На главную
Отправить письмо
Карта сайта
Окна ПВХ
ПВХ Профиль Металлопластик Карта сайта №1Карта сайта №2Карта сайта №3
Gridnev ОКНА - производство, установка,
реализация металлопластиковых окон.

Мы уже говорили о том, что надежность является понятием комплексным. Оно включает в себя все, что способствует повышению работоспособности машин и их составных частей, начиная от проектирования, изготовления, испытаний, вплоть до эксплуатации, обслуживания и ремонта.

При проектировании машины, ее отдельных узлов и деталей конструктор должен четко представить ее в готовом виде и оценить все возможные достоинства и недостатки. Это не так-то просто сделать. Вспомните, что свои ошибки, допущенные в различных жизненных ситуациях, обнаружить очень трудно. Бывает, что мы настолько привыкаем к ним, что даже при многократной проверке не в состоянии сделать соответствующие исправления. Поэтому и говорят, что со стороны виднее. Вот почему чертежи будущих машин проверяют и перепроверяют конструкторы и другие специалисты различных рангов. Все они стремятся сделать машину еще в чертежах как можно лучше, используя опыт своей организации и другие источники.

При этом само собой разумеется, что детали машин не должны ломаться под действием возникающих при работе нагрузок. Конечно, повышенную прочность деталей можно обеспечить путем применения наиболее прочных материалов, да и сами детали постараться увеличить в размерах. Тогда и напряжения в их сечениях будут невелики, а, значит, детали не разрушатся. В принципе так и поступают, но с очень серьезными ограничениями, связанными со стоимостью материалов, их дефицитностью и массой будущей машины. Конечно, никто не станет делать, например, крылья грузовых автомобилей из высококачественных и дорогих легированных сталей, так же как и применять обычные конструкционные стали для изготовления валов турбин реактивных самолетов. Каждому — свое. Но там, где нет другого выхода, идут на использование лучших сталей и других дефицитных материалов. Увеличивают и размеры некоторых наиболее ответственных деталей, от которых зависит надежность, если можно так сказать — жизнеспособность машины в целом. Однако и для таких деталей это не делается просто так, с большим размахом, а строго по нормам и закономерностям конструкторских расчетов. В результате определяют коэффициент запаса прочности, гарантирующего от поломки той либо иной детали. Заметим, что в машине сотни тысяч различных деталей. И каждую рассчитывают. Для каждой определяют свой коэффициент запаса прочности. И стараются не завысить или не снизить значение коэффициента запаса прочности. Если оно будет больше, чем требуется, то возрастет масса деталей, а, значит, и самой машины, она станет материалоемкой. При заниженном коэффициенте запаса прочности не придется долго ждать поломки или аварии.

Мы привыкли к тому, что вещь не должна сразу разрушаться под действием приложенной силы. Потянули сильно за веревку, и если она не разорвалась, то считаем ее прочной. Сели на велосипед — он не погнулся, не поломался тут же — значит все в порядке. О том, что в работающей детали могут с течением времени накапливаться повреждения, которые способны в определенный момент привести к выходу ее из строя, мы не задумываемся. А таких деталей в современных машинах очень много.

Как правило, они работают в условиях быстро изменяющихся и многократно повторяющихся внешних нагрузок. От того, насколько велики эти нагрузки и возникающие при этом напряжения и деформации, зависит срок службы деталей машин.

Попробуйте взять проволоку в руки и начните ее много раз перегибать в разные стороны. Финал такой манипуляции известен всем... Сначала проволока разогреется в месте изгибов, а затем у вас в руках окажутся два ее куска. Так и с деталями машин, в которых развиваются усталостные процессы под действием знакопеременных нагрузок. Для этих деталей конструкторы специально рассчитывают срок их службы при заданных напряжениях. Причем стараются обеспечить всем ответственным деталям одинаковую долговечность с тем, чтобы машина получилась, как говорят, равнопрочной. Как было бы выгодно сразу заменить целиком машину на новую, а не через короткие промежутки времени менять то одну деталь, то другую. Именно по причине неравнопрочных, не одинаково долговечных деталей затрачиваются колоссальные средства на ремонт и простои машин. И в данном случае сопротивление усталости деталей машин, которую так необходимо обеспечить при переменных нагрузках, играет не менее важную роль, чем прочность деталей при статических нагрузках.

Однако бывает и так, что конструкторы специально делают в машине одну или несколько ослабленных деталей. Так поступают для того, чтобы защитить наиболее важные узлы или детали машин от поломки при аварийных ситуациях. Для этой цели, например, существуют предохранительные муфты, в которых при перегрузках срезается штифт и прекращается таким образом передача крутящего момента от одного вала к другому. Стоит заменить штифт и машина снова будет работать. Функции предохранительных устройств выполняют и бамперы автомобилей, «складывающиеся» рулевые колонки. Последние, правда, защищают уже не механизм автомобилей, а самих водителей, что, безусловно, еще важнее.

Итак, детали машины не должны ломаться. Но они могут выйти из строя и по другим причинам. Одна из таких серьезных причин — их недостаточно высокая износостойкость. Конечно, все машиностроители знают, что нужно бороться с изнашиванием узлов трения, но не везде принимают должные меры.

В результате только восстановление изношенных деталей обходится нашей стране примерно в 12 миллиардов рублей в год. Сумма огромная! И, тем не менее, многие машиностроители еще недооценивают значимость проблемы износостойкости деталей, мало интересуются современными достижениями науки, слабо их применяют на практике.

На машиностроительных предприятиях далеко не везде есть службы контроля надежности, в том числе износостойкости. Между тем, научные разработки, выполненные в нашей стране в области науки о трении и изнашивании, огромны, имеются высококвалифицированные специалисты и большой задел разработок для внедрения. Конечно, не все проблемы решены. Это и понятно, так как узлы трения работают в самых разнообразных условиях при значительно отличающихся нагрузках, скоростях и внешних условиях. Одни работают в пыли, другие в морской или речной воде, а третьи — в вакууме или в космосе. Да и внешняя температура не для всех одинакова — от космического холода до жары. И везде для обеспечения высокой износостойкости необходим обоснованный подход, свои конкретные решения и методы. Их достаточно много. Это и упрочнение поверхностных слоев деталей, выбор смазочных материалов и специальных присадок, создание рациональной геометрии, обеспечение необходимых параметров шероховатости рабочих поверхностей, применение наилучших сочетаний материалов для трущихся тел и прочее.

Значительное повышение износостойкости деталей машин достигается путем применения на практике явления избирательного переноса, открытого в нашей стране И. В. Крагельским и Д. Н. Гаркуновым. Ими было обнаружено, что при определенных условиях частички меди, находящиеся в смазочном материале или выделяющиеся из бронзового контртела, одного из пары трения, переносятся на сталь и образуют тонкую пленку. Эта пленка может полностью покрывать рабочие поверхности стальных деталей или образовывать отдельные «островки». Она активно участвует в процессе трения. В результате уменьшаются коэффициент трения и температура в зоне фрикционного контакта, повышаются износостойкость и нагрузочная способность узлов трения, Польза от внедрения в машиностроении эффекта избирательного переноса более чем очевидна.

Затраты небольшие, а экономический эффект огромный. О необходимости ускорения работ в этой области и их практического использования неоднократно заострялось внимание в партийных и государственных документах. Один из авторов данной книги длительное время трудится в этой области, в результате чего созданы присадки к смазочным материалам, повышающие долговечность подшипников качения и износостойкость узлов трения скольжения от двух до четырех раз. Появилась даже перспектива замены в узлах трения высокооловянистых дорогих бронз сталями, что имеет большое практическое значение для машиностроителей.

Рассмотрим вновь трение и изнашивание, но только не как длительный процесс, а его начальную стадию — приработку. Известно, что долговечность машин во многом зависит от того, насколько качественно проведена приработка деталей. Приработка обеспечивает на поверхностях трения рациональный микрорельеф, несколько их упрочняет и подготовляет узлы трения к длительной эксплуатации с максимально возможными силами и скоростями. Конечно, тратить многие часы драгоценного времени работы машины на приработку элементов никому не хочется. Поэтому и изыскивают методы ускорения процесса приработки, применяют различные масла и режимы. Видную роль здесь играют вещества, обеспечивающие проявление эффекта Ребиндера.

Академик П. А. Ребиндер (1898 — 1974 года) — основатель науки, которая получила название физико-химической механики. Им был открыт эффект адсорбционного пластифицирования тончайших поверхностных слоев различных материалов и, в частности, конструкционных сталей при наличии в маслах или в других жидких средах поверхностно-активных веществ. Молекулы поверхностно-активных веществ, проникая в микротрещины и расклинивая их, приводят к разрушению поверхностных слоев. Особенно интенсивно идет этот процесс при одновременном воздействии на детали машин внешних сил. Они вызывают деформирование поверхностных слоев, раскрытие и смыкание многочисленных микротрещин.

Напряжения и деформации от приложенных внешних сил суммируются с напряжениями и деформациями от расклинивающего действия поверхностно-активных веществ, что, в конечном счете, интенсифицирует процесс разрушения в тонких поверхностных слоях деталей.

Для ускорения приработки узлов трения это имеет исключительно важное значение, так как снижает сопротивляемость поверхностных слоев трущихся пар при формировании нового микрорельефа рабочих поверхностей. Таким образом, как вы очевидно догадались, поверхностноактивные вещества способствуют изнашиванию пар трения. Но это, к счастью, имеет место в начальной, первой стадии приработки. Постепенно количество микротрещин уменьшается, поверхностные слои металла пластифицируются, становятся более гладкими, и их износ уменьшается во много раз. Наступает следующая стадия процесса, стадия установившегося трения, сопровождающегося малым износом. При нем деформации локализуются в пластифицированном слое металла, выполняющем роль смазочного материала.

Целенаправленно применяя закономерности эффекта Ребиндера, можно не только во много раз сократить время приработки узлов трения, но и значительно повысить их износостойкость. Однако при этом необходимо точное соблюдение технологического процесса. В частности авторы вспоминают, как на одном из заводов чуть было не дискредитировали прогрессивный метод ускоренной приработки машин. По этому методу время приработки ответственных пар трения уменьшалось с 6 — 8 ч до 15 мин. Для этого нужно было обеспечить форсированный режим работы всей машины с обязательным введением в смазочный материал поверхностноактивных веществ. Режим приработки установили новый, форсированный. А поверхностно-активное вещество в масло добавить забыли, что привело к выходу из строя нескольких машин, изготовленных трудом большого коллектива. Безразличностью к общему делу надежность машин не повысить!

Кому не приходилось видеть покрытые ржавчиной металлические трубы, заборы, крыши, болты, гайки или крылья автомобилей?. Это — результат процесса коррозии. От нее гибнут фермы мостов, самые различные металлические конструкции и, конечно, машины. Вред от коррозии огромен. Он исчисляется многими миллиардами рублей. По существу только на восполнение потерь в сталях и чугунах от коррозии в нашей стране работает почти каждая шестая домна.

Страницы:


ООО "Гриднев" © 2001-2017
Адрес: Украина, г.Киев
ул. Электриков, 30

  E-mail: gridnev-okna@yandex.ru