Виды и методы оценки износа деталей машин

Изнашивание деталей может быть механическим (в том числе абразивным и усталостным), молекулярно-механическим и коррозионно-механическим. При механическом изнашивании (сопряжений вал — подшипник, станина — стол, поршень — цилиндр; деталей валов, зубьев шестерен, пружин и др.) с целью его уменьшения необходимы регулярная смазка, применение в конструкции износостойких материалов, поверхностное упрочнение, снижение шероховатости обработанных поверхностей, правильная эксплуатация оборудования. Для уменьшения молекулярно-механического изнашивания (зубчатая и винтовая пары, подшипник) при значительном удельном давлении необходимы регулярная и обильная смазка, снижение удельного давления. Коррозионно-механическое изнашивание (шейки валов и осей, опоры качения) снижают регулярной смазкой трущихся и окрашиванием нерабочих поверхностей, применением коррозионно-стойких материалов и покрытий.

В результате износа изменяются размеры и форма деталей, увеличиваются зазоры в сопряжениях подвижных деталей, нарушается плотность посадки неподвижных деталей. Предельный износ детали наступает при условии невозможности дальнейшего ее использования из-за нарушения нормальной работы узла или машины и возможности аварии. Допустимый износ детали предполагает возможность ее установки в машину без ремонта и удовлетворительную работу в течение предстоящего межремонтного периода.

Износ детали может быть определен по следующим признакам:
1. обнаружение дефектов (трещин, бороздок, забоин, вмятин) и изменений формы детали при ее внешнем осмотре;
2. изменение характера звука, издаваемого передачей, подшипником, соединением;
3. оценка качества и формы поверхности, обработанной на станке;
4. увеличение мертвого хода рукояток;
5. нагрев детали;
6. падение давления в гидро- или пневмосистеме.

Величина износа может быть определена одним из методов:
1. методом микрометрирования — по изменению размеров детали, устанавливаемому с помощью универсальных измерительных средств;
2. методом искусственных баз - по изменению размера углубления, нанесенного алмазным или твердосплавным инструментом на рабочую поверхность детали;
3. косвенным методом оценки - по изменению эксплуатационных характеристик сопряжения или узла (мертвого хода, температуры, уровня шума и давления).

Регулировка и профилактическое обслуживание оборудования

С целью контроля износа деталей и своевременного устранения его последствий в процессе эксплуатации оборудования выполняются регулировка и профилактическое обслуживание. Их проводят в качестве межремонтного обслуживания сами производственные рабочие и дежурный персонал ремонтной службы (слесари-ремонтники, шорники, смазчики, электрики), исходя из результатов периодических осмотров, проверок геометрической и кинематической точности оборудования, испытаний его в работе, а также по требованию обслуживающего персонала или службы отдела технического контроля. Межремонтное обслуживание проводится, как правило, без простоя оборудования, в обеденные и другие перерывы в работе.
В комплекс работ по регулировке оборудования входят устранение биений, зазоров и люфтов в передачах и соединениях, подтягивание клиньев и зажимных планок, регулировка муфт, тормозов, пружин, натяжения ремней и цепей, уплотнение деталей гидро- и пневмосистем, проверка работы смазочной системы, системы охлаждения, сети освещения, выключателей и переключателей. При межремонтном профилактическом обслуживании заменяют изношенные детали — ремни, шпонки, крепеж, тормозные накладки, пальцы, втулки, собачки и т. п.
Регулировочные работы и профилактическое обслуживание оборудования слесарями-ремонтниками выполняются при участии производственного рабочего.

Дефектация

3.4 Преимущества и недостатки ремонта деталей машин до номинального и ремонтного размеров.

СПОСОБ РЕМОНТНЫХ РАЗМЕРОВ Сущность способа ремонтных размеров заключается в том, что одну из изношенных деталей сопряжения, обычно более трудоемкую, подвергают меха­нической обработке до заранее установленного ремонтного размера с целью придания ей правильной геометрической формы и получения требуемой шеро­ховатости поверхности, а другую деталь заменяют новой или заранее отремон­тированной до этого же ремонтного размера, что обеспечивает первоначальную посадку в сопряжении. В паре вал — подшипник ремонтные размеры сопрягаемых поверхностей будут меньше, а в паре цилиндр — поршень больше первоначальных размеров. Применяют свободные и стандартные ремонтные размеры. В качестве свободного ремонтного размера принимается ближайший размер ремонтируемой детали, позволяющий получить требуемую геометриче­скую форму и шероховатость поверхности. Преимуществами свободных ремонтных размеров являются минимальная трудоемкость механической обработки и максимальное количество ремонтных размеров. Недостатки этого способа: 1) нельзя изготовить другую деталь сопряже­ния, пока не отремонтирована более трудоемкая; 2) исключается взаимозаме­няемость деталей. Стандартные ремонтные размеры устанавливают заблаговременно, опре­деляют их количество и численные значения. Под эти размеры выпускают­ся комплекты запасных частей. В табл. 5.1 в качестве примера приведены ремонтные размеры для не­которых деталей бурового оборудо­вания. ' Для определения ремонтных раз­меров пары вал — подшипник рассмо­трим следующие два случая: 1) износ вала равномерный по окружности (рис. 5.2, а); 2) износ вала односторонний (рис. 5.2, б). Вал с равномерным износом ремонтируется механической обработкой 'при наличии на изношенной поверхности царапин, рисок и т. п.), либо (при корошем качестве изношенной поверхности) простой заменой сопряженной детали деталью с ремонтными размерами. Ремонтные размеры шейки вала определяются из следующих соотно-пений: грудоемкой детали сопряжения; возможность заранее организовать изготовление заменяемых деталей сопряжения, что позволяет сократить сроки ремонта и снизить его стоимость. К отрицательным сторонам этого способа следует отнести необходимость в замене сопряженной детали; наличие нескольких ремонтных размеров деталей, тго помимо эксплуатационных неудобств вызывает необходимость иметь лиш-аий резерв запасных частей. Несмотря на эти недостатки ремонт крупных и дорогих деталей бурового и нефтегазопромыслового оборудования часто про­изводят способом ремонтных размеров. Способ ремонтных размеров применяют при ремонте цилиндров компрес­соров и двигателей внутреннего сгорания, цилиндровых втулок поршневых насосов, шеек коленчатых валов, зубчатого венца стола ротора и других де­талей. СПОСОБ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ РЕМОНТНЫХ ДЕТАЛЕЙ Этот способ заключается в использовании дополнительных ремонтных цеталей, которые закрепляют непосредственно на изношенной поверхности. Толщина дополнительных ремонтных деталей обычно значительно пре­вышает величину износа ремонтируемой детали, в связи с чем перед установкой цополнительной детали необходимо удалить с изношенной поверхности слой металла. Пользуясь этим способом при восстановлении концевой шейки вала, обра­батывают шейку до меньшего размера, если позволяет механическая прочность, и напрессовывают дополнительную втулку, а затем производят ее механическую обработку до первоначального размера и требуемой шероховатости поверх­ности. Возможно дополнительное крепление втулки на валу штифтами, резь­бовыми стопорами или электросваркой. Цри восстановлении шейки в средней части вала используют две полу­втулки, которые устанавливают на предварительно обработанную шейку, крепят штифтами или сваркой, а затем производят их механическую обработку по наружной поверхности. Изношенные отверстия растачивают под больший размер и запрессовы­вают ремонтную втулку, которую обрабатывают до номинального размера отверстия детали. Толщина стенок ремонтных втулок из стали должна быть не менее 2—2,5 мм, из чугуна 4—4,5 мм. На рис. 5.3 показано использование дополнительных ремонтных деталей для восстановления изношенных резьбовых отверстий в корпусе крейцкопфа бурового насоса. Изношенное отверстие предварительно растачивают и запрес­совывают втулку с дополнительным креплением ее сваркой. Затем втулку растачивают и нарезают резьбу первоначального размера. Добавочные ремонт­ные детали могут быть изготовлены заранее. Недостаток рассматриваемого способа ремонта заключается в уменьшении механической прочности основной детали, вследствие механической обработки. СПОСОБ ЗАМЕНЫ ЧАСТИ ДЕТАЛИ Этот способ заключается в удалении изношенной части детали и присоеди­нении вместо нее дополнительной детали. Заменяемая часть детали соединяется с основной при помощи сварки, резьбы, клея или других способов, после чего производится ее окончательная механическая обработка для получения тре­буемой точности и шероховатости поверхности. Многие детали бурового и неф­тегазопромыслового оборудования имеют одну или несколько прилегающих друг к другу поверхностей, изнашиваемых наиболее интенсивно. Подобные детали, если позволяет их конструкция, целесообразно ремонтировать спосо­бом замены части детали. Указанный способ применяют, например, при ремонте корпуса турбобура, стола ротора и других деталей. К недостаткам способа следует отнести сложность подобного ремонта для термически обработанных деталей. На рис. 5.4 показан стол ротора, резьбовая часть которого восстановлена заменой части детали. Часть стола с изношенной резьбой срезают газовой го­релкой, вместо нее приваривают надставку, которую затем обрабатывают и нарезают на ней новую резьбу.