Учебное пособие для подготовки студентов
|
Скачать 1.5 Mb.
|
|
Окончательное заключение о степени пригодности деталей, узлов и машины в целом определяется в соответствии с техническими условиями. 2. Виды трения. Характер трения в основных механизмах технологического оборудования легкой промышленности. Виды изнашивания поверхностей трения. Диаграмма износа. Факторы, влияющие на износ деталей Понятие об износе Срок службы промышленного оборудования определяется износом его деталей – изменением размеров, формы, массы или состояния его поверхностей вследствие изнашивания, т. е. остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок или разрушения поверхностного слоя при трении. Износ и трение – неразрывно связанные друг с другом явления. Скорость изнашивания деталей оборудования зависит от таких причин, как: - условия и режим работы, материал детали; - характер смазки поверхностей трения; - предельное усилие и скорость скольжения; - температура в зоне сопряжения; - состояние окружающей среды (запыленность и т. д.). Фактор износа оказывает отрицательное влияние на КПД машин и качество выполнения операций. От 1/3 до 2/3 расхода электроэнергии в различной форме расходуется на трение. Износ технологического оборудования принято подразделять на естественный, аварийный и моральный. Естественный износ – это разрушение и изменение структуры наружных слоев твердых материалов под действием сил трения, высоких температур, атмосферных условий и т. д. Аварийный износ приводит к выходу из строя детали или механизма ранее предполагаемого срока. Он вызывается недостатками конструкции, низким качеством материала детали, нарушением правил эксплуатации и ухода за машиной, плохим качеством изготовления деталей, неправильной сборкой, недоброкачественным ремонтом, коррозией, усталостью металла, стихийными бедствиями. Моральный износ вызван появлением машин более совершенной конструкции, имеющих большие производительность, экономичность и удобство в эксплуатации. Трибионика – наука, изучающая теоретические и экспериментальные закономерности, связывающие процессы трения, износа, смазывания поверхностей контакта деталей при их относительном движении («Трибос» - трение (греческ.)). Трибионика основана на знаниях физики, химии, механики, термодинамики, материаловедения и других дисциплин. Техническим приложением трибионики является триботехника. Виды трения Характер трения в основных механизмах оборудования Трением называют явление сопротивления относительному перемещению тел. Различают трение движения и трение покоя. Трение покоя возникает при предварительном смещении поверхностей. Трение движения возникает при относительном движении деталей и сопряжений. В машинах и механизмах оборудования легкой промышленности различают два основных вида трения: 1) по наличию и характеру относительного движения поверхностей трения различают три вида трения – скольжения, качения и качения с проскальзыванием; 2) по наличию разделяющего слоя смазки. Иногда один вид трения сопровождается другим. Трение скольжения – скорости тел в точках касания различны (кинематическая пара вал – подшипник скольжения). Трение качения – скорости тел трения в точках касания одинаковы и совпадают по направлению (подшипник качения). Трение качения с проскальзыванием – трение двух соприкасающихся тел при одновременном качении и скольжении (зацепление шестерен). По характеру смазывания поверхностей трения различают четыре вида трения: сухое без смазки; граничное; жидкое; полужидкостное.  Рис. 2. Виды трения: а - сухое без смазки; б – граничное; в – жидкостное; г – полужидкостное  Рис. 3. Диаграмма трения Поверхности трения работают при различных видах трения, зависящих от режима работы кинематической пары. Режим работы зависит от предельной нагрузки, скорости относительного движения и вязкости масла. На диаграмме трения (рис. 3) область I – область жидкого трения, II – область нежидкого - полужидкого, граничного и сухого трения. Граница областей соответствует минимальной величине масляной пленки. Наименьшие износ деталей и расход мощности происходит при жидкостном трении. В современных швейных машинах применяют комбинированные виды трения (механизм иглы – сухое трение и механизм челнока – принудительная картерная смазка). Смазочные материалы, их свойства и применение Смазочные материалы служат для уменьшения трения, увеличения износостойкости деталей, снижения скорости износа, предотвращения задиров и заеданий в парах трения механизмов и машин. Эффект повышения износостойкости в результате применения смазочных материалов приводит к уменьшению износа непроработанных поверхностей более чем в 5 раз, а приработанных - более чем в 30 раз. Создание новых и совершенствование существующих высокоскоростных машин легкой промышленности приводит к неизбежному повышению интенсивности работы их деталей. Это вызывает нарушение хода пар трения и их повышенный износ и приводит к снижению надежности и долговечности машин. Потери на трение составляют 80...85 % всей потребляемой энергии. Смазочные материалы подбирают в зависимости от конструкции, силового и скоростного режимов работы узла трения. Например, для узлов вал-подшипник выбор смазочного материала зависит от нагрузки, частоты вращения, зазора, толщины смазочного слоя, диаметра вала и отношения длины подшипника к его диаметру. Смазочные материалы препятствуют проникновению к парам трения вредных реагентов (агрессивных жидкостей, газов, паров и абразивных материалов – пыли, грязи и продуктов износа деталей). Почти все смазочные материалы защищают металлические поверхности от коррозии. В промышленности применяют четыре типа смазочных материалов: газообразные, твердые, жидкие, пластичные (или консистентные). Жидкие и пластичные материалы, получаемые из нефти (масла, мази и пасты), называют минеральными. Исходным материалом для получения масел является мазут. Различие между маслами и пластичными смазками определяется не столько их составом, сколько агрегатным состоянием. Например, смазочные масла из парафинистой нефти близки по составу к углеводородным смазкам. После застывания при глубоком охлаждении они приобретают свойства мазей. Основной особенностью масел (по сравнению со смазками) является их текучесть и подвижность. Эти свойства позволяют применить их в различных системах смазки, производить охлаждение деталей, упрощают заправку и слив масла из смазочной системы. В состав смазочной системы легко включаются различные типы фильтров для очистки масла от продуктов износа и старения, различных механических примесей. Срок службы пластичных смазок выше, чем масел, так как их вязкость мало зависит от температуры. Пластичность позволяет использовать их и для открытых поверхностей, она легко удерживается на наклонных и даже вертикальных поверхностях. Иногда пластичные смазки (солидол или тосол) защищает машины от коррозии в течение десятков лет. Эксплуатационные показатели минеральных масел в чистом виде значительно ниже, чем минеральных масел с присадками (добавками). Свойства будут улучшаться, если в них добавлять присадки в небольших количествах (от 0,01 до 10 %). В качестве присадок применяют: - для снижения трения – жирные масла, жирные кислоты и их эфиры; - для увеличения износостойкости деталей и механизмов – хлопковое и льняное масла с серой, животные жиры, хлористые соединения, соединения фосфора; - для повышения липкости – добавки смолистых углеводородов (битумы); - для защиты металлов от коррозии – жирные масла и их эфиры, окисленный петролатум, сульфонаты бария и кальция; - для увеличения вязкостно-температурных свойств – продукты конденсации парафина и нафталина, алкилфенол в форме полимера, некоторые окисленные продукты. Минеральные масла можно применять в пределах температур от -30 до +150ºС. Качество смазки зависит от способности смазочного слоя длительно сохраняться при большой скорости и давлении поверхностей трения. Смазочные материалы характеризуются рядом эксплуатационных показателей, такими как: вязкость, температура вспышки и воспламенения, температура застывания, зольность, содержание механических примесей и воды. Вязкость – способность слоев смазочных материалов сопротивляться относительному сдвигу под действием внешних сил, от нее зависит образование масляной пленки на детали. Вязкость смазочного материала определяется на основе экспериментальных данных и накопленного опыта различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. От вязкости зависят многие эксплуатационные свойства: прокачиваемость в трубопроводах. Возможность заправки в узлы трения насосами различных конструкций и шприцами. Вязкость масел изменяется в зависимости от температуры: при ее повышении уменьшается, при понижении – увеличивается. Динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения) – сила трения, затраченная на перемещение верхнего слоя жидкости относительно нижнего. Кинематическая вязкость – отношение динамического коэффициента вязкости к плотности вещества (  Ст (стокс)). Этот показатель является обязательным для характеристик всех минеральных масел. Кинематическая вязкость регламентируется стандартами при температуре 50 или 100ºС, а иногда и при обеих температурах.Условная вязкость – отвлеченное число. Отражающее времени истечения 200г масла к времени истечения того же количества воды из вискозиметра типа ВУ при температуре 20ºС. Температура застывания – увеличение вязкости или снижение подвижности смазки в зависимости от температуры. Зольность – наличие в масле несгораемых веществ (твердый осадок в виде золы вызывает окисление масла, абразивный износ поверхности). Кислотность – корродирующие свойства масел оценивают по содержанию вы них воды, органических кислот и щелочей. Количество воды не должно превышать 3 %, в твердых смазках воды не должно быть вообще. Содержание механических примесей - пыль, грязь, песок, пух и волокна в масле вызывают увеличение скорости изнашивания поверхностей. Температура вспышки – степень безопасности применения масла. Она равна температуре нагрева масла, при которой его пары образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении пламени. При выборе смазочных материалов учитывают следующие условия: 1) быстроходные механизмы необходимо смазывать маслом с низкой вязкостью. При использовании масел с высокой вязкостью возникает излишний нагрев и перерасход энергии на преодоление сцепления частиц смазки; 2) в тихоходных машинах, работающих при значительных нагрузках и при изменении направления движения, используют масла высокой вязкости или солидол (консистентные смазки); 3) тяжело нагруженные тихоходные механизмы, работающие в условиях высоких температур, необходимо смазывать твердыми материалами (тальком, графитом или слюдой). Основное применение имеют индустриальные масла без присадок. Вода, механические смеси и примеси, водорастворимые кислоты и щелочи в маслах всех марок должны отсутствовать, зольность не должна превышать 0,005 %. Смазка оборудования легкой промышленности проводится в соответствии с картой смазки, указанной в паспорте. Нарушение этих правил ведет к износу и перерасходу электроэнергии. В легкой промышленности применяют индивидуальную, централизованную и смешанную системы смазки основных узлов и механизмов. Виды изнашивания поверхностей трения Трение сопровождается постепенным разрушением поверхностей трения сопряженных деталей, этот процесс называют изнашиванием. Следствием изнашивания является износ - изменение первоначальных размеров и форм деталей. Износостойкостью называют способность материала противостоять изнашиванию. Процесс изнашивания деталей во времени протекает неравномерно под действием сил трения, усталости поверхностных слоев материала, нагрузок, превосходящих расчетные и изменяющих жесткость и взаимное расположение деталей в сопряжении. Свойства поверхностных слоев деталей изменяются, поверхностная твердость снижается для поверхностно – закаленных , цементированных и цианированных деталей или растет вследствие наклепа, вызывая повышение хрупкости поверхностного слоя и ускоряя износ . Различают следующие основные виды изнашивания: механическое, молекулярно – механическое и коррозионно-механическое. Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий абразивных частиц и пластического деформирования на поверхностные слои деталей. Молекулярно – механическое изнашивание возникает из-за адгезионного схватывания (молекулярного сцепления) на отдельных участках поверхностей трения, дальнейшего механического разрушения образовавшихся связей и переноса частиц с одной поверхности на другую. Коррозионно-механическое изнашивание (коррозионное или окислительное) происходит в результате химического взаимодействия металлов деталей с агрессивными агентами среды и их механического удаления при трении. Фреттинг – коррозия возникает при контакте металлов без смазки или при граничном трении. Работа сопряжений оборудования легкой промышленности связана с силами трения, возникающими на поверхностях деталей при их взаимном перемещении, следовательно, устранить износ полностью невозможно. Ведущими видами износа являются износ схватыванием, окислительный, тепловой, абразивный и осповидный. Ведущий износ сопровождается другими сопутствующими видами. Износ схватыванием (износ при заедании) – возникает при отсутствии смазки и защитной пленки окислов при трении с малой скоростью (до1м/с) и давлении выше предела текучести. Износ схватыванием возникает при большой пластической деформации поверхностей и образовании металлических частиц между участками контакта. Он приводит к упрочнению в местах схватывания и вырыванию частиц, царапинам в остальных участках. Окислительный (коррозионный) износ – характеризуется протеканием одновременно двух процессов – пластической деформации микроскопических объемов поверхностных слоев деталей и диффузии кислорода из воздуха в деформируемые слои. Износ носит постепенный характер, на первой стадии он захватывает поверхность детали. Затем окисление приводит к образованию в поверхностных слоях химических соединений металла с кислородом. Процессы диффузии и пластической деформации взаимно усиливают друг друга. На первой стадии происходит непрерывное разрушение твердого раствора кислорода и удаление его в виде мельчайших частиц. На второй стадии происходит периодическое образование и выкрашивание пластически деформируемых окислов. Такому износу подвержены мягкие стали. Тепловой износ – проявляется под воздействием теплоты, возникающей в результате трения при большом давлении. На поверхностях деталей образуется большое количество теплоты, которая не успевает отводиться вглубь металла, поверхность деталей сильно нагревается. Это приводит к термической обработке поверхностных слоев с явлением перекристаллизации, отпуска, закалки, вторичной закалки и оплавления. Структура поверхностных слоев меняется и резко снижается прочность металлов. Но высокая температура размягчает поверхностные слои, происходит контактное схватывание, смятие, налипание и разрушение объемов поверхности. Тепловой износ проявляется на рабочих поверхностях цилиндров, шейках коленчатых валов и зубьях шестерен. |
Похожие:
 |
Учебное пособие для подготовки студентов Учебное пособие для подготовки студентов к итоговой государственной аттестации (подготовке выпускной квалификационной работы) по... |
 |
Учебное пособие с методическими указаниями и тестами для текущего... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело.... |
|
Учебное пособие с методическими указаниями и тестами для текущего... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело.... |
|
Учебное пособие к практическим занятиям по курсу «Фармацевтическое товароведение» Учебное пособие предназначено для подготовки студентов к лабораторно-практическим занятиям и включает название темы, цель занятия,... |
|
Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим объединением для... Учебное пособие предназначено для студентов 1, 2 курсов всех специальностей среднего профессионального образования по направлению... |
|
Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки 040400. 62 Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки 040400. 62 «Социальная работа» (бакалавр) |
|
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся... Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов в области обеспечения качества и безопасности продукции производимой и... |
|
Учебное пособие к практическим занятиям для студентов специальности 050715 «Логопедия» Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями действующего Государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебное пособие для студентов специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин» Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, обучающихся по направлению “Нефтегазовое дело” |
|
Учебное пособие для студентов Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности высшего профессионального образования Педиатрия |
|
Учебное пособие Новосибирск 2017 Учебное пособие предназначено для студентов технических факультетов, обучающихся по направлениям подготовки 09. 03. 02 -информационные... |
|
Учебное пособие для студентов по дисциплине «общие аспекты сестринского ухода» Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Сестринское дело», «Акушерское дело» |
|
Presidency of the United States of America Учебное пособие для студентов четвертого курса Учебное пособие предназначено для студентов 4 курса специальности 032301. 65- регионоведение |
|
Учебное пособие Тольятти 2011 г. Авторы: Савкин С. А., Рынгач В.... Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих предмет «Артиллерийская разведка». Он составлен в соответствии с программой... |
|
Учебное пособие для студентов 6 курса, обучающихся по специальности... Учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов 6 курса при подготовке к практическим занятиям |
|
Учебное пособие для студентов специальности 271200 «Технология продуктов... Учебное пособие предназначено для изучения теоретической части курса «Ресторанное дело». Предназначено для студентов вузов, преподавателей.... |