Влияние износа деталей и узлов машин на эксплуатационные показатели работы их. Критерии предельно-допустимого износа.

Как бы ни была надежна машина износ ее деталей во время экс­плуатации, неизбежен. При этом детали изменяют не только размеры, но и форму (например, цилиндрические детали приобретают эллипсность, овальность).

Износ существенно зависит от своевременности и качества технического обслуживания от качества смазывания, со­стояния деталей, регулировки механизмов и др.

Износ (зазор) i растет с увеличением срока службы де­талей t (выполненного объема работы). В нарастании износа сопряженных деталей отмеча­ются, как правило, три харак­терных периода (рис)

В первом периоде (участок ОА) износ нарастает очень быстро. Он происходит главным образом за счет срабатывания неровностей — приработки трущих­ся поверхностей деталей. Износ второго периода называют ес­тественным (участок АВ), а его продолжительность— периодом нормальной, эксплуатации t_Э. Износ нарастает относительно равномерно, и точка В является границей наибольшего допу­стимого срока службы детали t_м

t_m = t_o + (i_м – i_н) /tga

где t₀ — продолжительность приработки деталей; i_м — износ, соответствующий максимально допустимому зазору в сопряжениях деталей; i_н — износ, соот­ветствующий окончанию приработки деталей; tg a — характеристика темпа (скорости) изнашивания деталей.

На темп износа в этом периоде влияют следующие факто­ры: а) условия работы — удельные давления, характер нагруз­ки, относительные скорости, температура и др.; б) свойства материалов, их соотношение и изменяемость в работе; в) условия сопряжения, характер контакта и обработки материала; г) вид , и свойства продуктов износа, своевременность и качество технического обслуживания; д)качество применяемых масел и топлив.

Износы третьего периода (участок ВС) называют аварий­ными. В этом периоде износы быстро нарастают. Зазоры в со­пряжениях резко увеличиваются.

Анализируя графики износа типичных деталей, можно прий­ти к следующим выводам: а) период нормальной эксплуатации будет тем больше, чем меньше износ при обкатке и меньше ин­тенсивность изнашивания во время работы сопряжения после обкатки; б) так как U=f(dt/dt), то закономерное изменение из­носа деталей позволяет определить срок, когда необходимо восстановить сопряжение; в) нельзя допускать износ сопряжен­ных деталей сверх определенного предела, за которым может возникнуть неисправность сопряжения.

Предельно допустимый износ. Установление предельно до­пустимого износа или других показателей состояния машины, а отсюда и срок службы деталей имеет большое значение для правильной организации технического обслуживания и ре­монта.

Под предельными значениями величин понимают предельные размеры изнашивающейся детали или регулировочной ве­личины (зазоры, давление, углы и т. п.), предельное ослабление крепления и т. д., т. е. максимальные и минимальные значения величин, до достижения которых сборочная единица работает нормально. Их определяют по одному из следующих признаков (критериев): техническому, качественному или экономическому или по совокупности признаков.

Технический критерий оценивает повышение ин­тенсивности изнашивания или появление отказа механизма (ма­шины) .

Качественный критерий характеризует изменение качества работы с ростом износа или изменением регулировки машины. Предельное значение величины в этих случаях зави­сит от допустимого предельного отклонения качества работы от нормы. Основанием для этого критерия является также со­хранение норм техники безопасности и производственной сани­тарии.

Экономический критерий применяют, когда изме­нение износа заметно ухудшает экономические показатели ра­боты машины.

Общий метод нахождения предельных значений величин сводится к следующему: предварительно машина проходит не­обходимую обкатку и создаются ( или имитируются) нормаль­ные условия эксплуатации. Величине, изменяющейся вследствие износа или разрегулировки, придают различные значения. В функции этих значений находят количественные характери­стики интенсивности изнашивания деталей или изменения дей­ствия сборочной единицы, качества работы, производительности, суммарных затрат. При этом подразумевается, что характерные точки полученных кривых (перегиба, близкие к обрыв кривой пересечения с предельной ординатой, точки максимум или минимума) соответствуют предельным значениям величин.

Так как деталь (или сопряжение деталей) в различных местах может изнашиваться по-разному, в качестве объекта измерения нужно принимать величину, при измерении которой наиболее резко меняется экономичность или качество работы (часто эта величина — размер, изменяющийся с наибольшей скоростью).

Во многих случаях при нахождении предельного значения величины по техническому критерию используют допустимые напряжения и пределы прочности. Для нахождения предель­ных значений износа по критерию качества исходят из допус­ков технологических параметров, которые устанавливают с учетом агротехнических требований. Качество полевых работ оценивают по средним значениям величин и по допустимым отклонениям от них.

При определении предельных значений величин по макси­муму производительности и минимуму затрат предусматрива­ется сохранение качества выполняемых работ в заданных пре­делах. Окончательно предельное значение износа принимают по минимуму (или максимуму), установленному по всем трем критериям, или по их компромиссному (комплексному) значению.

Наиболее общим является комплексный технико-экономиче­ский критерий, обусловленный вероятностью безотказной ра­боты и затратами на техническое обслуживание (поддержание в работоспособном состоянии) детали, сборочной единицы при обязательном сохранении в пределах допуска качественных и экономических показателей работы.

Рис. График нарастания износа (зазора) в сопряженных деталях (а) и интенсивность (скорость) изнашива­ния этих деталей (б).