Лекция 2
Влияние условий эксплуатации машин на
Изменение их технического состояния и
Обоснование периодичности
технического обслуживания.
2.1. Влияние условий эксплуатации на техническое состояние машин и закономерности изнашивания деталей.
2.2. Обоснование периодичности технического обслуживания машин и установление допустимых значений параметров.
2.1. Влияние условий эксплуатации на техническое состояние машин и закономерности изнашивания деталей.
Условия эксплуатации машин в сельском хозяйстве весьма разнообразны: от жарких, пустынных почвенно-климатических зон до лесных и арктических. В этой связи затраты на техническое обеспечение МТП, в значительной мере зависят, прежде всего, от условий, в которых эксплуатируется с.х. машины.
Наиболее характерными факторами, влияющими на скорость изнашивания деталей машин, являются:
1. Запыленность воздуха и агрессивность среды; (от 0,05 до 1 г/м3)
2. Температура окружающей среды; (резкие температурные колебания способствуют возрастанию механических сопротивлений и ведут к усилению износа деталей: при пониженных температурах затрудняется пуск машины, а при повышенных температурах, 40 и более 0 С, уменьшается вязкость масел, увеличивается перегрев и т.д.)
3. Солнечная радиация (вызывают разрушающее воздействие на резино-технические изделия);
4. Влажность воздуха и почвы (повышенная влажность резко увеличивает коррозионные процессы);
5. Состояние дорог и полей (оказывает влияние в части увеличения износа ходовой части рабочих органов машины);
6. Качество применяемых топлив и смазочных материалов;
7. Режим работы агрегата при выполнении технологического процесса;
8. Нарушение регулировок и др.
Все перечисленные факторы оказывают отрицательное воздействие на размеры трущихся деталей, увеличивают зазоры в соединениях, снижают экономическую эффективность работы машинно-тракторного парка.
Все это проявляется через ПТС – параметры технического состояния (физическая величина, характеризующая работоспособность и исправность машин), а также качественные признаки состояния (снижение мощности двигателя, повышенный расход топлива, течь масла, охлаждающей жидкости, цвет выхлопных газов, появление вибраций, шума и т.п.).
Различают структурные и диагностические параметры.
Структурные параметры – износ (зазор), размер детали, натяг, выходные и технические характеристики машин. (Например, износ цилиндро-поршневой группы, коренных и шатунных подшипников коленвала).
Изменяются структурные параметр линейками, штангенциркулями, микрометрами, нутромерами, угломерами, калибрами, резьбомерами, т.д.
Диагностические параметры – это параметры, косвенно характеризующие структурные параметры машины (температура, давление, расход масла, вибрация и др.).
Изменение параметров технического состояния машин происходит под влиянием конструктивно-технологических и внешних эксплуатационных факторов.
К внешним эксплуатационным факторам, оказывающим влияние на техническое состояние машины, относятся уровень технического обслуживания и ремонта, а также, неправильная регулировка соединений, качество ТСМ, неравномерные тяговые нагрузки при выполнении технологических операций, запыленность воздуха и др. Несвоевременное или неправильное регулирование соединений, несвоевременная замена смазочного материала, недостаточный крепеж составных частей повышают износ, вибрацию и дисбаланс вращающихся деталей. Это интенсифицирует процесс изнашивания деталей, ухудшает свойства рабочих жидкостей.
К внутренним, конструктивно-технологическим факто рам, влияющим на техническое состояние машины, относят уровень ее проектирования, качество материала, качество изготовления.
Одноименные детали и соединения машин, как правило, имеют различную твердость трущихся поверхностей, их шероховатость, первоначальные зазоры и напряг. Качество сборки и обкатки машин на заводе-изготовителе также не одинаково.
Закономерность изнашивания достаточно глубоко изучена и может быть представлена в виде графика нарастания износа в сопряженных деталях, представленного на рис.1.
 | |||
| |||
Рис. 1. График нарастания износа (зазора) в сопряженных деталях.
В нарастании износа сопряженных деталей отмечаются три характерных периода
В первом периоде (участок ОА) износ нарастает очень быстро. Он происходит за счет приработки трущихся поверхностей.
Второй период (участок АВ) называют естественным износом, а его продолжительность – периодом нормальной эксплуатации tэ. Износ нарастает относительно равномерно и точка «В» является границей наибольшего допустимого срока службы детали – tм.
или
где to – продолжительность приработки деталей;
ig – износ, соответствующий максимально допустимому зазору в сопряженных деталях;
iн - износ, соответствующий окончанию приработки деталей;
tgα - характеристика темпа (скорости) изнашивания деталей;
tм - наибольший допустимый срок службы деталей.
Третий период (участок ВС) называют аварийным. В этом периоде износ быстро нарастает. Зазоры в сопряжениях резко увеличиваются.
Отклонение структурного параметра состояния машины от номинального значения, в частности, износ детали под действием конструктивно-технологических факторов в постоянных эксплуатационных условиях характеризуется плавной монотонно возрастающей кривой (выпуклой или вогнутой), рис. 2.
Наработка (Время работы)
Рис. 2 Отклонение структурного параметра состояния под
влиянием конструктивно-технологических факторов.
Случайная скорость изменения параметра обусловлена неодинаковыми конструктивно-технологическими факторами у разных составных частей:
– технологическим рассеиванием значений твердости трущихся поверхностей,
– их шероховатости,
– установочных зазоров и т.п.
Отклонение параметра состояния под влиянием внешних эксплуатационных факторов происходит уже не по плавной, а по ломаной возрастающей кривой (рис. 3.).
|
Наработка (время работы)
Рис.3. Отклонение структурного параметра состояния под
влиянием внешних эксплуатационных факторов.
Резкое увеличение скорости изменения параметра в отдельные моменты вызвано случайными неблагоприятными условиями (большие нагрузки, запыленность воздуха при пахоте, неправильное регулирование сборочных единиц, недостаточное смазывание и т.д.).
С другой стороны, периодам малой скорости изменения параметра соответствуют случайные благоприятные условия работы.
Следует отличать понятие «отклонение параметра» от его «абсолютного значения».
Отклонение – это положительная алгебраическая разность между текущим и номинальным значениями параметра.
Математически отклонение параметра технического состояния U(t) выражают степенной функцией
где VC – случайная величина, характеризующая скорость изменения параметра под влиянием конструктивно-технологических факторов машины, ед. параметра/ед. наработки;
t – наработка;
α – показатель степени, зависящий от конструктивных особенностей составной части;
Z(t) – случайная величина в момент t, принимающая как положительное, так и отрицательное значения, характеризующая разность фактического отклонения параметра от плавной кривой VCtα под влиянием эксплуатационных факторов.