Смазывание узлов в эксплуатации.
Лекция
Методы повышения износостойкости деталей и узлов трения машин в эксплуатации. Триботехника, интересы здоровья и охраны окружающей среды.
Общие замечания
Конструктивное совершенство и высокое качество изготовления и установки машины не гарантируют длительной и безаварийной ее работы. Дополнительным условием является грамотная техническая эксплуатация и целесообразная система ремонтов.
Задачами технической эксплуатации машины является обеспечение ее исправного технического состояния и безаварийной работы при надлежащей экономичности. Уровень технической эксплуатации машин определяется установкой их в надлежащем месте, рациональным использованием в соответствии с назначением, квалификацией обслуживающего персонала, постановкой ухода и технического надзора за машинами, организацией смазочного хозяйства.
Важной предпосылкой правильного использования и грамотной эксплуатации машины является наличие ее технического описания, правил технической эксплуатации и основных правил техники безопасности при обслуживании машины, альбома чертежей и карты смазывания. Указанную документацию составляют под непосредственным руководством конструктора на основании опыта эксплуатации подобных машин, результатов исследовательских работ, стендовых и эксплуатационных испытаний опытных образцов.
|
|
Для обеспечения должного уровня технической эксплуатации к самостоятельному управлению машинами и их техническому обслуживанию допускаются лица, пригодные к данной работе по состоянию здоровья, отлично изучившие машины данного типа и получившие соответствующие свидетельства.
Цель технического ухода и ремонта – поддерживать работоспособность машины. Но если технический уход представляет собой совокупность мероприятий, направленных на борьбу с износом, то задачей ремонта является ликвидация последствий износа.
Изменение свойств смазочного материала в эксплуатации.
Смазочный материал при работе стареет, т. е. его первоначальные свойства изменяются в результате физических и химических процессов, которым он подвергается. При эксплуатации происходит испарение преимущественно легких фракций масла; оно засоряется продуктами окисления, полимеризации, конденсации и распада самого масла, загрязняется продуктами износа смазываемых поверхностей и пылью (минеральной, металлической или органической); в двигателях внутреннего сгорания масло, кроме того, загрязняется продуктами неполного сгорания топлива и жидким топливом. В насосах и других машинах не исключается некоторое загрязнение масла иными жидкостями.
|
|
Физико-химические изменения масел связаны, прежде всего, с их окислением, под которым понимают совокупность химических превращений в масле в присутствии кислорода. Окисление масла происходит в толстом слое (в масляных цистернах, баках, маслопроводах, картерах), в тонком слое (на смазываемых поверхностях) и в туманоподобном виде.
При обычных температурах и атмосферном давлении минеральные масла в объеме (в толстом слое) почти не окисляются, при повышении температуры окисление ускоряется: изменение физико-химических свойств масел при температуре 100 °С исчисляется сутками, а при 250 °С – минутами. Скорость окисления значительно изменяется в присутствии металлов, в особенности их оксидов и металлических мыл. Свинец является наиболее сильным катализатором окисления; за ним следует медь и железо. Алюминий почти не оказывает влияния на процесс окисления. Каталитическое действие других металлов слабое, они могут даже тормозить окисление. Наличие воды в масле делает окисление более интенсивным.
Основное окисление масла происходит в тонком смазочном слое, где масло подвергается высокому давлению и наибольшему нагреву и где сильнее сказывается каталитическое воздействие некоторых металлов, а также в контакте со стенками маслопроводов. Интенсивное окисление происходит при большой поверхности соприкосновения масла с воздухом, при струйном смазывании или смазывании погружением. Вспенивание масла способствует его окислению; насыщение, воздухом, повышение температуры масла, обводнение в присутствии стали, бронзы, латуни, баббитов и продуктов их износа стимулируют окисление и в объеме.
|
|
Продуктами окисления масел являются спирты, альдегиды, кетоны, кислоты, сложные эфиры, смолы, асфальтены, карбены и карбоиды.
В результате окисления масла изменяется его химический состав; увеличивается содержание в нем исходных смолистых веществ и образуются новые; повышаются плотность и температура вспышки; масло приобретает более темный цвет; увеличивается вязкость, которая может намного превысить исходную в связи с образованием или увеличением содержания в масле асфальтосмолистых веществ. Повышение вязкости усиливает гидродинамическое действие масла и повышает нагрузочную способность смазочного слоя. Однако при этом возрастают потери на перемещение по маслопроводам, а при смазывании погружением – на размешивание. Из-за увеличения внутреннего трения масла может повыситься его средняя температура, что усилит окисление.
|
|
В двигателях внутреннего сгорания старение масла происходит более интенсивно, чем в других машинах. Масло не только окисляется и обводняется, но и загрязняется топливом и продуктами его окисления и распада. Поэтому плотность и вязкость масла в системе могут увеличиваться, уменьшаться или оставаться без изменения в зависимости от степени окисления масла и степени его разжижения фракциями топлива. Кроме того, в результате окисления масла в нем образуются нафтеновые кислоты, химический состав которых может быть весьма различным. Их образование сопровождается увеличением кислотного числа, так как продукты окисления оказывают каталитическое действие. Сезонные изменения температуры могут заметно влиять на интенсивность окисления масел в системах машин с высокой тепловой нагрузкой.
Образующиеся кислоты и смолы, являясь полярными соединениями, улучшают смазочную способность масел в области трения при граничной смазке. Смолистые и углистые вещества, как продукты полимеризации масел при их окислении, выделяются в раздробленном (дисперсном) состоянии. В раздробленном состоянии попадают в масло и продукты износа, а также посторонние механические частицы. Во взвешенном состоянии находится в масле вода. Поэтому работающее масло представляет собой ряд систем с различной степенью дисперсности. Смолы диспергируются до молекул, углистые частицы дают более грубые дисперсные системы.
Часть смолистых веществ растворяется в масле, образуя истинные растворы; остальная часть и углистые вещества входят в коллоидный раствор или образуют суспензию (взвесь). Не растворяющиеся в маслах смолы, асфальтены, карбены и карбоиды, к которым присоединяются оксикислоты, могут выпадать из масла в виде осадка; для этого требуется некоторая концентрация этих веществ. Смолистые вещества могут отлагаться и на поверхностях трения.
Вода в масле или топливе – одна из основных причин водородного изнашивания деталей. Вода в масле циркуляционной системы транспортных двигателей может стать причиной серьезных неисправностей в зимнее время. Масляные фильтры могут оказаться закупоренными льдом, а масляный насос может прекратить подачу масла вследствие обмерзания сетчатых фильтров. Это относится в первую очередь к автомобильным двигателям, где находящееся в нижнем картере масло подвергается интенсивному охлаждению при движении автомобиля. Этим объясняются нередко наблюдаемые случаи выплавления в холодную погоду подшипников коленчатых валов этих двигателей.
На деталях и в смазочной системе механизмов в результате старения масла образуются отложения. В двигателях внутреннего сгорания появляются, кроме того, отложения из продуктов разложения и неполного окисления топлива. Эти отложения не являются полностью углеродистыми, хотя и получили такое наименование. Углеродистые отложения в двигателях разделяются на три вида: нагар, лак и осадки (шлам). Для нагара характерен черный цвет, но он может быть белого, оранжевого, коричневого и других цветов, имея различную структуру – плотную, рыхлую или пластинчатую. Нагарообразование, кроме двигателей, возможно и в других машинах.
Если лаковые отложения на поршне могут привести к его перегреву вследствие ухудшения условий теплоотвода и к заклиниванию поршневых колец в канавках поршня, то отложения на рабочей поверхности подшипников можно рассматривать как положительный фактор снижения скорости изнашивания и повышения противозадирной стойкости сопряженной пары.
Шлам – это тестообразное или полутвердое вещество от светло-коричневого до черного цвета, состоящее из жидкости и нерастворимых в ней веществ, загущающих ее в эмульсию или суспензию. В смазочной системе шлам состоит из масла, нерастворимых в нем смолистых веществ и других продуктов окисления, воды и твердых частиц в масле. Шлам в картерах автомобильных двигателей состоит на 50...70 % из масла, на 5...15 % из воды, а остальное – топливо, продукты окисления масла и твердые частицы. В состав осадка смазочных систем паровых турбин входят масло, нерастворимые продукты окисления, вода, кремний, окислы железа, меди и цинка, сульфаты и хлориды. Шлам может встречаться в виде отдельных сгустков, плавающих в масле, или, в исключительных случаях, в виде больших комьев.
Шламообразование, связанное с интенсивным старением масла, существенно зависит от температуры последнего. Обводнение масла, засорение его механическими частицами, в особенности мельчайшими, являющимися эмульгаторами, частичное или полное засорение сапуна в двигателях внутреннего сгорания способствуют образованию шлама. Накопившийся шлам забивает фильтры, маслоохладители и полости центрифуг, уменьшает пропускную способность масляных каналов. Забивка шламом приемника масляных насосов может полностью нарушить работу смазочной системы. При центробежной очистке масла в полостях шатунных шеек коленчатых валов отделившийся шлам освобождается от жидкой фазы и спрессовывается. Эти отложения могут ограничить ресурс двигателя.
Отложения смолистых веществ из рабочей жидкости гидравлических систем на деталях прецизионных золотниковых пар могут привести к временному зависанию золотников или к полному заклиниванию пары.
Пенообразование.
Пена представляет собой соединение микроскопических пузырьков газа или пара, отделенных друг от друга пленкой жидкости толщиной около 10–5 см. Пена образуется при взбалтывании масла и выделении из его толщи находящихся в растворенном или взвешенном состоянии воздуха, паров и газов. Пенообразование может произойти при смазывании деталей погружением и при стекании масла в маслосборники. Другая возможность пенообразования обусловлена выделением газов и паров из масла.
Выделение воздуха из масла вследствие понижения давления может произойти во всасывающей полости насоса и на участках маслопровода, где повышается скорость масла или изменяется направление его движения. Выделившийся здесь или поступивший вместе с маслом воздух расширяется, заполняет некоторый объем, затем насос сжимает масляно-воздушную смесь.
С наличием нерастворимого в масле воздуха и с ценообразованием связаны отрицательные явления: уменьшается подача масляных насосов; появляется пульсация давления в системе, что исключает возможность подачи масла равномерной струей к смазываемым поверхностям; ухудшается смазка вследствие разрыва масляной пленки на смазываемых поверхностях пузырьками воздуха, что может привести к опасному местному перегреву; пузырьками воздуха масло уносится через зазоры, сапуны картеров или маслобаков и через стыки, что приводит к потере масла; искажаются показания уровня масла в картере, что может вызвать эксплуатацию машины или механизма при недостаточном смазывании; ускоряется окисление масла.
Для уменьшения пенообразования применяют противопенные присадки к маслу.
Обкатка машин.
Как новая, так и отремонтированная машина или механизм перед вводом в эксплуатацию в соответствии с паспортными данными должны пройти обкатку. Назначение обкатки – приработки в едином комплексе всех пар трения, входящих в состав машины.
Погрешности сопрягаемых поверхностей деталей и неточности во взаимном расположении рабочих поверхностей в сопряжениях обусловливают весьма малую фактическую площадь взаимного контакта деталей. Приложение эксплуатационных нагрузок к деталям при таком контактировании их поверхностей привело бы при работе машины к быстрому перегреву многих пар и заеданию. Обкатка машины или механизма подготовляет их к восприятию эксплуатационных нагрузок при соответствующих скоростных режимах.
Во время обкатки должны быть реализованы два процесса:
1) Износ поверхностей на вершинах волн шероховатости и на участках, где исходные технологические неточности, дефекты монтажного происхождения, силовые и тепловые деформации препятствуют распространению пятна контакта до проектного.
2) Ликвидация исходной шероховатости поверхности и формирование новой, с определенными параметрами и направленностью, характерными для каждой поверхности трения при работе машины на эксплуатационном режиме наибольшей длительности.
Критерии оценки окончания приработки: переход на прямолинейный участок кривой изнашивания (можно установить по содержанию железа в масле); достижение минимума мощности, потребной на холостой ход машины; стабилизация момента трения и температуры; достижение наибольшей эффективной мощности двигателя при заданной скорости; достижение определенной степени прилегания контактирующих поверхностей.
Длительность обкатки определяется начальной шероховатостью поверхностей трения, точностью обработки деталей и их сборки, материалом деталей наиболее напряженных пар трения и зависит от эксплуатационных режимов работы машины, режима обкатки и свойств смазочного материала.
Под режимом обкатки понимают последовательность и длительность нагружения машины при соответствующих скоростных режимах. Обкатку машины начинают с холостого хода на малых скоростях. Холостой ход используют также для проверки исправности всех устройств и систем. Если при нормальной эксплуатации машины некоторые узлы трения работают при повышенных температурах, то при обкатке должен быть этап, соответствующий такому тепловому режиму машины. Поэтому обкатка, например, автотракторных двигателей, складывается из холодной (с приводом от постороннего источника) и горячей. Режим горячей обкатки под нагрузкой иногда относят к испытаниям. Различные варианты режимов обкатки связаны с разной их продолжительностью и дают неодинаковую величину первичного (приработочного) износа. В результате обкатки могут произойти некоторые изменения физико-механических свойств материала приповерхностного слоя, затронутого приработкой.
Смазывание узлов в эксплуатации.
При работе машин количество масла уменьшается; оно убывает вследствие утечек через неплотности, некоторая его доля переходит в шлам, часть теряется вместе с удаляемой водой, испаряется, а в двигателях внутреннего сгорания теряется из-за угара. Потери масла в системе периодически восполняют, доливая свежее.
Масло в системе вследствие старения теряет смазочные свойства, и требуется, несмотря на действие очистительных устройств, периодическая замена его свежим. Независимо от регламентированных сроков масло меняют в случаях выпадения шлама более обычного и выхода значений водородного показателя, вязкости и др. за пределы установленных норм. В системах большой вместимости рекомендуется периодически производить анализ работающего масла.
У пластичного смазочного материала засоряется только рабочий слой, т. е. слой, покрывающий поверхности трения. Сильное загрязнение этого слоя усиливает изнашивание деталей и затрудняет смену смазочного материала. Свежий смазочный материал перемещает неработавший слой, вытесняет значительную часть загрязненного смазочного материала и смешивается с его остатком.
Закладку смазочных материалов в смазочную полость производят после промывки поверхностей трения.
Необходимо экономить смазочные материалы. Смазывание подшипников автомобильных колес производят иногда неправильно, заполняя мазью до отказа ступицы и колпаки. Для работы подшипников в этом нет необходимости; нужно смазывать только подшипники. Расход смазочного материала в этом случае уменьшается приблизительно в 4 раза, смазочный материал не будет вытекать из ступиц и замасливать тормозные колодки.
Чистота смазочных материалов является одним из важнейших условий долговечности машин. Поэтому при их транспортировании, хранении, выдаче и в процессе заправки должны быть приняты меры против загрязнения.
Для любой машины периодичность подачи смазочного материала в смазочные точки и периодичность смены картерного смазочного материала должны назначаться исходя из условий наиболее неблагоприятного длительного режима работы малоизношенной машины. Для установления такой периодичности необходимо располагать опытом эксплуатации машины или подобной ей.
Триботехника, интересы здоровья и охраны окружающей среды.
Этот вопрос к настоящему времени находится еще в стадии постановки, однако можно утверждать, что триботехника имеет непосредственное отношение к здоровью людей и охране окружающей среды. Повышенные вибрации и шумы в машинах в результате износа подшипников, зубчатых передач, биения валов; скрип, вызванный вибрацией трущихся элементов в тормозных транспортных средствах; пары топлива в кабинах автомобилей и тракторов – все эти неполадки, относящиеся к низкому уровню решения вопросов триботехники, оказывают существенное влияние на здоровье обслуживающего персонала. Развитие диагностических средств узлов трения машин и механизмов исключит возможность работы на неисправных машинах, а также снизит травматизм и другие последствия.
Многие стороны рассматриваемого вопроса решаются не только в рамках отдельных стран, но и в международном масштабе. Так, в морских портах установлен строгий контроль за судами в части загрязнения ими морской воды смазочным маслом; судно в этом случае подвергается штрафу. Как известно, такого рода загрязнения связаны с нарушениями уплотнений в двигателе, течью масла в забортных механизмах в результате износа или повреждений уплотнений.
Принимают меры по более строгому контролю за автомобилями в части загрязнения ими воздушной среды отработавшими газами. Двигатели автомобилей с изношенными цилиндрами и поршневыми кольцами не только потребляют больше топлива, но и способствуют загазованности городов и поселков.
Недостаточная износостойкость уплотнительных устройств, перегрев подшипников, износ валов часто вызывают течи масла, топлива, рабочей жидкости гидравлических систем. Все это приводит к непроизводительному потреблению энергии, порче асфальтовых покрытий и губит растения.
Непредусмотренный ремонт машин в пути, проведение технического обслуживания в полевых условиях приводит к загрязнению окружающей среды отходами масла, промасленной ветошью, к потерям топлива и т. п.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 315; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!