Виды износа и поломок деталей

Механический износ — деталь

Характер износа деталей.

Механический износ деталей, имеющих направляющие плоскости, обычно происходит неравномерно по их длине. В результате износа нарушаются плоскостность, прямолинейность и параллельность направляющих, в некоторых случаях и перпендикулярность направляющих к каким-либо поверхностям.

Схема работы кинематической пары вал-подшипник.

Механический износ деталей, трущихся друг о друга в узлах и механизмах, протекает в совершенно других условиях. Трущиеся поверхности деталей обеспечиваются смазкой жидкими или консистентными маслами. Величина и время износа зависят от качества и регулярности смазки, от того, как защищены трущиеся детали от вытекания смазки, а также от проникновения в соединения деталей пыли, грязи и влаги.

Механический износ деталей происходит главным образом под влиянием сил трения, действующих на трущиеся поверхности деталей, что вызывает деформацию поверхностного слоя материала детали. Вследствие этого отрываются мельчайшие частицы материала детали, иначе говоря, деталь механически истирается, или изнашивается.

Механический износ деталей происходит в авиационных топливных насосах-регуляторах, в частности, разрушаются поверхности трения сфер плунжеров, наклонной шайбы, упорных шарикоподшипников, стенок плунжера и гнезда ротора под плунжер, распределительного золотника, втулок, гильз и золотников центробежного датчика, штока и втулки гидрозамедлителя.

Зависимость величины износа от продолжительности работы.

Величина механического износа деталей и узлов должна наилучшим образом характеризовать их несоответствие служебному назначению.

На долю механического износа деталей приходится до 4 5 %, что говорит о высоком качестве комплектующих деталей.

В результате механического износа деталей оборудования увеличиваются зазоры между трущимися частями и изменяется их форма, вследствие чего нарушается нормальная работа сопрягаемых деталей.

В результате механического износа деталей оборудования увеличиваются зазоры между трущимися частями и изменяется их форма, вследствие чего нарушается нормальная работа сопрягаемых деталей.

Естественные износы появляются в результате механического износа деталей под действием сил трения, воздействия высоких температур и усталости металла при соблюдении всех нормальных условий эксплуатации и ухода за механизмами. Эти износы нарастают обычно медленно.

Естественные износ ы появляются в результате механического износа деталей от сил трения, воздействия высоких температур и усталости металла при соблюдении всех нормальных условий эксплуатации и ухода за автомобилем. Эти износы нарастают обычно медленно. Однако несоблюдение установленных правил ухода за автомобилем, применение несоответствующих сортов смазок и топлив значительно ускоряют процесс износа.

Из каких участков состоит классическая кривая механического износа детали.

Твердое износоустойчивое — для повышения сопротивления механическому износу деталей машин, контрольно-измерительных и режущих инструментов; для восстановления изношенных деталей машин и механизмов, износ которых не превышает 0 5 мм. Нанесение толщин хрома выше 0 5 мм технически возможно, но экономически не всегда целесообразно.

Способы учета

Как видно, можно классифицировать и определить самые разные типы износа. Амортизацию по ним рассчитывают несколькими способами. Это:

  • метод уменьшаемого остатка;
  • линейный;
  • пропорционально объему произведенной продукции;
  • по сумме лет полезного использования.

Все эти способы используются в бухгалтерии предприятий зависимо от того, чем занимается фирма и какой объем производства у нее

В деятельности и жизни каждого предприятия нужно уделять огромное внимание износу. Именно благодаря правильному использованию предметов недвижимости и оборудования, своевременной замены и ремонта компания получает качественные товары с наименее необходимыми затратами

Мы коротко рассмотрели износ, его типы, способы определения и учета. Оставляйте свои комментарии или дополнения к материалу.

Способы учета износа оборудования

Далее целесообразно перейти к заключительному аспекту столь широкой темы, как износ производственных механизмов, оборудования, изделий и отдельных их составляющих. Амортизационные отчисления, которые призваны стать компенсацией процессов старения оборудования, в настоящее время можно также определить посредством целого ряда методик:

  • Пропорциональный или линейный расчет.
  • Метод уменьшаемого остатка.
  • Расчет, произведенный в соответствии со сроком производственного использования.
  • Расчет, осуществленный согласно объему выпущенного продукта.

Важно знать, что выбор конкретной методики реализуется при формировании или глубокой реорганизации структуры. Он обязательным образом закрепляется в учетной политике предприятия

Эксплуатация производственных механизмов, оборудования и разносортных изделий в соответствии с общепринятыми правилами и нормативными документами, а также достаточные и своевременные отчисления в амортизационные фонды, так или иначе, позволяют организациям сохранить экономическую и технологическую эффективность на конкурентоспособном уровне. В итоге структуры могут непрерывно приносить радость своим потребителям качественной товарной продукцией по разумным ценам.

7.1. Виды механического износа

Механический износ

– процесс постепенного разрушения поверхностей деталей при относительном движении.

Основная функция визуального осмотра трущихся поверхностей

– определение вида изнашивания и постановка диагноза, позволяющая принять рациональные ремонтные воздействия, снижающие скорость износа. []

Основные виды механического износа

приведены в таблице 7.1 [].

Таблица 7.1 – Основные виды механического износа
Условия возникновения Механизм разрушения Проявление
Износ схватыванием первого рода
  • трение скольжения;
  • малая скорость относительного движения (для стальных деталей – до 1 м/с);
  • высокое давление, превышающее предел текучести на фактических площадках контактов;
  • отсутствие смазки или защитной плёнки окислов между трущимися деталями;
  • низкая температура нагрева поверхностных слоёв (до 100 °С).
Характеризуется возникновением адгезионных связей между деталями с последующим их разрушением. На контактной поверхности детали из менее прочного материала образуются хаотически расположенные вырывы, а на детали из более прочного материала – налипания.

Износ схватыванием второго рода
  • трение скольжения;
  • высокая скорость относительного перемещения (свыше 4 м/с);
  • высокое давление, превышающее предел текучести на фактических площадках контактов;
  • высокая температура в поверхностных слоях (до 1600 °С).
Первая стадия (температура до 600 °С, механические свойства материалов снижаются мало). Вырывы частиц на детали из менее прочного материала, чередующиеся через примерно одинаковые промежутки.
Вторая стадия (температура 600-1400 °С, размягчение металла, заметное снижение механических свойств материалов). На контактной поверхности более прочной детали видны налипание и размазыванием металла, а на поверхности менее прочной – вырывы.
Третья стадия (температура свыше 1400 °С, расплавленные слои металла уносятся со смазкой). Оплавленные борозды.

Окислительный износ
  • трение качения или трение скольжения;
  • скорость относительного движения деталей 1,5-7,0 м/с (без смазки) и до 20 м/с (со смазкой).
Определяется взаимодействием материала деталей с кислородом окружающей среды с образованием твёрдых растворов и плёнок окислов, защищающих исходные материалы от интенсивного износа. Изнашивание поверхностей заключается в периодическом появлении и скалывании твёрдых и хрупких окисных плёнок. Минимальная скорость изнашивания. Матовые полосы, состоящие из плёнок оксидов, твёрдых растворов и химических соединений металла с кислородом.

Осповидный износ
  • трение качения;
  • переменные или знакопеременные нагрузки;
  • высокие давления, достигающие предела выносливости.
Многократные нагружения вызывают усталость металла. На плоскостях максимальных напряжений внутри детали зарождаются трещины. Их развитие приводит к разрыву контактной поверхности. Движение тел качения через разрыв поверхности сопровождается динамическими явлениями, в результате чего износ прогрессирует. В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления. Наиболее характерный вид изнашивания деталей подшипников качения.

Абразивный износ
  • трение скольжения;
  • наличие на поверхностях трения абразивных частиц.
Абразивные частицы деформируют микрообъёмы поверхностных слоёв и вызывают процессы микрорезания. Однозначно ориентированные по отношению к направлению движения риски различной глубины и протяжённости.

К эрозионным видам износа относят :

  • эрозионное изнашивание – твёрдые частицы, движущиеся в потоке газа или жидкости, оказывают на поверхность металла многократные локальные импульсные удары, вызывающие расшатывание и вымывание поверхностного слоя деталей (эрозию);
  • электроэрозионное изнашивание – эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия электрического тока, при этом происходит частичный перенос металла с одного контакта на другой и распыление металла;
  • кавитационное изнашивание – гидроэрозионное изнашивание при движении твёрдого тела относительно жидкости и наоборот, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, создавая местное повышение давления.

К дополнительным видам износа относят (таблица 7.2) [].

Таблица 7.2 – Дополнительные виды износа
Условия возникновения Проявление Фото
Износ при прохождении электрического тока
Пятна в местах контакта деталей.

Коррозионный износ
  • конденсация влаги в узле;
  • отсутствие смазочного материала.
Начинается с поверхности. Бывает сплошной (покрывает ровным слоем и изменяет шероховатость поверхности деталей, не образуя отдельных очагов) и местный (наблюдается в виде пятен, глубина которых изменяется от незначительного точечного углубления до язвин).

Способы, как определить износ

Типы износа зачастую определяются как моральный так и физический, без более детального подразделения на подгруппы. Определить их степень помогут такие способы:

  • доходность функционирования — это соотношение снижения чистого дохода к самому большому возможному;
  • по сроку жизни — это отношение нормативного периода эксплуатации к времени применения дает понять, на сколько процентов техника теряет собственные изначальные свойства;
  • наблюдение — это прямой метод определения износа (разные испытания);
  • прямое денежное измерение — это отношение стоимости ремонта к цене новой единицы техники;
  • укрупненная оценка технического состояния — это определение по специальной шкале износа.

Каждый из методов более-менее точно отображает состояние объектов, однако на практике прямой метод применяется гораздо реже, нежели остальные.

Классификация видов изнашивания

Понятие износа деталей

Наиболее распространенным видом неисправностей деталей и их соединений (сопряжений) является изнашивание рабочих поверхностей.

Изнашивание — это процесс разрушения и удаления материала с поверхности твердого тела и (или) накопления остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Износ — это результат изнашивания, проявляющийся в виде изменения размеров и свойств материала детали.

Классификация видов изнашивания.

На процесс изна­шивания оказывает влияние целый ряд факторов. Наиболее важными из них являются следующие:

род и характер трения. По роду бывает трение качения или трение скольжения, по характеру — сухое трение или со смазкой;

величина удельного давления и характер приложения нагрузок (статическая или динамическая);

скорость относительного перемещения трущихся по­верхностей;

способ подвода, количество и качество смазки;

температурные условия работы деталей;

корродирующее воздействие среды и качество образу­ющихся пленок;

присутствие абразива, его качественная (твердость) и размерная характеристики;

начальное состояние поверхностей трения;

степень и характер удаления продуктов износа;

форма и размеры трущихся поверхностей.

Наличие такого большого количества факторов, оказы­вающих влияние на процесс изнашивания, указывают на сложность явлений, протекающих в поверхностных слоях.

В зависимости от воздействия названных факторов при трении поверхностей в них имеют место следующие процессы:

механические (пластическое деформирование, резание, царапанье);

химические (окисление, коррозия);

теплофизические (влияние температуры при трении на изменение механических характеристик поверхностного слоя);

Указанные процессы вызывают в поверхностных слоях различные виды изнашивания, которые установлены стан­дартом ГОСТ 27674-88 «Трение, изнашивание и смазка. Тер­мины и определения».

К механическому изнашиванию относят следующие виды: абразивное, гидро- и газоабразивное, гидро- и газо­эрозионное, кавитационное, усталостное, изнашивание при заедании, изнашивание при фреттинге.

Коррозионно-механическое изнашивание включает в себя окислительное изнашивание и изнашивание при фреттинг- коррозии.

Электроэрозионное изнашивание возникает при действии электрического тока.

Механическое изнашивание возникает в результате механических воздействий на повер­хностные слои трущихся деталей.

Коррозионно-механичес­ким называют изнашивание в результате механического воз­действия, сопровождаемого химическим или электрохими­ческим взаимодействием металла с рабочей средой.

Электроэрозионным называют эрозионное изнашивание в результате воздействия разрядов при прохождении элект­рического тока.

Все перечисленные виды изнашивания имеют место при работе деталей и узлов автомобиля.

В реальных условиях эксплуатации машин очень часто наблюдается действие одновременно нескольких видов из­нашивания. В таких случаях устанавливают ведущий вид, лимитирующий долговечность деталей, и отделяют его от других, сопутствующих видов разрушения поверхностей, не­значительно влияющих на работоспособность сопряжения.

Механизм ведущего вида изнашивания определяют по состоянию поверхности трения. Каждому виду соответству­ет только ему характерное состояние поверхности изнаши­вания. Оно является результатом, отражением действия раз­личных факторов, специфичных для данного процесса рабо­ты трущейся пары, например, риски на поверхности трения указывают на наличие и действие абразивных частиц, плен­ки окислов возникают при действии коррозионной среды, промывы образуются под действием потока жидкости или газа и т.д.

Указанные особенности состояния поверхности трения позволяют установить ведущий вид изнашивания, а знания механизма и характера его протекания дают возможность разработать мероприятия по обеспечению заданной долго­вечности при выполнении ремонтных работ.

О проявлениях износа

Обязательная сторона этого процесса – увеличение издержек, которые нужны для изготовления продукции (в плане затрат материалов, энергии и тому подобное), техобслуживания, ремонта. Они значительно превышают средний уровень затрат для аналогичных новых объектов. Иногда, когда увеличивается физический износ, издержки не растут. В таком случае затраты будут ниже среднего уровня. Вполне может быть, что подобная ситуация указывает на увеличение скрытого износа и отложенного ремонта. Точно сказать сложно, поскольку данный момент зависит от целого ряда факторов, среди которых следует упомянуть:

  1. Качество ухода.
  2. Условия эксплуатации – сколько пыли, повышена ли влажность, есть ли абразивные загрязнения и тому подобное.
  3. Степень загрузки объекта, интенсивность использования, продолжительность работы.
  4. Особенности технологического процесса и степень защиты от негативного влияния внешней среды.
  5. Качество объекта – совершенство его конструкции, используемых материалов и так далее.
  6. Квалификация персонала, на который возложена обязанность работы и обслуживания.

Каждый из этих факторов влияет на срок службы и то, какой будет естественный износ деталей, узлов, оборудования, сооружений.

Виды износа

Износом называется постепенное поверхностное разрушение материала детали, сопровождающееся отделением от него частиц, переносом частиц на сопряженную поверхность детали, а также изменением качества поверхности — ее геометрии и свойств и поверхностных слоев материала.

В практике встречается нормальный и катастрофический износ. Нормальный износ может быть заранее оценен и учтен при планировании ремонтных работ, а катастрофический износ выводит машину из строя внезапно.

Уменьшение величины нормального износа и вероятности катастрофического дает увеличение общего срока службы машины, а также снижает стоимость и продолжительность ее ремонтов.

Износ происходит вследствие механического, теплового, химического и электрического воздействия на материал соприкасающегося с материалом трущегося тела, воздействия свободных твердых частиц другого материала или окружающей среды.

Износ, так же как и трение, связан со сложными, недостаточно изученными явлениями в поверхностных слоях материала.

Истирание наблюдается при относительном движении прижатых друг к другу поверхностей. На истирание расходуется часть энергии трения.

Процесс истирания объясняется следующими явлениями:

Абразивный износ наблюдается при попадании на трущиеся поверхности мелких частиц высокой твердости (абразива шлифовального круга, окалины, песка и т.д).

При жидкостном трении свободные частицы, имеющие размеры меньше толщины масляного слоя, оказывают сравнительно слабое влияние на износ поверхностей.

При нежидкостном трении, а также когда размер частиц превышает толщину масляного слоя, наблюдается интенсивный износ поверхностей. Следы износа имеют вид мелких продольных канавок.

Когда одна трущаяся поверхность имеет малую твердость, абразивному износу подвергается главным образом другая поверхность. Это объясняется более прочным удерживанием частиц абразива на менее твердой поверхности за счет того, что частицы под внешним давлением углубляются в менее твердую поверхность и удерживаются в ней, и, следовательно, происходит меньше движения частиц абразива относительно мягкой поверхности, чем относительно твердой.

Задиры на поверхности проявляются в быстром образовании продольных канавок значительной глубины (до 1 мм и больше). Явление задиров для большинства машин относится к категории катастрофического износа. Процесс образования задиров объясняется сцеплением трущихся поверхностей в отдельных местах, вырыванием значительного количества металла с одной поверхности и появлением нароста на другой. При дальнейшем относительном движении поверхности нарост вызывает появление задира и дальнейшего прогрессивного разрушения поверхности.

Большая опасность задира получается при поверхностях из одинаковых металлов. Попадание абразивных частиц может послужить самостоятельной причиной задира (при достаточно крупных частицах) или способствовать началу описанного выше процесса вследствие повышения удельного давления в точке, расположенной впереди зерна абразива, где происходит выпучивание металла.

Усталостное выкрашивание заключается в отслаивании частиц металла с трущихся поверхностей вследствие явления усталости при периодически изменяющихся нагрузках. Явление усталостного износа обычно наблюдается в высших кинематических парах, главным образом при обильной смазке. Последнее объясняется внедрением жидкости в микротрещины на поверхности, что способствует разрушению последней. Смятие, постепенно возрастающее, наблюдается при недопустимо больших удельных давлениях или при плохо подогнанных, выставленных и обработанных, не прошедших предварительной приработки поверхностях.

Коррозионный износ является следствием химического или электрического воздействия среды; на интенсивность коррозии оказывает большое влияние нагрев поверхности детали, ускоряющий процесс износа.

Факторы, влияющие на износ трущихся поверхностей:

Обычно износ металлов получается тем меньше, чем выше их твердость. Поэтому для повышения износостойкости рекомендуется применять для поверхностей стальных и чугунных деталей термическую обработку, насыщение поверхностных слоев соответствующими веществами (цементация, азотизация), а также поверхностные покрытия износостойким материалом (например, хромом, твердым сплавом).

При необходимости для термообработки отдельных участков крупных стальных и чугунных деталей производится по-

верхностный нагрев нужных мест токами высокой частоты или газовым пламенем, а покрытие твердым сплавом производится методом электроэрозионной обработки.

Молекулярно-механический износ

Молекулярно-механический износ заключается в прилипании ( схватывании) одной поверхности к другой. Это явление наблюдается при недостаточной смазке, при значительном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы, приводящие к схватыванию поверхностей при трении.

Молекулярно-механический износ происходит чаще всего в виде схватывания ( сваривания) двух взаимно перемещающихся деталей, наступившего вследствие слишком плотного контактирования поверхностей, что вызывает действие молекулярных сил. Это является следствием больших удельных давлений, возникших между поверхностями трения, и отсутствия смазки.

Молекулярно-механический износ ведет к переносу металла с поверхности одной детали на другую ( контактируемую), к вырывай металла и, как следствие, к образованию глубоких рисок, задиров. Этот вид изнашивания обычно приводит к быстрому выходу машины из строя.

Молекулярно-механический износ происходит за счет микроконтактного схватывания ( сваривания) отдельных точек поверхностей трущихся деталей при многократных нарушениях сплошности масляной пленки. Скорость этого вида изнашивания близка к коррозионному износу. Молекулярно-механическому износу подвержены шейки коленчатых валов, поршни и втулки цилиндров, поршневые пальцы и другие детали, работающие в условиях полужидкостного трения, когда недостает смазки.

Молекулярно-механический износ заключается в прилипании ( схватывании) трущихся поверхностей.

Молекулярно-механический износ может наблюдаться при приработке, а коррозионно-механический — в цилинд-ро-поршневой группе за счет коррозии серной, сернистой и другими кислотами.

К молекулярно-механическому износу относятся все степени разрушения поверхностей, происходящего в результате физического процесса притяжения поверхностных частиц — схватывания или сцепления.

К молекулярно-механическому износу относятся все степени разрушения поверхностей, происходящего в результате физического процесса притяжения поверхностных частиц — схватывания пли сцепления.

При молекулярно-механическом износе наблюдается вырывание частиц металла с рабочих поверхностей деталей, перенос металла с одной сопряженной поверхности на другую, а также внутрь сопряженной детали.

При наличии молекулярно-механического износа поверхностей качество смазочного материала — его противозадирные свойства — имеет первостепенное значение для предотвращения этого вида износа ( см. гл.

При наличии молекулярно-механического износа поверхностей качество смазочного материала — его противозадирныэ свойства — имеет первостепенное значение для предотвращения этого вида износа ( см. гл.

При наличии молекулярно-механического износа поверхностей качество смазочного материала — его противозадирные свойства — имеет первостепенное значение для предотвращения этого вида износа ( см. гл.

Повышенные износы двигателя, которые особенно характерны в период пусков и в период работы при пониженном тепловом режиме, связаны с активизацией коррозионных процессов при ухудшенных условиях смазки, которая смывается со стенок цилиндров неиспарившимся топливом, и одновременным ростом молекулярно-механических износов.

Как правило, недопустимы поломки деталей в результате недостаточной статической, динамической или усталостной прочности, тепловые трещины в результате нагрева детали, в ряде случаев коррозия. Для поверхностей контакта характерны такие недопустимые повреждения, как некоторые виды износа, протекающие с большой интенсивностью ( молекулярно-механический износ, приводящий к задирам поверхностей, тепловой износ), выкрашивание частиц с поверхности трения и др. Следует иметь в виду, что разделение повреждений на допустимые и недопустимые зависит не только от характера повреждений, но и от тех требований, которые предъявляются к данному изделию, и от возможностей предотвратить данный процесс. Например, коррозия — допустимый вид повреждения для корпусов морских судов и недопустимый для станин станков.

Молекулярно-механический износ происходит за счет микроконтактного схватывания ( сваривания) отдельных точек поверхностей трущихся деталей при многократных нарушениях сплошности масляной пленки. Скорость этого вида изнашивания близка к коррозионному износу. Молекулярно-механическому износу подвержены шейки коленчатых валов, поршни и втулки цилиндров, поршневые пальцы и другие детали, работающие в условиях полужидкостного трения, когда недостает смазки.