Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве

Раздел: Техника

Изнашивание элементов машин при трении — следствие молекулярного взаимодействия между сопряженными поверхностями, результат пластического деформирования поверхностей элементов особого вида и разрушения металла в точках контакта. . -В основе всех видов изнашивания — процессы пластического деформирования, возникновения и разрушения механических связей, диффузии, образования химических соединений, изменения свойств металла при тепловых явлениях, а также явления ре* зания, усталости и др. Очевидно, эти процессы и следует принимать за основу при изучении изнашивания элементов, выявлении причин и закономерностей ухудшения работоспособности машин.

При анализе изнашивания элементов машин в качестве основного метода принято расчленение изнашивания по видам и выделение ведущих видов, оказывающих преимущественное влияние на работоспособность машин. В конкретных условиях эксплуатации при действии нескольких факторов устанавливается основная причина выхода детали из строя, она определяется в начальной стадии разрушения, так как в последующие периоды причиной разрушения могут стать другие факторы.

Изнашивание этого вида имеет основное влияние на преобладающее число элементов, а следовательно, на изменение работоспособности машины. Таким образом, преобладающие, виды изнашивания основных элементов машин, определяющих их" работоспособность, представляют собой медленные монотонно развивающиеся процессы. Но если это так, то можно сделать другой существенно важный вывод для теории и практики машино- использования: поскольку скорость естественного изнашивания не высока и вследствие этого она поддается измерению, имеется реальная возможность следить за состоянием большинства элементов машин и управлять им, обеспечивая достаточную работоспособность средств механизации сельскохозяйственного производства.

Внезапные (аварийные), так же как и приработочные, отказы должны быть устранены полностью или сведены до минимума, не оказывающего существенного влияния на показатели работоспособности машин.

Исходя из такого представления о характере изнашивания элементов машин, следует установить основные закономерности их изнашивания и, в частности, определить статистические показатели долговечности.

Исследуя свойства долговечности элементов машин, надо прежде всего определить закономерность изнашивания. Отнесение элемента к свойственной ему закономерности изнашивания может проводиться в зависимости" от степени достоверности информации о влиянии на его ресурс исходного состояния, условий внешней среды и других факторов. Если информация была достаточной для точного определения величины ресурса конкретного элемента, процесс изнашивания его можно было бы считать детерминированным. В других случаях информация представляет собой лишь вероятностные характеристики величины ресурса элемента. Наконец, если информация не обладает достаточной достоверностью о величине ресурса элементов - или отсутствует вообще, процесс считается индетрминированным, или случайным. Такие процессы характерны для повреждений шин, электропроводов, радиаторов, топливных баков и т. д. Сложным реальным машинным системам в настоящее время присущи такие отмеченные закономерности изнашивания элементов, как вероятностный и детерминированный. Однако относить поведение элемента рекомендуется к тому виду процесса, которому соответствует достоверность информации и который является преобладающим. Важность этого особенно возрастаем для современного уровня познаний, который предусматривает изучение поведения машин лишь как вероятностных систем, подчиняющихся этим законам в определенном отрезке времени,N а именно в течение межремонтного (доремонтного) периода функционирования.

Изучение долговечности элементов по отношению к величине межремонтного (доремонтного) периода агрегатов и машин обусловлено тем, что эти величины закладываются в основу планирования ремонта, они определяют также характер принимаемых соответствующих решений при других возникающих в реальных условиях ситуациях.

Качество текущего программирования и правильность принятия решений о времени выполнения тех или иных ремонтов в значительной мере зависят не только от точности определения средней величины ресурса машин, агрегатов, узлов и деталей, но также от достоверного знания величины рассеивания этого ресурса по .отношению к средним значениям.

Разработка методов улучшения работоспособности машин предусматривает прежде всего сбор имеющихся материалов и получение новых о ресурсе их элементов и рассеивания его в зависимости от исходных конструктивно-технологических . параметров и конкретных условий использования, тщательный анализ их и выявление общих и частных закономерностей.

Значительная работа по исследованию и обобщению данных о величине ресурса и рассеивании ресурса элементов машин выполнена лабораториями ГОСНИТИ, его Целинным и другими филиалами, а также НАТИ, НАМИ, МИИСП, ЧИМЭСХ и другими институтами.  

При исследовании рассеивания ресурса элементов , машины учитывалось, что их отказы могут происходить по следующим основным наиболее распространенным причинам: выход из строя элемента от механического износа; разрушение элемента из-за усталости металла; сочетание разрушений элемента от механического износа и из-за усталости металла.

Рассеивание ресурса элементов от механического износа наблюдается вследствие различных физико- химических свойств рабочих поверхностей и характера их контакта, разных условий смазки и охлаждения изнашивающихся поверхностей, неодинаковой величины нагрузки, и т. д.

Рассеивание ресурса элементов вследствие усталости металла происходит главным образом при неоднородном строении материала в зонах концентрации напряжений, при резких переходах площади сечений, а также при наличии остаточных напряжений, изгибов и короблении вследствие недостатков технологического характера и т. д.

Величина рассеивания ресурса элементов увеличивается при перекосах неподвижных сопряжейий, а также с ростом зазоров в подвижных сопряжениях. Следовательно, недостатки монтажа сопряжений и сборки узлов при ремонте агрегатов и узлов увеличивают величину рассеивания их ресурса/ При эксплуатации машин по мере износа их элементов и в результате воздействия окружающей среды влияние факторов, увеличивающих рассеивание ресурса, еще больше возрастает. ;

Все эти явления оказывают большое влияние на работоспособность машин и поэтому должны учитываться при формировании системы ремонта, тем более если принимать во внимание, что величина рассеивания ресурса многих деталей очень велика.

Достаточно полную характеристику величины рассеивания ресурса многих важнейших элементов машин приводит Р. В. Кугель на оснований выполненных стендовых испытаний. По его данным, примерные соотношения между минимальным и максимальным> ресурсом подшипников качения составляют для Шарикоподшипников. 1 :40, для роликоподшипников 1 :20.

В то же время лабораторно установлено, что при повышении точности' изготовления подшипников и стабильности технологического процесса их производства величина рассеивания ресурса может снижаться до 1:5. Не составляют в этом отношении исключения и другие элементы машин.

Рассеивание ресурса, например механических деталей, достигает следующих величин: цилиндрические шестерни коробок передач легковых автомобилей 1:8—1:20; шестерни коробок передач автомобилей со спиральными зубьями 1 :7—1 :9; цилиндрические шестерни тракторных коробок передач (округленно) 1:2—1:3; полуоси автомобиля ЗИЛ-150 1:2—1 :3; поворотные кулаки 1 :2—1:5; звенья гусениц трактора 1 :8,5—1 г 6,5.

Даже такие элементы, как ремни вентилятора, которые, казалось бы, работают в наиболее стабильных условиях, имеют величину рассеивания ресурса, характеризующуюся показателем 1 : 5. В результате испытаний установлено, что с уменьшением напряжения величина рассеивания ресурса элементов машин возрастает, с увеличением — сокращается.

При эксплуатации машин установлено, что при совместном воздействии неблагоприятных окружающих факторов рассеивание ресурса деталей уменьшается за счет сокращения их долговечности. При использовании машин в менее сложных условиях величина рассеивания ресурса деталей, так же как и самого ресурса, как правило, увеличивается.

Своевременная замена менее долговечных элементов в процессе эксплуатации машин повышает величину среднего ресурса и рассеивания ресурса их агрегатов несмотря на появление его низших значений. В то же время операции технического обслуживания — проверка и подтяжка креплений, очистка, смазка, регулировка механизмов и систем машины — способствует некоторому увеличению рассеивания в сторону повышения ресурса.

При исследовании рассеивания ресурса агрегатов и машин обычно исключают предельные минимальные и максимальные значения долговечности элементов в размере 3—5% обследуемой партии как нехарактерные (случайные). Это позволяет без снижения точности данных существенно снижать диапазоны рассеивания ресурса. Полученные таким образом данные ВНИИАТа устанавливают величину рассеивания ресурса двигателей автомобилей ЗИЛ-150, ЗИЛ-585, ЗИЛ-155, ГАЗ-51, ГАЗ-ЭЗ, М-20, МАЗ-205 в предела от 1 :3 до 1:5, коробок передач автомобилей этих марок от 1 :3,1 до 1 : 10, задних мостов — от 1 :2,6 до 1 Г 7,4. Следовательно, рассеивание ресурса и при этом условии остается значительным. Высокие значения величины рассеивания ресурса агрегатов объясняются неоднократными ремонтами и заменой недолговечных элементов при эксплуатации. Средневзвешенные ресурсы агрегатов также составили 49—50% от максимальных.

Анализ данных, характеризующих долговечность элементов машин как основного фактора, определяющего их работоспособность, позволяет сделать важный вывод для теории и практики машиноиспользо- вания: изнашивание элементов машин, а следовательно, и процессы исчерпания ресурса элементами машин подчиняются не детерминированным, а вероятностным закономерностям. В связи с этим величина ресурса элементов представляется случайной величиной, характеризующейся среднестатистическими значениями и величиной рассеивания ресурса от этих значений.

Дискретные величины среднестатистических значений ресурса машин и их агрегатов характеризуют лишь их групповые свойства и не отражают состояния конкретных машин. Поэтому они могут применяться только для планирования ремонта. В силу высоких значений рассеивания ресурса элементов поддержание работоспособности конкретных машин возможно лишь путем контроля и своевременной замены элементов, поскольку их состояние изменяется на основе случайных функций с различными скоростями. Все это предопределяет необходимость применения особых методов и приемов при организации технического обслуживания и ремонта конкретных машин.