпусных дета­лях и др.

Крепление дополнительной детали чаще всего осуществляют за счет гарантированного натяга выбранной посадки. В отдельных слу­чаях применяют дополнительные крепления в виде приварки в нескольких точках или по все­му сечению торцовой поверхности, стопорных винтов или шпилек. Стопорные винты исполь­зуют для крепления втулок и резьбовых ввер­тышей.

В условиях ремонтных предприятий сборку дополнительных деталей с ремонтируемой осуществляют обычно под прессом. При этом происходят изменения размеров втулки, кото­рые необходимо учитывать при окончательной обработке ее рабочей поверхности.

Восстановление посадки путем получения номинальных размеров независимо от степени износа возможно различными методами, если прочность детали достаточна и выбранный ме­тод экономически целесообразен. В ремонтном производстве применяются следующие спосо­бы: наплавка; металлизация; электролитиче­ское наращивание; давление; покрытие поли­мерными материалами и др. Опытную провер­ку проходят плазменная наплавка, сварка трением, наплавка жидким металлом, электро­физические способы сварки (диффузионная, ультразвуковая, лазером и др.).

 

На величину естественного износа подвиж­ного соединения оказывают влияние многие факторы, в частности: вид и характер трения; скорость взаимного перемещения трущихся по­верхностей; их начальное состояние (шерохо­ватость, наклеп и др.); способ подвода, коли­чество и качество смазки; присутствие абрази­вов и т. д.

Многообразие физико-механических, хими­ческих и физико-химических свойств самих трущихся материалов обусловливает сложную картину естественного износа. Это затрудняет задачу установления общих закономерностей, позволяющих в различных условиях работы определить величину и характер изнашивания определенного сопряжения. Общим является увеличение естественного износа с увеличени­ем времени работы машины.

Рассмотрим данное положение на графике (рис. 57), показывающем влияние времени ра­боты соединения с учетом шероховатости на износ вращающихся деталей.

На графике представлены три кривые, тру­щиеся поверхности которых имеют различную шероховатость. Для всякого удовлетворитель­но сконструированного подвижного соедине­ния, работающего с установившимся режимом, существуют три периода работы. Проследим общую закономерность работы подвижного соединения по кривой 1. Первый криволиней­ный участок O₁А₁ соответствует периоду ин­тенсивного нарастания износа, в результате которого начальный зазор указанного сопря­жения увеличивается до определенной величины (отрезок A₁A'₁). Происходит процесс приработки сопряжения, когда разрушаются старые неровности, полученные при механичес­кой обработке, и образуются новые неровно­сти. После приработки неровности меняют форму, размер и направленность. Эта новая шероховатость является оптимальной в тече­ние дальнейшего изнашивания, протекающего после приработки.

Второй прямолинейный участок А₁Б₁ кри­вой, наибольший по протяженности, характе­ризует нормальную работу сопряжения, т.е. отвечает периоду естественного износа. Он со­ответствует области допускаемых зазо­ров, предельной величиной которых являет­ся отрезок Б₁Б'₁.

Характер износа на данном участке выяв­ляется в постепенном нарастании его в зави­симости от продолжительности работы сопря­жения. Продолжительность работы соединения зависит от правильной технической эксплуатации

машин или механизмов (надлежащей смазки и регулировки, обеспечения условий хранения и т.д.). Она может быть увеличена при ремонте, т. е. методами, обеспечивающими восстановление первоначальных размеров со­прягаемых деталей, устранение искажений геометрической формы изношенных деталей, восстановление первоначальной посадки и т. д.

Следовательно, правильная техническая эксплуатация и ремонтные мероприятия зна­чительно увеличивают срок службы сопряжен­ной пары.

Третий криволинейный участок Б₁В₁ кри­вой характерен резким возрастанием износа, не пропорционального длительности работы сопряжения.

Этот участок соответствует периоду износа сверх допустимого предела, так называемому аварийному износу. Участок около линии Б₁Б'₁выражает предельные износы, при которых работа машины или механизма долж­на быть прекращена. Поэтому очень важно ус­тановить допустимую величину максимального износа, когда автомобиль или агрегат подле­жат ремонту. Отсюда вытекает основная зада­ча рационального использования подвижного состава: проведением мер технического об­служивания не допустить преждевременного наступления предельного износа деталей со­пряженных пар.

Существуют разные теории, объясняющие процесс изнашивания. Теория молекулярного трения, предложенная проф. Б. В. Дерягиным, теория механического и молекулярно-механического изнашивания проф. И. В. Крагельского. Проф. Б. И. Костецкий исследовал химиче­ские и структурные изменения в тонких поверх­ностных слоях в процессе износа.

По данным Б. И. Костецкого, износ возни­кает в результате схватывания металлических поверхностей, окисления, воздействия температуры, абразивов и отслаивания частиц метал­ла.

Изнашивание схватываниями характеризуется интенсивным разрушением поверхностей деталей машин при трении без смазки. Верхние слои металла пластически де­формируются, возникают местные металличе­ские связи (схватывание) на трущихся поверх­ностях и разрушения их с отделением частиц металла или налипанием их на поверхностях трения. Износ схватыванием возникает и на деталях, восстановленных различными спосо­бами.

Окислительное изнашивание представляет собой процесс постепенного раз­рушения поверхностей деталей при трении, протекающем при воздействии кислорода (из воздуха) на деформируемые слои металла. Окислительному износу подвергаются шейки коленчатого вала, цилиндры, поршневые паль­цы и другие детали.

Тепловое изнашивание происхо­дит в результате воздействия значительных удельных давлений и больших скоростей скольжения трущихся поверхностей. Выделяю­щееся тепло размягчает металл и вызывает на трущихся поверхностях интенсивные разруше­ния в результате оплавления, размазывания и переноса металла с отделением малых объе­мов с поверхностей трения. Тепловой износ наблюдается на кулачках распределительных валов, тарелках толкателей, рабочих поверх­ностях цилиндров и других деталей.

Абразивное изнашивание возни­кает вследствие попадания абразивных частиц и продуктов износа на поверхности трения. В результате при скольжении трущихся поверх­ностей происходит срезание микрообъемов металла. Это изнашивание обязательно сопут­ствует всем другим видам изнашивания, за ис­ключением осповидного. Особенно широко распространен абразивный износ при трении деталей машин, работающих в абразивной среде.

Осповидное изнашивание харак­теризуется отслаиванием, выкрашиванием и другими подобными явлениями на поверхно­стях трения качения. Наиболее отчетливо про­является данный износ на рабочих поверхно­стях подшипников качения и зубьях шестерен.

Важнейшей задачей технического обслужи­вания и ремонта является продление срока службы деталей в сопряжении. Износ деталей автомобиля может быть уменьшен путем полу­чения оптимальной шероховатости поверхно­стей деталей при механической обработке и, последующей работы их в условиях жидкост­ного трения. Значение первого фактора рас­сматривалось ранее. Смазка позволяет значи­тельно снизить износ деталей. Введение смаз­ки между трущимися поверхностями уменьша­ет коэффициент трения. Без смазки (сухое трение) коэффициент трения находится в пре­делах от 1,0 до 0,5, а при наличии смазки он уменьшается до 0,01—0,001. Смазка одновре­менно служит охлаждающей средой для тру­щихся поверхностей, поддерживая постоянную температуру и смывая отделившиеся частицы металла.

Увеличить срок службы деталей машин можно методом повышения их износостойко­сти, например повысить твердость трущихся поверхностей путем термической или химико-термической обработки (цементация, закалка, осталивание, хромирование и др.), использо­вать полимерные материалы.

 

Общие положения. Об исправной ра­боте автомобиля обычно судят по рабочим ха­рактеристикам. Такими характеристиками, например, для двигателя являются: изменение мощности в зависимости от числа оборотов, удельные расходы топлива и смазки, отсутст­вие стуков и ненормальных шумов. Всякое от­клонение рабочих характеристик от нормаль­ных указывает на различие той или иной неис­правности. Эти неисправности могут возник­нуть из-за плохой регулировки или каких-либо изменений в автомобиле, не устранимых регу­лировкой. К последним относятся неисправ­ности, возникшие в результате износа. Перво­начальные качества деталей, установленные рабочими чертежами и техническими условия­ми и полученные при изготовлении, изменя­ются в процессе эксплуатации автомобиля вследствие износа деталей или появления раз­личного рода дефектов.

Автомобиль, как всякая машина, состоит из отдельных деталей, образующих определенные соединения. Об исправной работе Соединения судят по рабочим показателям, в данном слу­чае по посадке, которая определена конструк­цией. Таким образом, для сопряжения неис­правность проявляется в нарушении посадки, т. е. в нарушении заданных зазоров или натя­гов. Например, падение мощности двигателя может быть следствием увеличения зазоров в деталях поршневой группы. Всякое нарушение посадки связано с изменениями в размерах, форме деталей, качества их поверхностей, в из­менениях материала (химического состава, структуры, механических свойств).

Практика показывает, что наибольшее зна­чение имеют неисправности, возникшие вслед­ствие изменения размеров деталей.

Классификация износов. Встречаю­щиеся дефекты и износы в деталях, узлах и агрегатах автомобиля весьма разнообразны и проф. В. И. Казарцев делит их на две группы: естественные и аварийные.

Естественные износы являются следствием трения, действия высоких темпера­тур и нагрузок, появляющихся при нормаль­ных условиях эксплуатации. Характерным признаком этой группы износов является мед­ленное нарастание износа, т. е. длительная ра­бота автомобиля без существенного наруше­ния показателей рабочих характеристик.

Аварийные износы появляются в ре­зультате неправильного технического ухода за агрегатами и автомобилем в целом. Иногда они вызываются-дефектами производства, низ­ким качеством материала и конструктивными недостатками. Характерными признаками дан­ной группы износов является быстрое нараста­ние износа, сопровождаемое остаточными де­формациями, разрушением (поломкой) дета­лей и другими неисправностями, которые не позволяют дальнейшую эксплуатацию автомо­биля (прицепа, полуприцепа). Появление ава­рийных износов является показателем качест­ва технического обслуживания. Поэтому ос­новная задача любого автохозяйства заключа­ется в том, чтобы при эксплуатации автомоби­ля не имели место аварийные износы и дефек­ты. Необходимо поддерживать эксплуатируе­мые автомобили в таком состоянии, чтобы они имели только естественный износ.