Реферат: Изменения свойств смазки и антифрикционных свойств подшипников скольжения в эксплуатации

Изменения свойств смазки и антифрикционных свойств подшипников скольжения в эксплуатации

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлургического оборудования

РЕФЕРАТ

«Изменения свойств смазки и антифрикционных свойств подшипников скольжения в эксплуатации»

Общие сведения

Конструктивное совершенство и высокое качество изготовления и установки машины не гарантируют длительной и безаварийной ее работы. Дополнительными условиями являются грамотная техническая эксплуатация и целесообразная система ремонтов.

Изменение эксплуатационных свойств в их взаимосвязи с износом зависит от типа машины. Возьмем для примера автомобиль. Износ цилиндров, поршневых колец и поршней, лакообразование в цилиндрах и износ клапанов ухудшают герметичность рабочего пространства, в результате чего снижается среднее индикаторное давление, что влечет за собой уменьшение мощности двигателя и увеличение удельного расхода горюче-смазочных материалов. С потерей мощности двигателя ухудшаются тяговые качества автомобиля - возрастает время и путь разгона, понижается предельная скорость движения на той или иной передаче.

Износ деталей цилиндропоршневой группы, шатунных подшипников и деталей газораспределительного механизма приводит к усилению шума при работе двигателя. Увеличение зазоров в рулевом механизме, износ тормозных колодок и барабанов, тормозного кулака и шарнирных соединений тормозного привода ухудшают управляемость автомобиля и в связи с увеличением пути торможения понижают безопасность движения.

Важной предпосылкой правильного использования и грамотной эксплуатации машины является наличие ее технического описания, правил технической эксплуатации, основных правил техники безопасности при обслуживании машины, альбома чертежей и карты смазки. Указанная документация составляется под непосредственным руководством конструктора на основании опыта эксплуатации подобных машин, результатов исследовательских работ, стендовых и эксплуатационных испытаний опытных образцов.

Задачей технической эксплуатации машины является обеспечение ее исправного технического состояния и безаварийной работы при необходимой экономичности. Уровень технической эксплуатации машин определяется установкой их в надлежащем месте, рациональным использованием в соответствии с назначением, квалификацией обслуживающего персонала, постановкой ухода и технического надзора за машинами, организацией смазочного хозяйства [9].

Сданная в эксплуатацию машина или установка поступает в ведение лиц, управляющих ею и обслуживающих ее агрегаты.

Для обеспечения должного уровня технической эксплуатации к самостоятельному управлению машинами и их техническому обслуживанию допускаются лица, пригодные к данной работе по состоянию здоровья, отлично изучившие машины данного типа и получившие соответствующие свидетельства. Во многих случаях к управлению машинами не допускаются лица, не достигшие 18 лет. Знание обслуживающим персоналом правил технической эксплуатации и технических инструкций должно систематически проверяться.

Необходимые навыки в обращении с машиной вырабатываются у машиниста, станочника или оператора при длительной работе на ней. Поэтому к перестановке рабочего с машины на машину прибегают только при настоятельной необходимости.

Для надзора за оборудованием действуют органы технического надзора. В зависимости от характера оборудования технический надзор бывает государственный и местный или только местный. Государственный надзор осуществляют такие организации как Госавтоинспекция, Госавиаинспекция, Госгортехнадзор, Морской регистр и др. Вообще, в функции технического надзора входит надзор за монтажом оборудования, техническим состоянием машин и оборудования, выполнением правил управления машинами, их обслуживании, контроль за сроками и качеством выполнения ремонта, за испытанием оборудования и за ведением технической документации.

Органы Государственного технического надзора занимаются освидетельствованием, испытанием и разработкой норм проектирования машин и оборудования с точки зрения надежности работы и безопасности в обслуживании.

Цель технического ухода и ремонта - поддерживать работоспособность машины. Но если технический уход представляет собой совокупность мероприятий, направленных на борьбу с износом, то задачей ремонта является ликвидация последствий износа.

В одних отраслях народного хозяйства ремонт является элементом технической эксплуатации оборудования, в других он обособлен.

На практике расходы на ремонт могут достигать очень большой величины, превышая в некоторых случаях стоимость машины в несколько раз. Иногда расходы на ремонт поглощают большую часть доходов, приносимых машиной, что делает эксплуатацию машины нерентабельной.

В настоящее время ставится на очередь задача перехода на безремонтную эксплуатацию или ремонт без разборки машины.

Под последним термином понимается:

устранение капитальных ремонтов;

-           восстановление изношенных узлов трения без их разборки;

-           широкое использование диагностических средств с целью оценки фактического состояния машины;

-перевод узлов трения машины на смазывание их металлоплакирующими смазочными материалами;

-           в некоторых случаях использование восстановительного ремонта и замена его комплектационным ремонтом, осуществляемым сменой износившихся деталей, узлов и агрегатов.

Переход на безремонтную эксплуатацию является комплексной задачей. Решение этой задачи должно базироваться на следующем:

переход от планово-предупредительной системы ремонта к ремонту по техническому состоянию;

использование всевозможных методов повышения износостойкости трущихся деталей, основанных на эффекте безызносности (избирательном переносе при трении), включая конструктивные, технологические и эксплуатационные методы;

использование в машине не изнашивающихся фиксирующих поверхностей трения, служащих при установке сменных деталей;

-           использование в машине агрегатного принципа, который допускает независимую смену изнашивающихся пар трения и узлов.

Приведем некоторые термины, относящиеся к третьей части книги, взятые из работы П.И. Орлова [4].

Долговечность машины есть общее время, которое она может отработать на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного снижения основных расчетных параметров, с учетом всех ремонтов при экономически обоснованной их суммарной стоимости. Долговечность в наибольшей степени определяется износостойкостью деталей.

Ресурс долговечности - время работы машины в часах до первого капитального ремонта.

Срок службы машины - это общая продолжительность пребывания ее в эксплуатации до полного исчерпания ресурса долговечности.

Надежность техники - свойство техники в течение заданного времени сохранять работоспособность, находиться в исправном состоянии и выполнять установленные функции. Надежность техники является комплексным параметром, включающим такие показатели, как безотказность техники, долговечность ее работы, ремонтопригодность и сохраняемость свойств. Надежность техники зависит как от качества инженерного проекта и особенностей конструкции, так и от качества изготовления и эксплуатации техники. На стадии проектирования и конструирования особое значение для обеспечения надежности имеют уровень инженерных решений, учитывающих свойства применяемых физических объектов и конструкционных материалов, методы и средства защиты от вредных воздействий извне и т.п. Усложнение конструкций техники обычно снижает ее надежность. Степень надежности техники определяется уровнем применяемой технологии, качеством изготовления узлов и деталей, качеством сборки и контроля продукции. Надежность техники зависит от условий и интенсивности ее эксплуатации, качества проводимых профилактических работ и ремонтов, использования диагностических средств и т.д. [4].

В начальный период эксплуатации надежность техники обычно ниже среднего уровня, поскольку происходит приработка деталей, выявляются основные недостатки изготовления. Надежность техники снижается в конце предусмотренного периода эксплуатации, так как начинают сказываться старение и износ, усталость материала и т.п. Определяющую роль в обеспечении надежности техники играют уровень квалификации, деловые и нравственные качества разработчиков, изготовителей, пользователей техники, а также соблюдение ими трудовой и технологической дисциплины.

В 1950-70-е гг. в связи с резким усложнением техники сформировалась комплексная отрасль науки, изучающая методы и приемы обеспечения надежности техники - теория надежности. Эта теория разрабатывает математические методы расчета и прогнозирования надежности техники, приемы обработки статистической информации, получаемой в ходе эксплуатации, разрабатывает структурные схемы устройств повышенной надежности. Недостаточная надежность приводит к снижению эффективности техники, росту сферы ее ремонта и обслуживания, к дополнительным расходам сил и средств.

Качество продукции - совокупность технических, эксплуатационных, экономических и других свойств, обусловливающих ее пригодность для удовлетворения определенных потребностей. Требования к качеству продукции постоянно возрастают под влиянием развития науки и техники, совершенствования производства, непрерывного роста потребностей общества, а также в связи с значительным расширением международных экономических связей, углублением международной специализации и кооперации. К главным показателям качества продукции относятся экономичность, производительность, надежность, долговечность, материало- и энергоемкость машин и изделий. Качество характеризуется еще эргономическими, эстетическими и экологическими показателями [4].

Теория долговечности (следовательно и надежности) находится еще в стадии формирования; ее задачами являются [4]:

-           определение технически и экономически целесообразных лимитов долговечности;

-разработка методов изучения эксплуатации машин (статистическая обработка эксплуатационной информации);

-           изучение эксплуатационных режимов и их влияния на долговечность машин; типизация спектров эксплуатационных режимов;

-определение степени использования машин в эксплуатации и соотношения между долговечностью и сроком службы машин;

диагностика причин изнашивания деталей и их разрушения;

выявление наиболее изнашиваемых деталей, лимитирующих долговечность машины в целом;

разработка методов стендовых и эксплуатационных испытаний машин, узлов и деталей на долговечность; прогноз эксплуатационной долговечности машин на основании стендовых испытаний;

разработка объективных показателей долговечности выпускаемых машин.

По мнению П.И. Орлова, многочисленность и разнородность факторов, влияющих на долговечность (технический уровень эксплуатации, колебания эксплуатационных режимов, качество изготовления и т.д.), неопределенность многих факторов (рассеивание характеристик прочности и износостойкости материалов, влияние региональных и климатических условий и т.п.) заставляют при определении долговечности прибегать к методам теории вероятности и математической статистики. Вследствие этого теория не дает однозначного ответа на вопрос об ожидаемой долговечности, ограничиваясь установлением функциональных зависимостей вероятности износа и разрушения от продолжительности и режимов эксплуатации (рис. 1) [4].

Теория может только установить, что вероятная продолжительность работы машины на данном режиме будет равна 7,2; 10,5 и 15 тыс. ч при вероятности разрушения соответственно 90,80 и 60 %, или установить вероятное число остающихся в эксплуатации машин (процент выживания) после определенных периодов работы [4].

Выводы основываются на изучении находящихся в эксплуатации машин выпуска прошлых лет и всегда запаздывают, по существу они не приложимы к машинам новых выпусков, подвергаемым конструктивным и технологическим усовершенствованиям.

Рис. 1. График вероятной долговечности:1 - вероятный срок службы (процент выживания); 2 - вероятность разрушений; 3- плотность вероятностей срока службы

При прогнозе долговечности новых машин, являющемся насущной практической задачей, приходится базироваться на стендовые испытания машин (или вводимых в них новых узлов).

Таким образом, одним из важнейших разделов теории долговечности является разработка методов ускоренных испытаний и корреляция результатов испытаний с эксплуатационными условиями.

Теория долговечности, строящая выводы на статистических данных, в сущности, пригодна к изделиям массового производства и в гораздо меньшей степени - к изделиям мелкосерийного, тем более единичного выпуска. Вообще же, теория долговечности в описанной выше трактовке исходит из феноменологических позиций, оперируя цифрами достигнутой долговечности.

Гораздо большее значение имеет разработка методов повышения долговечности. Здесь на первый план выдвигается задача изучения физических закономерностей разрушения, износа и повреждения деталей (в зависимости от вида нагружения, свойств материла, состояния поверхностей и т.д.). Задачи эти настолько дифференцированы и специфичны, что вложить их в рамки общей теории долговечности вряд ли возможно. Они решаются методами триботехники, теории прочности и, главным образом, целенаправленной конструкторской и технологической работой над повышением долговечности.

Долговечность машины, как уже указывалось, определяется износостойкостью ее трущихся деталей. Постепенно развивающийся износ ведет к общему ухудшению показателей машины, снижению точности выполняемых ею операций, падению КПД, увеличению электропотребления и снижению полезной отдачи. С течением времени износ может перейти в катастрофическую стадию. Прогрессирующее повреждение поверхностей вызывает поломки и аварии (разрушение подшипников качения, выкрашивание зубьев зубчатых колес, заедание подшипников, поломка поршневых колец и т.п.).

Долговечность машины можно искусственно продлить при помощи восстановительных ремонтов.

В начальный период эксплуатации ремонтные расходы, как правило, невелики. Затем они скачкообразно возрастают по мере появления текущих и средних ремонтов и, наконец, достигают значительной величины, соизмеримой со стоимостью машины, когда машина подвергается капитальному ремонту. Перед сдачей в капитальный ремонт должен быть решен вопрос о целесообразности дальнейшей эксплуатации машины. Если оставить в стороне вопросы морального устаревания, то экономически целесообразным пределом эксплуатации надо, по-видимому, считать момент, когда предстоящие расходы на капитальный ремонт приблизятся к стоимости новой машины. Выгоднее приобрести новую машину, чем ремонтировать старую, тем более, что новые машины всегда превосходят по качеству машины, прошедшие ремонт, и тем более, что показатели новых машин в результате непрерывного технического прогресса всегда выше показателей старых машин. Вместе с тем, с течением времени закономерно снижается стоимость новых машин в связи с неуклонной интенсификацией и совершенствованием производственных процессов [4].