Классификация видов изнашивания

О Т Ч Е Т

 

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1

 

 

ДИСЦИПЛИНА:	"Оценка дефектов автомобиля, ремонт кузова и восстановление после аварии "
ТЕМА:	"Физические основы надежности и виды повреждений деталей машин"

 

 

Выполнил: студент гр. АТ.И-91	Андросов А.Ю. _________________
Проверил:	Царёв О.А. _________________

 

Дата сдачи (защиты) домашнего задания:
Результаты сдачи (защиты): Количество рейтинговых баллов
Оценка

 

 

Калуга, 2017 г.

Содержание

 

Введение. 2

1. Деформация и изломы.. 3

2. Износ деталей машин. 5

2.1. Классификация видов изнашивания. 7

2.2. Факторы, влияющие на изнашивание деталей. 8

3. Химико-тепловые повреждения. 11

Заключение. 13

Список используемых источников. 14

 

 

 

 

 

Введение

 

В процессе эксплуатации оборудования надежность, заложенная в нем при конструировании и изготовлении, снижается вследствие различных неисправностей. Образование и развитие неисправностей оборудования объясняется действием объективно существующих закономерностей. Неисправности машин появляются в результате постоянного или внезапного снижения физико-механических свойств материала деталей, их деформирования, истирания, коррозии, старения, перераспределения остаточных деформаций и других причин, вызывающих отказы деталей.

В большинстве случаев изменения происходят в сопряжениях – это нарушение заданных зазоров в подвижных соединениях или натягов в неподвижных соединениях. Любая неисправность является следствием либо дефекта изготовления детали и машины или их ремонта, либо произошедших в процессе эксплуатации изменений размеров, формы, шероховатости по­верхности деталей, нарушения их целостности, состава, структуры, механических свойств материала.

Появление неисправностей обусловлено конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами. Наблюдения за отказами деталей машин в эксплуатации позволяют все виды разрушения материалов деталей разделить на три основные группы: деформация и изломы, износ, химико-тепловые повреждения.

Деформация и изломы происходят при напряжениях, превышающих предел текучести или предел прочности материала детали. Изнашивание происходит в результате взаимодействия трущихся тел. Характер трущихся тел и условия их взаимодействия обусловливают особен­ности процесса изнашивания. Химико-тепловые повреждения – результат комплексного воздействия на рабочие поверхности деталей факторов, среди которых факторы теплового воздействия превалируют.

В данном отчете приведено наиболее полное раскрытие каждого дефекта различных деталей машин.

Деформация и изломы

Деформация материала детали происходит в результате приложения нагрузки и выражается изменением формы и размеров детали.

Эти изменения могут быть временными (упругие деформации, исчезающие после снятия на­грузки), или остаточными (пластические деформации, остающиеся после снятия нагрузки). Повреждения деталей происходят в результате пластической де­формации и выражаются в виде изгибов, вмятин и скручиваний.

При изгибах и вмятинах нарушается геометрическая форма деталей в результате приложения в основном динамических нагрузок.

Скручивание деталей вызывается приложением крутящего момента, превосходящего расчетный.

Излом материала детали также происходит в результате приложения нагрузки и выражается в разрушении детали.

В зависимости от характера нагружения рассматривают статический, ди­намический и усталостный изломы.

Статический излом является результатом воздействия значи­тельных местных нагрузок. Чаще всего он наблюдается в наиболее нагруженных местах в деталях корпусов в виде трещин, особенно в деталях, изготовленных из чугуна.

Динамический излом является следствием сильных поверхност­ных ударов и часто наблюдается на литых деталях.

Хрупкий излом характеризуется полным отсутствием или весьма незначительной величиной пластических деформаций. Причинами хрупкого излома чаще всего служат хладноломкость материала детали, наличие концентраторов напряжений в опасном сечении и мгновенное приложение нагрузки.

Вязкий излом обусловлен наличием макропластической деформации. Разрушение материала детали при вязком изломе — результат резкого возрастания приложенной статической нагрузки. Вязкий излом появляется в результате превышения предела текучести материала детали.

Однако наиболее часто причиной выхода детали из строя является усталостный излом, в основе которого лежит явление усталости, т.е. разрушение материала под влиянием циклических напряжений, действующих в течение определенного времени. Свойство материала детали, характеризующей ее способность сопротивляться усталостному разрушению, называют выносливостью. Установлено, что усталостные изломы возникают при напряжениях ниже предела текучести. Процесс начинается с зарождения усталостной трещины, появлению которой способствует наличие концентратора напряжений или какого-либо микродефекта в опасном сечении детали. Возникнув, усталостная трещина под действием циклической нагрузки распространяется в глубь детали, что приводит в конечном итоге к ее разрушению. Практика показала, что разрушение вооружения шарошек буровых долот начинается с появления усталостных трещин [1].

 

 

Износ деталей машин

 

Износ деталей – основной дефект, приводящий к выходу машин из строя Другие виды повреждений деталей менее распространены в эксплуатации бурового и нефтегазопромыслового оборудования. Поэтому всестороннее изучение явлений изнашивания и их причин чрезвычайно важно.

Трение – сопротивление, возникающее при взаимном перемещении соприкасающихся поверхностей тел.

В зависимости от кинематических признаков относительного перемещения тел чаще всего встречаются два вида трения: трение скольжения и трение качения.

В зависимости от состояния трущихся поверхностей различают:

- трение без смазки – трение двух твердых тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала всех видов;

- граничное трение – тре­ние двух твердых тел при наличии на поверхности трения слоя жидкости, обладающего свойствами, отличающи­мися от объемных;

- жидкостноетрение-явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства.

На процессы трения влияют механические, физико-химические, тепловые и электрические факторы. Различное сочетание этих факторов приводит к многообразию видов изнашивания.

Изнашивание– процесс постепенного изменения размеров тела при тре­нии, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации.

Износ – результат изнашивания, проявляющегося в виде отделения или остаточной деформации материала.

Гидродинамическое давление смазки, развивающееся вследствие движения ее в пространстве между цапфой и подшипником, уравновешивает внешнее давление на цапфу. Поскольку площади поперечных сечений этого простран­ства в радиальном направлении различны, щель приобретает форму клина.

При движении смазки отдельные ее слои перемещаются с различными ско­ростями по отношению друг к другу, поэтому возникает жидкостное трение.

Закон жидкостного трения можно представить следующей формулой:

F=µQ , (2.1)

где: F – сопротивление трения, кгс;

µ – абсолютная вязкость смазки, кгс с/м²;

Q – площадь трущихся поверхностей, м²;

v – относительная скорость скольжения, м/с;

h – толщина слоя смазки, м.

На основе этого закона и ряда экспериментов получена формула, устана­вливающая условия, при которых обеспечивается всплывание цапфы:

h = (2.2)

где: h_min – толщина слоя масла в самом тонком месте, мм;

n – частота враще­ния вала, об/мин;

d – диаметр цапфы, мм;

I – длина цапфы, мм;

S – наиболь­ший зазор в состоянии покоя, мм;

Р – удельная нагрузка на вал, кгс/м².

Для нормальной работы деталей, как это следует из формулы (2.2), главное значение имеют величина первоначального зазора и качество смазки. Осуществить постоянство условий для обеспечения жидкостного трения невозможно, так как при запуске машины цапфа переходит из нижнего положения в верхнее; при полужидкостном трении, что приводит к изнашиванию сопряженной пары. Такое же положение возникает при изменениях режима работы машины и особенно при ее перегрузке, когда снижается скорость вращения п и увеличивается нагрузка Р.

Классификация видов изнашивания

 

Механическое изнашивание – изнашивание в результате механических воздействий. В свою очередь механическое изнашивание подразделяется на: абразивное, гидроабразивное, газоабразивное, эрозионное, усталостное и кавитационное.

Абразивное изнашива­ние механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц.

Очень опасен износ поверхностей твердыми подвижными частицами, по­падающими между трущимися поверх­ностями (например, с загрязненной смазкой). Абразивное изнашивание по­верхности деталей происходит при бу­рении скважин, резании грунтов, дроблении камня, перемешивании твер­дых смесей, а также при буксовании колеса по поверхности дороги.

Абразивная эрозия, гидро- и газоабразивное изнашивание – основной вид изнашивания деталей насосов, трубопроводов, арматуры, дымососов, вен­тиляторов, эжекторов, пескоструйных аппаратов в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых по­током жидкости или газа.

При усталостном изнашивании поверхности трения или отдельных ее участков повторное деформирование микрообъемов материала приводит к возникновению трещин и отделению частиц. Это особенно проявляется при трении качения: шарик или ролик, перемещаясь по поверхности кольца подшипника, гонит перед собой волну сжатия материала, а сзади создает зону растяжения. Многократно повторяющиеся знакопеременные нагрузки вызывают явления контактной усталости.

Усталостное изнашивание часто является одной из причин выхода из строя основной опоры вертлюга, основной и вспомогательной опор ротора, шестерен бурового насоса и ротора, а также элементов подшипников скольжения, в ко­торых выкрашивается антифрикционный слой баббитовых и бронзовых вкла­дышей.

Кавитационное изнашивание поверхности происходит при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации.

При неправильно выбранном режиме работы гидравлической машины в потоке жидкости могут образоваться пузырьки пара или газа, ликвидация которых происходит бурно с гидравлическими ударами. Кавитационное изнашивание во много раз активнее других видов изнашивания.