Методы наблюдения за износом и поломками деталей машин

 Периодические наблюдения за износом и поломками деталей дают возможность: выявить типичные разновидности этих дефектов; установить нарастание износа во времени и влияние его на работу отдельных органов машины; определить причины поломок и ускоренного износа. Систематизация результатов наблюдений позволяет: принять меры к предупреждению поломок и износа; установить предельные величины износа деталей и на основе этого - срок службы и нормативы их расхода; выявить признаки, по которым изношенные детали должны браковаться.

 Существует несколько методов наблюдения за износом и определения его величины: микрометражный, весовой, метод профилографирования, метод искусственных баз, место радиоактивных изотопов (меченых атомов).

Микрометражный метод в общих чертах сводится к следующему. Под наблюдение берутся сопряженные детали однотипных машин, работающих в одинаковых условиях. Предварительно определяются начальные размеры деталей, отклонения от правильной формы (овальность, конусность и пр.), характеристика материалов, из которых детали изготовлены (механические свойства, микроструктура и химический состав), и состояние трущихся поверхностей. В процессе наблюдений фиксируют условия работы и эксплуатации, скоростные режимы, характер нагрузки, материал, заправленный в текстильную машину, смазочные средства, периодичность смазки и чистки. В процессе работы машины, трущиеся поверхности деталей через определенные отрезки времени измеряют микрометром или другим контактным инструментом (например, индикатором) и результаты заносят в специальные бланки. Измерение цилиндрических деталей с целью выявления овальности и конусности производится не менее чем в двух взаимно перпендикулярных диаметральных плоскостях по всей рабочей части детали. При измерении детали каждый раз выявляют поведение органов машины, в которых эти детали работают.

Периодичность измерения (микрометрирования) устанавливается соответственно стадиям износа деталей (см. рис. 2). В стадии приработки замеры производят через сравнительно небольшие отрезки времени. После определения точки перехода от стадии приработки к стадии нормального износа замеры можно выполнять через большие промежутки времени.

Так как для микрометрирования деталей машины приходится частично разбирать, то его следует приурочивать к очередным ремонтам (текущему, среднему, капитальному) и осмотрам или производить в нерабочее время. Полученные микрометражные данные обрабатываются методами наименьших квадратов, дающими среднестатистические результаты. Чем больше машин находится под наблюдением, тем точнее получаемые средние результаты. Для наглядности результаты наблюдений оформляют в виде диаграмм износа. На рис. 18 для примера показаны диаграммы износа некоторых деталей текстильных машин, построенные по данным микрометрирования.

Путем варьирования условий, от которых зависит износ деталей, можно установить превалирующее влияние одного или нескольких из них применительно к машине данного типа.

Систематизируя результаты микрометрирования, определяют величину предельного зазора в трущейся паре, предельный износ и искажение формы деталей. Значения предельных величин зазора и износа деталей, полученные экспериментальным путем, проверяются описанным ниже расчетным путем применительно к различным видам трения.

 Микрометражный метод являясь наиболее простым и доступным не отличается большой точностью; он может обеспечить лишь приближенное измерение величины местного износа.

 Весовой метод заключается в том, что наблюдаемые детали взвешивают до и после испытания и по разности весов находят величину весового износа. Этот метод является интегральным, так как им определяется суммарная потеря веса по всей поверхности трения.

 Весовой метод применим не всегда. Им нельзя пользоваться для определения линейного износа при неравномерном изнашивании детали; износа возникающего как вследствие истирания (отделения частиц), так и пластического деформирования; износа деталей, изготовленных  из пористого материала (например, антифрикционной металлокерамики).

Метод профилографирования предусматривает снятие профилограммы (1, 2,3) в разные моменты испытания с одного и того же микроучастка поверхности (рис. 19, а). Если величина износа больше высоты неровностей, то в этом случае выбирают неизнашивающуюся базу АА (рис. 19. 6), относительно которой и измеряют износ (h) по профилограмме, снятой как с базы, так и с изношенной поверхности (ВВ).

 Метод профилографирования дает хорошие результаты при изучении лишь местного износа. Вследствие сравнительной сложности этого метода его применяют главным образом в лабораторных исследованиях.

 Метод искусственных баз заключается в следующем. На трущуюся поверхность наносят суживающиеся углубления одного из профилей, приведенного на рис. 20, а.

 Наблюдением за изменением длины того размера отпечатка, соотношение которого с глубиной заранее известно, можно определить величину местного линейного износа. Углубления типов 1, 2, 3 получают вдавливанием индентера в виде шара, пирамиды или конуса, 4 и 5 - вырезанием резцом при помощи специального прибора. Величина линейного износа (?h) для наиболее распространенных форм искусственных баз (2, 3 и 5) подсчитывается по следующим формулам.

 Для квадратного отпечатка, сделанного четырехгранной пирамидой на плоской поверхности,

  (35)

где h₁ и h₂ -  глубина отпечатка до и после испытания;

           d - диагональ проекции отпечатка на испытуемой поверхности (индексы 1 и 2 соответствуют двум измерениям диагонали до и после испытания);

           m - коэффициент пропорциональности, постоянный по всей глубине отпечатка.

 Для угла а = 136° m = 7; тогда

  (36)

 Для конусного отпечатка с углом при вершине 120° величина линейного износа

   (37)

где ?d - изменение диаметра отпечатка.

 Для вырезанной лунки ее глубина

      (38)

где  r - радиус, описываемый вершиной резца;

       l - длина лунки.

 Приближенно

 Тогда величина линейного износа

(39)

 А. А. Мизери (МТИ) сконструировал приборы для вырезания и измерения лунок на валах и втулках текстильных машин.

На рис. 20 для примера приведены эпюры износа шейки коленчатого вала (б) и подшипника (в) автоматического ткацкого станка, полученные методом вырезанных лунок (цифрами указаны номера лунок по окружности).

 Случаи поломок деталей машин фиксируют и систематизируют: по роду материалов, конструктивному оформлению деталей (обращая внимание на особенности, способствующие усталостным разрушениям), условиям, при которых произошли поломки (скорость, характер нагрузки, вид заправленного материала), и пр.

 Обобщение результатов наблюдения за износом и статистики поломок деталей по ряду однотипных фабрик позволяет установить величины предельных износов и зазоров и единые нормы расхода деталей в данной отрасли текстильной промышленности.

Метод меченых атомов основан на применении радиоактивных изатопов, обладающих способностью излучать энергию в виде электрически заряженных частиц a и b и электромагнитных лучей  ? в процессе радиоактивного распада. Счетчик Гейгера улавливает радиоактивное излучение и, передавая электрические сигналы в радиотехническую аппаратуру, производит счет импульсов. Для наблюдения за изнашиванием деталей в них вводят радиоактивные изотопы одним из следующих способов: при плавке и отливке детали; при помощи вставок - «свидетелей» износа; облучением нейтронами; методом термодиффузии; электролитическим нанесением и др. Во время работы таких деталей, активированные продукты износа уносятся смазкой и регистрируются счетчиком, установленным в потоке смазки. По количеству зарегистрированных импульсов судят о величине износа.