Експлуатаційні характеристики машин

Експлуатаційні характеристики машин.

Основними показниками є продуктивність,потужність та якість продукції.

Наприклад,знос черв*яка  черв*ячного пресу призводить до вират продуктивності та погіршення якості розплаву полімеру.

Надійність-це здатність об*єкту виконувати задані функції,зберігаючи у часі значення встановлених експлуатаційних показників в заданих межах,відповідних заданим режимам і умовам використання,технічного обслуговування,зберігання і транспортування.

Надійність машини забезпечують бездоганністю її конструкції,технологією виготовлення і експлуатації.

Довговічність-це здатність об*єкту зберігати працездатність до граничного стану при встановленні системі технічного обслуговування і ремонтів.

Граничний стан експлуатації визначається або економічними причинами або порушенням умов безпеки,або виходом машини з заданих меж експлуатаційних параметрів.

Наробка-тривалість або об*єм роботи об*єкта.

Коефіцієнт технічного використання:

Кт.в.=Тб/(Тв+То)=Со/Сб,

Тб-час безвідмовної роботи на протязі року,

То-час простою на ремонті і профілактичному огляді.,

Сб-норма видобутку машини при безвідмовній роботі впродовж року,

Со-дійсна виробка при наявності відмов на протязі року.

2.Фізичний знос.

Фізичний знос машини-результат тимчасового або постійного руйнування  її елементів.В результаті чого машина перетає задовольняти висунутим вимогам.

Визначають фізичний знос:

1роду знос-знос,створюваний при експлуатації під дією навантаження.

2роду-знос устаткування при його зберіганні.

Знос нової деталі=0,знос бракованої деталі 100%.

Знос,обумовлений силами тертя є основним.

Швидкість зносу-це абсолютний знос деталі в часі,виражений в лінійних,масових чи об*ємних одиницях.

Економічною оцінкою фізичного зносу є критерій:

Qp-собівартість ремонту деталі,вузла устатування

Qн-собівартість виготовлення нової деталі

Δ-залишковий фізичний знос,5-8%.

Якщо ɖфіз=100%,то ремонтувати деталь не доцільно.

3.Моральний знос.

Моральний знос устаткування-це нерентабельність його експлуатації по зрівнянню з новим виготовленням устаткування.Визначення морального зносу дав Карл Маркс.

Існують 2 форми:

1.Втрата дійсної вартості в міру того,як машина такої ж конструкції починає виготовлятися дешевше.

2.Втрата дійсної вартості устаткування у зв*язку з появою більш продуктивних машин такого ж призначення.

Економічний критерій морального зносу:

Q-початкова вартість устаткування

Qв-знецінювання початкової вартості під впливом технічного прогресу.

Qзаг-вимірювач загального зносу машин в частинах початкової вартості.

Коефіцієнт Qзаг і Qm розраховуються при підрахунках собівартості ремонтних робіт.

4.Види тертя у машинах.

Робота вузлів машин пов*язана з відносним переміщенням суміжних поверхонь деталей.

Підвищення якості ремонту спирається на знання закономірностей механізму процесу зношування.

Тертя-опір,який виникає при переміщенні деталей,елементів і частин цих елементів.

Сила тертя направлена в сторону,протилежну зрушую чому зусиллю.

Розпізнають тертя внутрішнє і зовнішнє.Внутрішнє тертя виникає при відносному переміщенні частинок самого матеріалу.

Зовнішнє тертя виникає при взаємодії твл,які знаходяться у взаємному приляганні.

Існують різноманітні гіпотези тертя:

1.Гіпотези,які пояснюють тертя механічною взаємодією поверхневих жорсткостей.

2.Гіпотези,які пояснюють тертя молекулярною взаємодією,в результаті  чого виділяється велика кількість теплоти,яка спричиняє роздрібнення окремих кристалів,структурні перевтілення,пластичну деформацію.

3.Гіпотези спільної механіко-молекулярної взаємодії поверхонь тертя.

Зовнішнє тертя розподіляється на тертя ковзання і тертя кочення.

5.Знос деталей машин і його фізична сутність.

 Знос деталей машин проявляється в поступовій зміні форми,розмірів і властивостей матеріалу деталей.

В теперішній час використовується класифікація,яку запропонував Хрущов:

1.Механічний знос

2.Молекулярно-механічний.

3.Корозійно-механічний.

Механічний знос викликається силами тертя при ковзанні однієї деталі по другій

В цьому разі виникає руйнування поверхні в результаті пружних і пластичних деформацій поверхневих прошарків.

При МЗ спостерігається зминання, абразивний знос,втомлювальне зношування. Найсерйозніший вид-абразивний знос.

Спостерігається при роботі таких суміжних деталей,як вал-підшипник,поршень-циліндр,плунжер-ущільнення.

Молекулярно-механічний знос полягає у явищі молекулярного  зцеплення з послідуючим  руйнуванням в цих місцях.

Спостерігається при недостатньому змащенні та щільному контакті поверхонь.

Корозійний знос виявляється  в результаті хімічної або електрохімічної дії на матеріал деталей зовнішнього середовища або перероблюваних продуктів.

Спостерігається роз*їдання поверхонь і поява раковин,метал втрачає механічну міцність.

6.Основні фактори процесу зношування .

На знос деталей устаткування в процесі експлуатації  впливають наступні фактори:

1.граничний тиск на поверхню тертя

Із збільшенням допустимого тиску знос збільшується.При сухому терті швидкість знос пропорційна питомому тиску.

Dm/dt-масова швидкість зносу

C-коефіцієнт пропорційності

P-питомий тиск

2.твердість поверхонь деталей

 Деталь,яку більш важко виготовити роблять більш твердою.Чим більша твердість поверхні,тим вона більш зносостійка.Але при цьому знижується ударна в*язкість  поверхневого шару і знижується втомлю вальна міцність.

3.властивості матеріалів деталей тертя

Чим більше структура мілко зерниста,тим більше метал зносостійкий.Сталі більш зносостійкі,ніж чугунки.Лігуючі добавки підвищують зносостійкість:хром,молібден,нікель зменшують розмір кристала і підвищують механічні властивості сталей і чугунів.

4.швидкість взаємного переміщення

При сухому терті зі збільшенням швидкості взаємного переміщення знос збільшується пропорційно.При рідкому терті-чим більша швидкість,тим менший знос,так як із збільшенням швидкості збільшується товщина масляного клину.

7.Аналітичний метод визначення оптимальних зазорів.

Виходячи із гідродинамічної теорії змащування

d-діаметр вала

n-число обертів у хвилину

μ-динамічна в*язкість масла

p-питомий тиск

c-коефіцієнт геометричної форми

c=(d+l)/e

де l-довжина підшипника.

У теорії тертя оперують відносним ексцентриситетом

λ=2е/S

Відомо,що безрозмірна сила тертя є функцією від λ.

Λопт=0,5=2еопт/S ,звідки  lопт=Sопт/4

Визначаємо оптимальну товщину шару мастила h

Тоді Sопт=0,467d√9nɳ/pc

Згідно розрахунковому значенню Sопт знаходять посадку на вал.При роботі під тиском у масляному клині найбільший шпальт буде тоді,коли поверхня вала і підшипника будуть мати граничні зношування

   hгран=δв+δп=δ

δв і δп-середньоквадратична висота нерівностей при зношуванні вала і підшипника.

з другої сторони

Поділимо останнє рівняння на попереднє рівняння.

На практиці обирають  

Для тихохідних валів  

8.Термічні методи зміцнення. Оджиг і загартування.

Оджиг:

А)повний(850…900С)

Б)неповний(550..600С)

При оджигу деталь нагрівають в печі до t=600…900С,витримують при цій температурі і охолоджують разом з піччю або у гаряому піску.Час підігріву 30…60 хвилин на кожні 25м товщини.Витримка 1/5 частину часу нагріву.

Використовують для середньо вуглецевих конструкційних і легірованих  сталей з мето покращення обробки і зняття внутрішніх напруг.Типові сталі :Сталь 45,50Г.Недоліки:процес дорогий.

Загартування-процес нагріву деталей більше за температури структурних перетворень,витримка при цій температурі,потім швидке охолодження в воді,маслі,розчинах  солей(KNO3,NaNO3).Загартовують сталі з вмістом вуглецю більш ніж 0,3%.Час нагріву деталі до температури структурних перетворень 1 година на 25мм товщини.

Розрізняють 2 засоби нагріву:

1.Об*ємний.Деталь нагрівають у пламеневих або електропечах,або в розчинах  росплавлених солей.Після цього охолоджують в воді чи маслі.Глибина закаляє мого шару до 15мм на сторону.

Недолік такого нагріву:підвищена твердість поверхневого шару,крихкість деталі.

2.Поверхневий:

А)струм ом високої частоти(500…10000Гц)

Б)ацетиленокисневим полум*ям.

Охолоджують деталі під душем,використовуючи воду або водо-повітряні суміші.

Поверхнева закалка СВЧ.

1-деталь

2-кондуктор

Проходження струму через індуктор наводить в деталі струм Фуко.

Індуктор являє собою обмотку,виготовлену з мідної проволоки,під*єднань до генератора змінного струму.Другою обмоткою є сама деталь.

Генератори підвищеної частоти можуть бути машинними(до 3000Гц) тп ламповими(більше 3000Гц).

Переваги:висока продуктивність,мале по короблення та поводка після загартування.

При роботі деталі на тертя,застосовується глибина загартованого шару 1,5-2мм.При роботі на зминання 4-5мм.Стійкість до зношування деталі зростає в 2-4 рази.Охолоджують водою після вимивання індуктору.

Полум*яне загартування ацетиленокисневим полум*ям.

Схема установки:

1.кисневий балон

2.ацетиленовий генератор

3.водяний затвор

4.ацетилено-кисневий пальник

5.деталь

6.насос

7.місткість для за гартувальної рідини

Глибина загартування при нагріванні ацетиленокисневим полум*ям 5-7мм.

9.Термічні методи загартування.Нормалізація і відпуск.

Нормалізація-різновид оджигу.Деталі нагрівають до температури 900С,витримують 4-5 годин і охолоджують на повітрі.

Використовують для вирівнювання мікроскладу після цементації,для зняття внутрішніх напруг.Нормалізують як правило низьколегіровані сталі С=0,1…0,3%

Відпуск застосовується для деталей,які пройшли загартування.Під час відпуску нестійкі  структури перетворюється на більш стійкі,знімається внутрішня напруга,зменшується поверхнева твердість,зростає в*язкість.Відомо 3 види відпуску,в залежності від температури нагрівання сталі:

-низький відпуск(150-200С)

-середній відпуск(350-400С)

-високий відпуск(500-650С)

Деталі нагрівають до зазначеної температури,виримують при цій температурі 1-2 години та охолоджують на повітрі.

Низький відпуск:для мало вуглецевих сталей,цементованих та загартованих-для зняття внутрішньої напруги.

Середній відпуск:підлягають середньо вуглецеві,інструментальні сталі-для підвищення ударної в*язкості та зменшення поверхневої твердості.

Високий відпуск:для середньо вуглецевих та конструкційних сталей.

Покращення:це загартування та високий відпуск.

10.Хіміко-термічна обробка сталей.Цементація

Цементація(насичення вуглецем)-процес насичення поверхневих шарів мало вуглецевих сталей вуглецем.Процес цементації полягає в нагріванні сталевих деталей до 900-950С в середовищі,насиченому вуглецем,витримка в цьому середовищі при температурі,що задана на протязі часу,який потрібен для отримання необхідної глибини цементованого шару,потім швидке чи повільне охолодження.Твердість після цементації 40-45.

Відомі 3 засоби цементації:

1.Цементація в твердому карбюризаторі

(Древесне вугілля з частками 5-6 мм-85% суміші,солі BaCl2,NaCl,KCl-до 15% суміші.)

Деталі складають в залізний ящик та пересипають сумішшю так,щоб кожна була вкрита шаром до 25мм.Ящик замазують сумішшю вогнестійкої глини-2 частки та 1 частка піску,доведених до тістоподібного стану.Нагрівають в печі до 900—950С і витримують 1 годину на отримання 0,15мм товщини цементованого шару.Глибина цементації  0,5-2мм.

Недоліки:підвищене запорошення,повільний процес,ускладненість контролю глибини.

2.Цементація в рідкому середовищі.

(здійснюєть в розплаві солей NaCN,SiC)

Глибина цементованого шару 0,2-0,6мм.

2.Газова цементація

Здійснюється в газах,здобутих при піролізі нафти.