Шины автомобиля являются единственным элементом транспортного средства, который связывает его с дорогой. Часто владельцы автомобилей забывают о том, что резина это важнейший элемент автомашины, который напрямую влияет на . Но когда резина изнашивается, каждый водитель с огорчением понимает, что пришло время тратить деньги на покупку новых покрышек. . Ведь иногда износ резины может указывать на возможные неисправности автомобиля. В таком случае замена резины на новую может не помочь. Например, при некоторых видах поломок ваша новая резина может за короткий срок преждевременно износиться. Давайте разберём десять самых по которым, вполне возможно определить причину этого износа, выяснив в итоге техническое состояние транспортного средства.

1. Износ протектора резины по центру (посередине)

Как это выглядит: При этом виде , как правило, сильнее всего изношен протектор посередине покрышки (пример на фото).

Причина: Если шина больше всего изнашивается по центру колеса, то это говорит о том, что центральная часть протектора имела больше всего контакта с дорожным покрытием, по сравнению с протектором ближе к краям резины. Следовательно автомобиль, на котором была установлена эта резина имел не достаточное сцепление с дорожным покрытием. Соответственно тяга машины была недостаточной.

Чаще всего подобный износ говорит о том, что шина была накачена неправильно. То есть давление в шине не соответствовало тому давлению, которое рекомендует производитель автомобиля. Такой тип износа говорит о том, что владелец машины не проверял давление и при резких перепадах температуры на улице, при которой давление в покрышках может существенно меняться.

Дело в том, что пока покрышки холодные (например, после морозной ночи) давление в шинах может быть ниже, чем рекомендует производитель. Но после начала движения давление в шинах начинает расти от нагрева воздуха в нем. В итоге после определенно пройденного расстояния давление в шинах может превысить максимально допустимую норму рекомендованную автопроизводителем. В итоге, перекаченная неравномерно прилегает к дорожному покрытию, в результате чего будет наблюдаться неравномерный износ покрышек по центру протектора.

Некоторые автолюбители часто советуют для улучшения управляемости и снижения расхода топлива, наоборот перекачивать колеса. Но это не оправдано. Да, таким способом вы немного сможете снизить потребление топлива и даже немного улучшить управляемость, но в итоге вы заплатите за это быстрым износом протектора.

То есть, сэкономив немного денег на топливо, вы заплатите намного больше.

2. Грыжа шин (выпучивание) и трещины на боковой стенке

Как это выглядит: Трещины и выпуклости на боковой стенке шин.

Причина: Это обычно происходит от удара об выбоину (яму) на дороге, бордюр и т.п. Обычно шина хорошо защищена от подобных ударов. Но если покрышка имеет недостаточное давление или перекачена, то в результате удара есть большая опасность, что покрышка будет повреждена. Большие трещины на боковой стенке покрышки, которые проходят вдоль обода колеса говорят о том, что длительное время эксплуатировалась с недостаточным давлением. Небольшие трещины на боковой поверхности резины говорят о внешнем повреждении или о возрасте резины (из-за старости состав резины начинает химический распад, в результате чего шина начинает трескаться).

Грыжа шины выглядит, как выпуклость на поверхности резины. Чаще всего выпячивание (грыжа) появляется на боковой стенке покрышки. Грыжа резины связана с внутренним повреждением (слоем резины). Обычно это происходит в связи с ударом боковой частью об бордюр, столб и т.п. Чаще всего после удара, грыжа (выпячивание) колеса сразу не проявляется. То есть, после удара вы можете увидеть грыжу только спустя неделю или даже по истечении месяца.

Если вы заметили на покрышки трещины или грыжу, то необходимо, как можно скорее купить новые покрышки.

Помните, что использовать резину с грыжей очень опасно .

3. Вмятины в резине

Как это выглядит: Согласно длительных наблюдений резина с вмятинами выглядит так, как на фотографии. То есть, покрышка имеет форму бугорков и вмятин.

Причина: Такой вид шин обычно связан с (износ или повреждение элементов ходовой части автомобиля). Из-за неисправности подвески смягчение ударов на кочках недостаточное. В итоге, покрышка испытывает перегрузку от ударов принимая на себя максимальную нагрузку. Но нагрузка распределяется неравномерно по всей поверхности протектора. В итоге некоторые области протектора принимают на себя больше нагрузки, чем другие, что и способствует образованию вмятин и бугорков на покрышки.

Чаще всего подобный внешний вид подержанных покрышек связан с плохими амортизаторами. Хотя стоит отметить, что любые части подвески, которые вышли из строя, могут стать причиной подобного износа.

Советуем вам в случае обнаружения подобной деформации шин, сделать полную подвески и стоек автомобиля в техническом центре. Не советуем обращаться с подобной проблемой на шиномонтаж, т.е. с целью определить причину изменения формы колес. Не редкость, когда работники шиномонтажа не знают, что может стать причиной появления неровностей (вмятин, бугорков) на поверхности протектора.

Чаще всего работники шиномонтажа утверждают и считают, что это причина неправильного сход развала. Но это не факт. Как мы уже сказали данная причина может быть связана с выходом из строя амортизатора (ов).

4. Диагональная вмятина с признаками износа протектора

Как это выглядит: Диагональная вмятина на поверхности протектора с неравномерной степенью износа поверхности шины.

Причина: Чаще всего эта проблема встречается на задних колесах , где неправильно выставлен сход-развал. Так же подобная деформация колеса может быть связана с недостаточным интервалом вращения, а также, иногда подобное изменение внешнего вида покрышки может быть связана с частой перевозкой тяжелых грузов в багажнике или в салоне машины.

Тяжелый груз может изменить геометрию подвески, что приведет к диагональной деформации поверхности протектора резины.

5. Излишний износ протектора по краям

Как это выглядит: Внутренний и внешний протектор имеет повышенный износ, когда как середина протектора изношена существенно меньше.

Причина: Это верный признак недостаточного . То есть, давление не соответствует норме рекомендованной производителем автомобиля. Помните, что н это самое опасное состояние покрышек. Дело в том, что при уменьшенном давлении в шине она подвержена большему сгибанию. Согласно законам физики это означает, что при вращении колеса покрышка будет больше накапливать тепло. В итоге резина не будет равномерно прилегать к дорожному покрытию и соответственно, мы получим неравномерный износ резины.

Так же недостаточное давление в покрышках приведет к тому, что резина не будет достаточно смягчать удары на дороге, что естественно напрямую будет влиять на подвеску. Со временем это жесткое воздействие на подвеску может привести к ее преждевременному выходу из строя, а также повлиять на сход-развал.

Как избежать проблемы не докаченных (недостаточность давления) шин: Мы опять возвращаемся к тому, что каждый водитель регулярно должен проверять давление воздуха в колесах, то есть каждый месяц или каждый раз после резкого перепада температуры на улице. Также помните, что остывшие колеса (при стоянке ночью) могут показывать давление ниже, чем рекомендовано производителем автомобиля. Но при длительной поездке из-за нагрева воздуха давление может превысить норму.

Дело в том, что эта система, как правило предупреждает вас о изменении давления в колесе либо при резком колебании давления (например резкое падение давление в шине более чем на 25 процентов), либо при существенном снижении давления в течение длительного времени.

Другими словами, система предупреждения о давлении в колесах может сработать только тогда, когда давление в шинах будет существенно меньше, чем необходимо. Это означает, что вы рискуете долгое время проездить на колесах с недостаточным давлением воздуха .

6. Выпуклый износ бокового протектора

Как это выглядит: Боковые блоки протектора обычно похожие на оперение птиц, имеют . Более низкие края блоков протектора закруглены, когда как более высокие края блоков острые. Обратите внимание, что вы не можете заметить этот вид износа визуально. Это можно понять только при осмотре протектора с краю и на ощупь, т.е. с помощью рук.

Причина: При этом виде износа протектора, в первую очередь проверьте шаровые шарниры и подшипник колеса.

Так же необходимо проверить втулку стабилизатора, которая в случае выхода из строя может привести к неправильной работе стабилизатора подвески, что в итоге приведет к этому виду износа протектора резины.

7. Плоские пятна износа

Как это выглядит: Одно пятно на колесе имеет больше износа, чем другое.

Причина: Одиночные пятна повышенного износа на поверхности шины часто встречаются при вынужденном резком торможении или заносе, или при выруливании из ситуации для того, чтобы уйти от удара (например, если на дорогу не неожиданно выбежал лось или другое животное). Особенно подобный износ будет виден после резкого торможения с одновременным заносом, если в автомобиле отсутствует .

Дело в том, что при резком торможении и выруливании для того, чтобы уйти от удара автомобиль без ABS больше подвержен заносу с заблокированными колесами, что и приведет примерно к такому виду изношенного пятна на протекторе покрышки.

Так же подобные пятна могут появиться в автомобилях, которые были припаркованы в течение длительного времени.

Помните, что при длительной стоянке машины вы рискуете шинами, где на покрышках вашего автомобиля появятся пятна износа из-за неравномерного распределения веса автомобиля на таковые. Дело в том, что во время парковки протектор резины соприкасается с поверхностью не полностью и в итоге, от длительной стоянки деформируется определенный участок резины.

8. Износ передней кромки протектора

Как это выглядит: Передняя кромка блока протектора изношена, а задняя часть протектора имеет более острые углы. Обращаем ваше внимание, что этот тип износа может быть не виден при визуальном осмотре. Поэтому, проверьте рукой протектор с краю. Если вы заметите, что некоторые углы протектора более острые (как зубья на ножовки) по сравнению с другими гранями протектора которые более гладкие, то это реальный износ, а не норма, как обычно предполагают многие водители.

Причина: Это самый распространенный износ шин. Так, как этот вид износа шин встречается очень часто и многие владельцы автомобилей думают, что это норма, то это не так. На самом деле данный износ указывает на то, что колесо имеет недостаточное вращение. Поэтому, необходимо .

Чаще всего, причина связана с износом элементов подвески (салейнтблоков), с износом шаровых опор, а также из-за износа ступичного подшипника.

9. Односторонний износ шин

Как это выглядит: Одна сторона шины изношена больше, чем другая.

Причина: Обычно при этом виде износа причиной может быть неправильный сход развал автомобиля. Такой вид неравномерного износа протектора резины связан с тем, что стоит не ровно на дорожной поверхности из-за неправильного сход-развала.

Для того, чтобы выставить колесо ровно по отношению к дорожной поверхности необходимо, отрегулировать сход-развал.

Так же подобный износ может встречаться при поврежденных пружинах, шаровых шарнирах, втулок подвески. В том числе, односторонний неравномерный износ протектора может появляться при транспортировке на автомобиле тяжелых грузов.

Кроме того некоторые модели мощных спорткаров имеют особый сход-развал, который приводит к подобному неравномерному износу покрышек. Но это редкость.

10. Износ шин до индикатора

Как это выглядит: Многие шины между протектором имеют индикаторы износа. Как правило, это специальные вставки, которые вам помогают определить, когда необходимо менять покрышки на новые. Обычно высота этих вставок ниже, чем высота протектора. Как только протектор шин по высоте сравняется с индикаторами износа, то необходимо приобрести .

Причина: Обычно замена резины должна происходить после того, как высота протектора стала ниже, чем рекомендует производитель покрышек. На глаз определить это не всегда легко. Поэтому, многие компании производители автошин устанавливают на покрышки (между протектором) индикаторы износа. Как только высота протектора изнашивается до той высоты, которую имеют индикаторы, то пришло время сменить колеса на новые.

Протектор резины с определенной глубиной необходим для того, чтобы отводить воду от шины и предотвратить аквапланирование автомобиля на мокрой дороге.

Если ваши шины не имеют индикатора износа, то вы можете самостоятельно замерить глубину протектора, для того, чтобы понять, пришло ли время покупать новую резину. Для этого необходимо воспользоваться монетой, которую необходимо ребром вставить в протектор и замерить с помощью нее глубину. Подробнее, о традиционном износе шин вы можете прочитать здесь или ознакомиться с данной нами инфографикой.

Внимание! Для летних шин минимальная глубина протектора должна быть не меньше 1,6, 2 или 3 мм (в зависимости от производителя резины).

Для зимней резины минимально безопасная высота протектора должна быть не меньше 4-6 мм

Лекция 2. Виды износа. Смазочные материалы. Способы борьбы с износом

Технологические процессы, осуществляемые в химической промышленности, отличаются разнообразием параметров. Эксплуатационные условия оборудования определяются главным образом температурой, давлением и физико-химическими свойствами среды.

Под надежностью оборудования понимают полное соответствие его технологическому назначению в пределах заданных параметров работы.

Долговечность – продолжительность сохранения минимально допустимой надежности в условиях эксплуатации оборудования и принятой системой обслуживания (ухода и ремонта).

1.1. Основные виды износа

Уменьшение надежности и снижение долговечности оборудования обусловливаются ухудшением его состояния в результате физического или морального износа.

Под физическим износом следует понимать изменение формы, размеров, целостности и физико-механических свойств деталей и узлов, устанавливаемое визуально или путем измерений.

Моральный износ оборудования определяется степенью отставания его технического и конструктивного назначения от уровня передовой техники (низкая производительность, качество выпускаемой продукции, КПД и т. д.).

1.1.1. Механический износ

Механический износ может выражаться в поломке, поверхностном изнашивании и снижении механических свойств детали.

  • Поломка

Полная поломка детали или появление на ней трещин является результатом превышения допустимых нагрузок. Иногда причина поломки кроется в несоблюдении технологии изготовления оборудования (некачественное литье, сварка и т. д.).

  • Поверхностный износ

При любых условиях эксплуатации и ухода неизбежен поверхностный износ деталей, соприкасающихся с другими деталями или средами. Характер и величина износа зависят от различных факторов:

физико-механических свойств трущихся деталей и сред;

удельных нагрузок;

относительных скоростей движения и т. д.

  • Износ под действием сил трения

Износ представляет собой постепенное разрушение поверхности материала, которое может сопровождаться отделением частиц от поверхности, переносом частиц одного тела на поверхность сопряженного тела, изменением геометрической формы трущихся поверхностей и свойств поверхностных слоев материала.

  • Истирание

Истирание – это относительное движение прижатых друг к другу деталей. Трущиеся поверхности при любой обработке имеют шероховатость, т. е. выемки и бугорки. При взаимном движении бугорки сглаживаются. В результате постепенной приработки трущихся поверхностей работа трения уменьшится и износ прекратится. Поэтому очень важно соблюдать установленный режим обкатки нового оборудования.



Другой причиной истирания может быть молекулярное соприкосновение поверхностей на отдельных участках, при котором происходит их слияние приваркой. При относительном движении поверхностей места приварки разрушаются: множество частиц отрывается от поверхностей трения.

При трении поверхности деталей нагреваются. В результате этого аморфные слои приработанных поверхностей в определенных условиях размягчаются, переносятся на определенные расстояния и, попав во впадины, затвердевают.

  • Задирание

Задирание – это образование довольно глубоких канавок на поверхности, что служит предпосылкой для дальнейшего интенсивного истирания. Установлено, что наиболее часты случаи задирания в трущихся парах, изготовленных из одинакового металла.

  • Абразивное истирание

Кроме твердых частиц, образующихся при истирании, на трущиеся поверхности попадает множество мелких частиц в виде пыли, песка, окалины, нагара. Они заносятся вместе со смазкой или образуются при определенных условиях эксплуатации. Влияние этих частиц невелико, если размеры их меньше толщины слоя смазки.

  • Деформация смятия и усталостное выкрашивание

При низком качестве обработки трущихся поверхностей фактическая площадь контакта намного меньше теоретической: детали соприкасаются только выступающими гребнями. При достижении предельного давления происходит деформация смятия участков, выступающих за среднюю поверхность контакта.

Частое изменение направления и величины нагрузки на трущиеся поверхности приводит к усталости металла, в результате чего с поверхностей отслаиваются отдельные частицы (усталостное выкрашивание).

1.1.2. Эрозионный износ

Многие среды, с которыми соприкасаются детали, содержат твердые частицы (соли, песок, кокс в потоках нефти; катализатор, асорбент и др.), которые вызывают абразивное истирание или стачивание. Аналогичный износ наблюдается при сильных и продолжительных ударах о поверхность жидких и паровых струй. Разрушение поверхности детали, происходящее под действием трения и удара со стороны рабочей среды, называют эрозионным износом .

1.1.3. Усталостный износ

Часты случаи, когда деталь, подвергающаяся переменным нагрузкам, ломается при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом .

1.1.4. Коррозионный износ

Под коррозией понимают разрушение поверхности металла, являющееся следствием протекания химических или электрохимических процессов. Коррозия бывает сплошной, местной, межкристаллитной и селективной.

При сплошной коррозии поверхность детали изнашивается относительно равномерно. По степени равномерности коррозионного разрушения поверхностного слоя различают сплошную равномерную (см. рис. 2.1, а) и сплошную неравномерную (см. рис. 2.1, б).

При местной коррозии разрушение распространяется не по всей поверхности контакта со средой, а охватывает только отдельные участки поверхности и локализуется на них. При этом образуются кратеры и углубления, развитие которых может привести к появлению сквозных отверстий. Разновидностями местной коррозии являются: коррозия отдельными пятнами (см. рис. 2.1, в), язвенная (см. рис. 2.1, г), точечная (см. рис. 2.1, д).

Межкристаллитная (или интеркристаллитная) коррозия – разрушение металлов по границе зерен (рис. 2.1, е). Этот вид коррозии характерен для деталей, изготовленных из хромоникелевых сталей, медно-алюминиевых, магниево-алюминиевых и других сплавов.

Глубоко проникшую межкристаллитную коррозию называют транскристаллитной (рис. 2.1, ж).

Селективная (структурно-избирательная) коррозия заключается в разрушении одной или одновременно нескольких структурных составляющих металла (рис. 2.1, з).

Рис. 2.1. Характер и формы распространения коррозионного износа:
а – сплошной равномерный; б – сплошной неравномерный; в – местный;
г – язвенный; д – точечный; е – межкристаллитный; ж – транскристаллитный;
з – структурно-избирательный

По механизму действия различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия – разъедание металла химически активными веществами (кислотами, щелочами, растворами солей и др.).

Широко распространена электрохимическая коррозия, протекающая в водных растворах электролитов, в среде влажных газов и щелочей под действием электрического тока. При этом ионы металла переходят в раствор электролита.

Подземная (почвенная ) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. В большинстве случаев она происходит при аэрации и носит местный характер. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном грунте, в канавах, в морском или речном иле.

Наружные поверхности оборудования, трубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, протекающей в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха.

В химической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникает на участке контакта двух различных или одинаковых металлов, находящихся в разных состояниях.

1.1.5. Тепловой износ

Значительная часть оборудования химических и нефтехимических заводов работает при высоких температурах. В этих условиях, находясь в напряженном состоянии, стальная конструкция с течением времени подвергается ползучести и релаксации.

Явление ползучести заключается с медленной пластической деформации конструктивного элемента под действием неизменной нагрузки. Если напряжения невелики, то рост деформации с течением времени может прекратиться. При больших напряжениях деформации могут возрастать до тех пор, пока изделие не разрушится.

Под релаксацией понимается самопроизвольное снижение напряжения в детали, при неизменной величине ее деформации, под действием высокой температуры. Релаксация может привести к разгерметизации оборудования и авариям.

Нарушение стабильности структуры при высоких температурах обусловлено графитизацией, сфероидизацией и межкристаллитной коррозией.

Процесс графитизации представляет собой разрушение карбида с образованием свободного графита, в результате чего снижается ударная вязкость металла. Графитизации подвержены серый чугун, углеродистые и молибденовые стали при температурах свыше 500 °С.

Сфероидизация существенно не влияет на прочность сталей. Она заключается в том, что пластинчатый перлит с течением времени принимает круглую зернистую форму.

1.2. Способы контроля и измерения величины износа

Для оценки коррозионного разрушения применяют качественный и количественный методы.

Качественный метод заключается в визуальном осмотре образца и рассмотрении его под микроскопом с целью проверки состояния поверхности, обнаружении продуктов коррозии на этих поверхностях или в среде, установлении изменения окраски и физико-химических свойств среды.

Количественный метод состоит в определении скорости коррозии и фактических механических характеристик металла.

Показателем величины коррозии служит глубина поражения металла в отдельных точках, определяемая с помощью специальных приборов. Характер коррозии и ее скорость определяют путем систематических осмотров и замеров, производимых периодически в течение всего срока службы оборудования. Однако такие периодические обследования требуют довольно частого отключения аппаратов, их подготовки и вскрытия, что уменьшает производительное время работы.

Поэтому предпочтение отдают методу непрерывного контроля с помощью зондов. Принцип работы зонда основан на контроле изменения электрического сопротивления образцов, изготовленных из того же материала, что и исследуемое оборудование. Образец определенных размеров и формы помещают внутри аппарата на тех участках, где изучение характера коррозии металла или агрессивных свойств среды представляют наибольший интерес. Показания всех зондов вынесены на один щит.

Труднее осуществить контроль за коррозионным разрушением неметаллических материалов. Механизм разрушения полимерных материалов отличается от коррозии металлов и изучен недостаточно. Трудность заключается в том, что полимер набухает в среде и быстро растворяется. Эти процессы за счет диффузии распространяются в глубь полимерного материала.

Наиболее простой и распространенный метод определения величины износа – микрометраж , т. е. измерение фактических размеров деталей с помощью разнообразных инструментов (штангенциркулей, микрометров, калибров, шаблонов и др.).

Для более точного определения суммарной величины износа пользуются методом, заключающимся в определении потери массы образцом в результате износа. При этом методе необходимы тщательная очистка и промывка деталей и высокочувствительные весы.

В некоторых случаях, когда требуется контролировать износ оборудования в процессе его работы (на ходу), пользуются интегральным методом , предусматривающим определение количества стали или чугуна, перешедшего в смазочное масло в результате износа поверхностей трения. Для этого берут пробу масла на химический анализ.

Кроме нормального износа, в практике нередки случаи так называемого катастрофического износа, протекающего весьма быстро, а иногда мгновенно (поломка). Возможность катастрофического износа следует устанавливать как можно скорее, чтобы предотвратить аварии. Для этого пользуются всеми возможными способами внешнего осмотра и проверкой на ощупь.

При внешнем осмотре проверяют правильность взаимного расположения деталей и узлов машины, плотность и прочность соединений, крепление к фундаменту и т. д. На ощупь определяют температуру трущихся деталей и вибрацию машины или отдельных ее узлов. Повышенная температура и недопустимая вибрация могут быть следствием усиленного износа.

Поломку движущихся деталей легко установить по стуку или шуму на слух или с помощью специального слухового прибора.

Износ является процессом случайным, т. к. зависит от большого количества факторов. Поэтому аналитическое описание износа выполняется по средним значениям показателей износа.

Скорость изнашивания – абсолютный износ детали во времени, выраженный в линейных, массовых или объемных единицах, и измеряется в мкм/ч, г/ч, мм 3 /ч соответственно.

Интенсивность изнашивания – это отношение абсолютного износа к пути скольжения (мкм/км, м/м).

Интенсивность линейного изнашивания определяется по уравнению

I h = h /L ,

где h – высота изношенного слоя;
L – длина пути трения.

Интенсивность массового изнашивания определяется по уравнению

I m = M /FL

где M – масса изношенного металла;
F – номинальная поверхность площади трения.

Зависимость между I h и I m определяется по формуле

I h = I m ρ,

где ρ – плотность металла.

При повышении температуры уменьшается твердость материала, и для описания интенсивности изнашивания от температуры используется уравнение

I = A exp(BT ),

где A , B – постоянные.

Для описания зависимости интенсивности изнашивания от давления P обычно применяется степенное уравнение

I = CP n ,

где C , n – постоянные.

Чистота обработки поверхностей определяет фактическую поверхность контакта трущихся деталей. Чистота обработки определяет в основном износ в период обкатки. На рис. 2.2 показано изменение шероховатости поверхности во времени при различной начальной чистоте обработки. Время τ 1 характеризует период приработки, т. е. когда наблюдается заметное изменение шероховатости. При τ >τ 1 наблюдается период установившегося износа.

Оптимальная шероховатость зависит от свойств материалов, формы деталей, условий работы пар трения и наличия смазки.

Характер износа деталей во времени представлен на рис. 2.3. Начальное значение зазора в соединении определяется конструкцией соединения. Кривая износа может быть разбита на следующие участки:

I – период приработки, характеризующийся повышенным износом вследствие быстрого разрушения микронеровностей;

II – период нормального износа, характеризующийся постоянной скоростью износа;

III – период аварийного износа, характеризующийся возрастанием скорости износа.

Зазор δ 2 , соответствующий переходу от периода нормального износа к аварийному износу, является предельно допустимым. Численные значения δ 2 приводятся в технических условиях на ремонт машины.

Из кривой износа следует, что скорость износа (тангенс угла наклона касательной к кривой износа) в период приработки уменьшается, в период нормальной эксплуатации остается постоянной, а при аварийном износе увеличивается. В общем виде уравнение износа будет иметь вид

Простейшая линейная зависимость имеет вид

где A , B – коэффициенты.

НАДЕЖНОСТЬ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Любой аппарат после изготовления или ремонта должен отработать определенное время. Необходимость и частота ремонтов определяются его надежностью.

Надежность – свойство изделия выполнять свои функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Неработоспособность – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного из заданных параметров не соответствует требованиям нормативно-технической документации.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого промежутка времени.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Предельное состояние – это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности.

Наработка – продолжительность или объем работы объекта.

Технический ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов и устранению их последствий путем проведения ремонтов.

Ремонтируемый объект – это объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежит восстановлению.

Неремонтируемый объект – это объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения не подлежит восстановлению.

Приведенные определения показывают, что надежность оборудования зависит от качества технического обслуживания и ремонтов. Наиболее важное значение вопросы надежности должны иметь при разработке нового оборудования. В химической промышленности большая роль в повышении надежности отводится ремонтным службам.

Выход деталей из строя чаще всего происходит не из-за недостаточной прочности, а вследствие износа рабочих поверхностей.

Вторичный ресурс , т. е. ресурс, приобретаемый после первого капитального ремонта, не всегда равен первичному ресурсу новой машины. В машине как бы накапливается усталость или старение, не устраняемые при капитальном ремонте. Однако основной причиной низкого вторичного ресурса является более низкое качество ремонтных работ по сравнению с качеством работ, проводимых при изготовлении машины на специализированном машиностроительном заводе.

Количественные показатели надежности выражаются в виде каких-либо абсолютных или относительных величин. Точно измерить или предсказать надежность нельзя; ее можно только приближенно оценить путем специально организованных испытаний или сбора эксплуатационных данных.

Показателем надежности является также интенсивность отказов λ – количество отказов оборудования в единицу времени, отнесенное к количеству эксплуатируемого однотипного оборудования.

В соответствии с физической картиной износа строится кривая интенсивности отказов детали (рис. 2.4). Участок I характеризует изменение интенсивности отказов в период приработки, участок II – интенсивность отказов в период нормальной работы, участок III – изменение интенсивности отказов в период повышенного износа.

Рис. 2.4. Кривая интенсивности внезапных отказов λ детали

Возможные виды отказов:

1. Отказы в ранний период эксплуатации машины. Приработочные отказы являются следствием несовершенства технологии изготовления деталей или некачественной сборки и контроля.

2. Внезапные отказы – имеют место при внезапной концентрации нагрузки, превышающей расчетную. Они возникают случайно, и предсказать их появление невозможно, но определить вероятность случайных отказов можно.

3. Отказы, вызываемые износом деталей, являются результатом старения машины. Средством их предотвращения служат своевременные осмотры, смазка, ремонт и замена изношенных деталей.

Ремонтопригодность характеризуется приспособленностью машины к выявлению повреждений, ремонтодоступностью и ремонтоспособностью.

Приспособленность к определению повреждений, к диагностике технического состояния без разборки машины зависит от конструкции, наличия предохранительных, сигнальных, измерительных устройств и открытых для обозрения узлов.

Ремонтодоступность оценивается легкостью доступа к узлам и отдельным деталям для осмотра и ремонта и зависит от наличия открываемых люков и крышек.

Ремонтоспособность определяется способностью машины к замене деталей и способностью деталей к восстановлению.

Количественно ремонтопригодность характеризуется долей времени исправной работы аппарата:

где T б – продолжительность безотказной работы;
T р – продолжительность простоя на ремонте;
T о – время, затраченное на техническое обслуживание.

Основные требования к ремонтопригодности оборудования можно разделить на две группы.

К 1-й группе относятся требования, обеспечивающие ремонтопригодность оборудования при осмотре и ремонте на месте:

а) свободный доступ к узлам и деталям, подлежащим осмотру, регулировке или замене;

б) быстрая замена изнашивающихся деталей;

в) наладка взаимодействия узлов и деталей, нарушенного в процессе работы;

г) проверка качества смазки, ее замена или пополнение на месте работы оборудования;

д) быстрое определение причин аварий и отказов в работе оборудования и их устранение.

Ко 2-й группе относятся требования, обеспечивающие ремонтопригодность при ремонте в РМЦ предприятий:

а) простота разборки и сборки узлов, а также комплексов;

б) применение простых средств механизации на операциях разборки и сборки;

в) максимальная возможность восстановления номинальных размеров изнашивающихся элементов;

г) простота проверки состояния деталей и узлов после стендовых испытаний;

д) возможность проверки взаимодействия всех частей оборудования после ремонта.

Таблица 7.1 – Основные виды механического износа
Условия возникновения Механизм разрушения Проявление
  • трение скольжения;
  • малая скорость относительного движения (для стальных деталей – до 1 м/с);
  • отсутствие смазки или защитной плёнки окислов между трущимися деталями;
  • низкая температура нагрева поверхностных слоёв (до 100 °С).
 Характеризуется возникновением адгезионных связей между деталями с последующим их разрушением. На контактной поверхности детали из менее прочного материала образуются хаотически расположенные вырывы, а на детали из более прочного материала – налипания.
  • трение скольжения;
  • высокая скорость относительного перемещения (свыше 4 м/с);
  • высокое давление, превышающее предел текучести на фактических площадках контактов;
  • высокая температура в поверхностных слоях (до 1600 °С).
 Первая стадия (температура до 600 °С, механические свойства материалов снижаются мало). Вырывы частиц на детали из менее прочного материала, чередующиеся через примерно одинаковые промежутки.
Вторая стадия (температура 600-1400 °С, размягчение металла, заметное снижение механических свойств материалов). На контактной поверхности более прочной детали видны налипание и размазыванием металла, а на поверхности менее прочной – вырывы.
Третья стадия (температура свыше 1400 °С, расплавленные слои металла уносятся со смазкой). Оплавленные борозды.

  • трение качения или трение скольжения;
  • скорость относительного движения деталей 1,5-7,0 м/с (без смазки) и до 20 м/с (со смазкой).
 Определяется взаимодействием материала деталей с кислородом окружающей среды с образованием твёрдых растворов и плёнок окислов, защищающих исходные материалы от интенсивного износа. Изнашивание поверхностей заключается в периодическом появлении и скалывании твёрдых и хрупких окисных плёнок. Минимальная скорость изнашивания. Матовые полосы, состоящие из плёнок оксидов, твёрдых растворов и химических соединений металла с кислородом.

  • трение качения;
  • переменные или знакопеременные нагрузки;
  • высокие давления, достигающие предела выносливости.
 Многократные нагружения вызывают усталость металла. На плоскостях максимальных напряжений внутри детали зарождаются трещины. Их развитие приводит к разрыву контактной поверхности. Движение тел качения через разрыв поверхности сопровождается динамическими явлениями, в результате чего износ прогрессирует. В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления. Наиболее характерный вид изнашивания деталей подшипников качения.

  • трение скольжения;
  • наличие на поверхностях трения абразивных частиц.
 Абразивные частицы деформируют микрообъёмы поверхностных слоёв и вызывают процессы микрорезания. Однозначно ориентированные по отношению к направлению движения риски различной глубины и протяжённости.

К эрозионным видам износа относят :

  • эрозионное изнашивание – твёрдые частицы, движущиеся в потоке газа или жидкости, оказывают на поверхность металла многократные локальные импульсные удары, вызывающие расшатывание и вымывание поверхностного слоя деталей (эрозию);
  • электроэрозионное изнашивание – эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия электрического тока, при этом происходит частичный перенос металла с одного контакта на другой и распыление металла;
  • кавитационное изнашивание – гидроэрозионное изнашивание при движении твёрдого тела относительно жидкости и наоборот, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, создавая местное повышение давления.

К дополнительным видам износа относят () .

Таблица 7.2 – Дополнительные виды износа
Условия возникновения Проявление Фото
  • прохождение электрического тока через узел.
 Пятна в местах контакта деталей.

  • конденсация влаги в узле;
  • отсутствие смазочного материала.
 Начинается с поверхности. Бывает сплошной (покрывает ровным слоем и изменяет шероховатость поверхности деталей, не образуя отдельных очагов) и местный (наблюдается в виде пятен, глубина которых изменяется от незначительного точечного углубления до язвин).

7.2. Виды разрушений и изломов

Излом – разрушение детали, вызванное низким качеством материала, дефектами изготовления, нарушением правил эксплуатации, случайными механическими повреждениями и другими факторами.

Вид излома позволяет определить причины его возникновения ().

Таблица 7.3 – Основные виды изломов
Внешний вид Характер развития Причина возникновения
Вязкое разрушение
Имеет волокнистое строение, без кристаллического блеска (неровные участки рассеивают свет – поверхность излома кажется матовой). Характерным признаком является наличие боковых скосов по краю излома. Сопровождается интенсивной пластической деформацией материала детали. Первичные изломы редко бывают вязкими. Относительно медленно развивающаяся вязкая трещина либо заблаговременно обнаруживается, либо из-за чрезмерной пластической деформации деталь ещё до разрушения перестаёт выполнять свои функции. Воздействие значительных кратковременных сил, возникающих при заклинивании механизма или нарушении технологического режима. Может иметь место при длительном действии сил, вызывающих напряжения, превышающие предел текучести материала детали.
Хрупкое разрушение
Имеет ярко выраженное кристаллическое строение у недеформируемых материалов и гладкое от сдвига у мягких материалов. Кромки изломов гладкие, ровные, без скосов или с небольшими скосами. Скос на хрупком изломе указывает место долома (окончания разрушения). В большинстве случаев начинают развиваться в зонах концентрации напряжений (в местах приварки элементов жёсткости, пересечения сварных швов, у отверстий и галтелей, в зонах резкого изменения толщины). Очагами часто являются дефекты сварки (горячие и холодные трещины, непровары, подрезы, шлаковые включения, поры, расслоения металла). Происходит внезапно при однократном приложении силы или под действием повторных ударных сил при малой степени местной пластической деформации.
Усталостное разрушение
Чётко выделены: зона усталостного разрушения, имеющая мелкозернистое строение, с фарфоровидной или шлифованной поверхностью; зона статического разрушения – с волокнистым строением у пластичных металлов и крупнозернистым у хрупких. Возникают в процессе постепенного накопления повреждений в материале деталей, находящихся под действием переменных напряжений, которые приводят к образованию микротрещин, их развитию и окончательному разрушению детали. Является одним из основных видов повреждения от действия циклических нагрузок.

Правила при очистке и осмотре излома :

  • не удалять с поверхности излома неплотно прилегающие фрагменты;
  • не пытаться сложить вместе части разрушенной детали;
  • не протирать излом ветошью и щётками;
  • очистка излома проводится обдувкой сжатым воздухом с последующим погружением в керосин.

Особенности дефектов закалки приведены в .

Таблица 7.4 – Дефекты закалки
Проявление Причина
Закалённый слой мелкозернистый, равномерный. Температурный режим выдержан.
Поверхность излома волокнистая, напильник оставляет заметный след на детали. Изделие не было нагрето до необходимой температуры.
Поверхность излома неравномерная по зернистости. Изделие было нагрето до более высокой температуры, чем требовалось.
Излом крупнозернистый, с сильным белым блеском. Изделие было нагрето до чрезмерно высокой температуры и находилось при этой температуре продолжительное время.
Излом неоднородный, местами незакалённые и хорошо закалённые зёрна, на рёбрах и тонких частях наблюдаются пережжённые зёрна. Изделие было нагрето слишком быстро и неравномерно.

7.3. Повреждения подшипников качения

Следы радиальной силы, приложенной в одной точке, постоянной по направлению , при вращающемся внутреннем и неподвижном наружном кольце проявляются в виде непрерывного следа на внутреннем кольце и местном изнашивании наружного кольца ().

Рисунок 7.1 – Следы радиальной силы, постоянной по направлению:
а) непрерывный след износа на внутреннем кольце;
б) местное изнашивание наружного кольца

Если неподвижным является внутреннее кольцо, а подвижным наружное, тогда воздействие постоянной радиальной силы проявится в виде непрерывного следа износа на наружном кольце и местном изнашивании внутреннего кольца.

При деформации наружного кольца подшипника в результате отклонений формы посадочного места на наружном неподвижном кольце появится осповидное выкрашивание в двух точках ().

Рисунок 7.2 – Осповидное выкрашивание в двух местах на беговой дорожке наружного кольца двухрядного сферического радиального роликоподшипника при отклонении формы посадочного места крышки подшипника

Радиальная сила, приложенная в одной точке, совершающая периодическое колебательное движение в ограниченном секторе приводит к местному изнашиванию наружного и внутреннего колец подшипника (). Такой вид изнашивания характерен для шарнирных механизмов, в которых вал совершает колебательные движения.

Рисунок 7.3 – Местное изнашивание беговой дорожки наружного кольца двухрядного радиального роликоподшипника при колебательном движении

Радиальная сила, вращающаяся вместе с валом , приведёт к появлению постоянного следа износа на неподвижном наружном кольце и местного выкрашивания на внутреннем кольце ().

Рисунок 7.4 – Местное выкрашивание внутреннего кольца шарикоподшипника при вращающейся радиальной силе, неподвижном наружном кольце и одновременном воздействии осевой силы

Осевая сила, действующая в продольном направлении , вызывает смещение следов износа на кольцах подшипника (). Дополнительно, о воздействии осевой силы можно судить по наличию засветлений на торцах роликов ().

Рисунок 7.5 – Высветления на торцах роликов одной из беговых дорожек двухрядного радиального роликоподшипника при воздействии осевой силы

В подшипниковом узле имеются как неподвижные, так и подвижные контактирующие поверхности деталей. Осмотр подшипника качения проводится последовательно от посадочной поверхности подшипника в корпусе механизма к посадочной поверхности внутреннего кольца на вал.

Если поверхности внутреннего кольца и вала неподвижны, то внутреннее кольцо подшипника имеет матовую поверхность ().

Рисунок 7.6 – Матовая поверхность внутреннего кольца подшипника при неподвижной посадке на вал

Ослабление посадки подшипника в результате ошибок монтажа, эксплуатации часто приводит к проворачиванию подшипника на валу и в корпусе (). Проворот подшипника сопровождается увеличением температуры узла, изменением характера шума и вибрации и приводит к недопустимому износу корпусных деталей.

Рисунок 7.7 – Следы проворачивания колец подшипника

Фреттинг-коррозия возникает при перемещении контактирующих поверхностей под воздействием переменных сил или вибраций. Проявляется в виде интенсивного окисления поверхностей, тёмных пятен на посадочных поверхностях колец подшипников (). Приводит к стуку, ударам при работе подшипника. При дальнейшем развитии может служить причиной зарождения усталостных трещин.

Рисунок 7.8 – Следы фреттинг-коррозии на посадочной поверхности колец шарикоподшипника:
а) внутреннего;
б) наружного

Если нагрузка неравномерно распределяется по длине ролика или между рядами тел качения двухрядного подшипника (), то долговечность подшипника значительно снижается. Причина – перекос корпуса подшипника .

Рисунок 7.9 – Неравномерное выкрашивание при изгибе вала:
а) по длине роликов радиального роликоподшипника;
б) по беговым дорожкам двухрядного радиального сферического шарикоподшипника

Осмотр внешних торцевых поверхностей колец подшипника позволяет подтвердить проворачивание колец или определить наличие контакта подшипника с рядом расположенной деталью ().

Рисунок 7.10 – Кольцевые риски на торцевой поверхности внутреннего кольца – результат контакта кольца подшипника с неподвижной деталью

Осмотр беговых дорожек внешнего и внутреннего колец позволяет установить характер контакта тел качения и беговой дорожки. Перекос вала относительно корпуса подшипника может быть зафиксирован по треугольному следу при колебательном характере нагружения подшипника ().

Рисунок 7.11 – Треугольная форма контакта кольца с роликом при перекосе вала относительно корпуса двухрядного роликового радиального подшипника

Трещины поперек беговых дорожек – результат воздействия динамических нагрузок, ударов или ошибок монтажа (). Сколы бортов колец – результат динамических воздействий осевой силы ().

Рисунок 7.12 – Результаты воздействия ударной нагрузки:
а) поперечная трещина на кольце подшипника;
б) сколы бортов кольца

Трещины, расположенные вдоль кольца подшипника, – результат отсутствия тепловых зазоров при нагреве механизма. Возникающая при тепловом расширении осевая сила приводит к исчезновению радиального зазора и возникновению значительных радиальных сил, способных привести к разрушению наружного кольца ().

Рисунок 7.13 – Разрушение наружного кольца шарикоподшипника при отсутствии теплового зазора

Увеличенная осевая игра пары радиально-упорных шариковых подшипников приводит при возникновении продольной силы к появлению гранности или к осповидному выкрашиванию на нерабочей части беговой дорожки ().

Рисунок 7.14 – Нерабочая часть беговой дорожки радиально-упорного шарикового подшипника при увеличенной осевой игре и продольном нагружении:
а) гранность;
б) осповидное выкрашивание

Бринеллирование проявляется в появлении вмятин на беговых дорожках с шагом, равным шагу тел качения. Оно является следствием ударных воздействий во время монтажа ().

Рисунок 7.15 – Бринеллирование на беговых дорожках упорного шарикоподшипника – вмятины с шагом, равным шагу тел качения

Ложное бринеллирование возникает при оттоке смазки с поверхностей качения подшипников неработающей машины в результате механических колебаний, передающихся от работающих механизмов. Проявляется в виде повреждений рабочей поверхности подшипника, расположенных с шагом равным шагу тел качения ().

Рисунок 7.16 – Следы ложного бринеллирования на рабочей поверхности наружного кольца роликового радиально-упорного конического однорядного подшипника

Повреждения сепаратора – наиболее серьёзный вид повреждений. При повреждениях сепаратора возможны повреждения других деталей вследствие вибрации, износа, заклинивания и перекосов (). Наиболее распространённая причина разрушения сепаратора – проблемы смазывания и деформации наружных колец . Это приводит к возникновению неравномерных сил по телам качения и воздействию разрушающих сил на сепаратор.

Рисунок 7.17 – Разрушение сепаратора

Подшипники качения подлежат замене при наличии одного из следующих повреждений :

  • усталостные или коррозионные раковины на дорожках и телах качения;
  • трещины, сколы бортов, колец, тел качения;
  • трещины, излом сепаратора;
  • износ, обрыв заклёпок сепаратора;
  • забоины на сепараторе;
  • задиры, рифление, выработка или вмятины на рабочих поверхностях колец и тел качения;
  • поверхностная коррозия или цвета побежалости на рабочих поверхностях;
  • увеличение радиального зазора.

7.4. Повреждения зубчатых передач

внешние факторы :

  1. Значение прилагаемой силовой нагрузки определяет следующий характер повреждений на рабочей поверхности:
    • номинальная нагрузка не приводит к изменению формы зуба и не оставляет следов деформации на рабочей поверхности зубчатой передачи ();
      Рисунок 7.18 – Отсутствие деформаций – признак воздействия номинальной нагрузки:
      а) рабочая поверхность зубьев;
      б) торцевая поверхность зубьев
    • переменные или знакопеременные силы, приводят к появлению на площадках контакта напряжений, превышающих предел выносливости материала, оставляют на рабочей поверхности осповидные углубления, вызываемые усталостью материала ();
      Рисунок 7.19 – Превышение предела выносливости материала приводит к осповидному выкрашиванию рабочей поверхности:
      а) начальная стадия;
      б) дальнейшее развитие;
      в) предельное состояние
    • пластические сдвиги на рабочей поверхности зубьев происходят при превышении напряжений, действующих на площадках контактов, предела текучести, поверхностный слой металла перемещается от делительного диаметра к вершине зуба, образуя выступ ();
      Рисунок 7.20 – Пластические сдвиги на рабочей поверхности зубчатой передачи – напряжения на площадках контактов превысили предел текучести:
      а) начальная стадия;
      б) дальнейшее развитие

    Промежуточными проявлениями действующих сил являются: отслаивание частиц металла с рабочей поверхности зубьев, наклёп из-за сильных ударов при наличии зазора в зацеплении.

  2. Характер прилагаемой силовой нагрузки связан с постоянством или непостоянством частоты вращения, изменением направления вращения, значением динамической составляющей. Динамические удары часто приводят к изломам зубьев (). При увеличении частоты вращения увеличиваются требования к точности изготовления и установки зубчатых передач, в противном случае – увеличивается износ зубьев. В нереверсивных передачах в обязательном порядке следует осматривать обратную (нерабочую) поверхность зуба. На ней могут проявляться ошибки изготовления или монтажа. Например, из-за малого бокового зазора на обратной поверхности зуба могут появиться следы контакта ().

    Рисунок 7.21 – Излом зубьев из-за воздействия динамических ударов

    Рисунок 7.22 – Пятно контакта на нерабочей поверхности зуба колеса

  3. Наличие абразивных частиц или веществ, вызывающих коррозию, приводит к абразивному износу, коррозии поверхности зубьев, способствует возникновению газовой или жидкостной эрозии. Основная причина коррозии – наличие воды в смазочном материале – проявляется в виде равномерного () или неравномерного слоя () ржавчины на поверхности зубьев.

    Первоначальное проявление абразивного износа – появление царапин или рисок на рабочей поверхности в направлении движения абразивного материала (). Развитию абразивного износа способствует использование загрязнённой или пластичной смазки, являющейся аккумулятором абразивных частиц. У изношенных передач повышаются зазоры в зацеплении; усиливаются шум, вибрация и динамические перегрузки; искажается форма зуба; уменьшаются размеры поперечного сечения и прочность зуба ().

    Рисунок 7.24 – Начальная стадия абразивного износа колеса шестерённого насоса – появление рисок на рабочей поверхности зубьев

    Рисунок 7.25 – Предельная стадия абразивного износа кремальерной шестерни

На работоспособность зубчатого зацепления влияют такие внутренние факторы :

  1. Неподвижность посадочных поверхностей зубчатого колеса и вала удовлетворяет требованиям в том случае, если сопрягаемые детали неподвижны при приложении нагрузки (). Появление малых перемещений сопрягаемых деталей приводит к фреттинг-коррозии, проявляющейся в виде тёмных пятен на посадочной поверхности ().

    В дальнейшем появляются следы взаимного перемещения сопрягаемых поверхностей в виде блестящих полированных участков поверхности. Это увеличивает скорость развития процессов износа, создавая предпосылки для возникновения ударов на последней стадии развития повреждения. При раскрытии стыка сопрягаемых деталей жёсткость соединения уменьшается, возникают динамические удары, приводящие к наклёпу и разрушению.

Износ деталей в ходе эксплуатации - процесс естественный. Сложные условия работы ТПС вызывают ускоренное появление у его деталей износов различного вида, которые приводят к изменению геометрических параметров деталей, увеличению между ними зазоров, появлению местных вырывов металла, изменению его поверхностной или внутренней структуры. Наиболее характерны износ от сил трения (механический), а также термический, электроэрозионный и коррозионный износы. Отдельные детали могут одновременно подвергаться нескольким видам износа.

Механический износ может возникать вследствие молекулярного схватывания, а также проявляться в виде окислительного, теплового, абразивного и осповидного износов.

1. Абразивный износ - это результат срезания металла попавшими на его поверхность твердыми частицами. Он характерен для смазываемых, но не защищенных от внешних воздействий поверхностей.

2. Тепловой износ происходит при трении скольжения с большими скоростями и высоком давлении. При таких условиях в поверхностных слоях трущихся деталей быстро повышается температура, происходят схватывание и отрыв частиц металла с меньшей прочностью.

3. Молекулярное схватывание происходит при трении скольжения с малыми скоростями или при давлении, превышающем предел текучести. Такие условия возникают в опорах кузовов и деталях межтележечного сочленения, хвостовиков автосцепного устройства.

4. Осповидный износ возникает при трении качения и напряжениях, превышающих предел текучести металла и вызывающих усталостные повреждения. Такой износ характерен, например, для поверхностей роликов и колец подшипников.

5. Окислительный износ появляется в результате разрушения окислов металла на поверхностях двух взаимно перемещающихся деталей, особенно в условиях переменных нагрузок.

С увеличением продолжительности работы деталей их износ возрастает непрерывно, но с различной интенсивностью (рис. 1.1). В зоне I происходит приработка поверхностей, и износ растет быстро. После приработки рост износа замедляется (зона II - нормальной экс-плуатации). В конце зоны II наступает предельный износ, который при дальнейшей эксплуатации резко возрастает (зона III), что недопустимо. В целях продления срока службы деталей следует максимально облегчать условия их работы в период приработки, применяя качественную смазку и часто ее заменяя.

Рис. 1.1. Зависимость механического износа деталей от продолжительности их работы

Термический износ возникает в результате превышения допустимой для данной детали температуры. При этом снижается механическая прочность токоведущих элементов, отжигается медь, выплавляется олово, обгорает изоляция проводов. Повышение температуры сверх допустимых значений вредно сказывается на диэлектрических свойствах изоляции. Снижение диэлектрических свойств изоляции (ее старение) объясняется изменением молекулярной структуры изоляционного материала в результате часто повторяющихся или длительных воздействий на него высоких температур. Снижение механической прочности токоведущих частей обусловлено тем, что повышение температуры в контактных соединениях ускоряет процесс окисления их рабочих поверхностей. Переходное сопротивление в местах контакта при этом повышается, возрастает проходящий через контакт ток, что, в свою очередь, приводит к более интенсивному возрастанию температуры и, как следствие, к еще большей активности процесса окисления. Кроме того, повышенные температуры могут вызвать появление сколов, трещин и обгорание глазури на поверхностях из керамических материалов.


Электроэрозионный износ обусловлен уносом металла с рабочей поверхности электрической дугой, возникающей в момент разрыва находящихся под током контактов. Мощность и продолжительность этой дуги зависят в первую очередь от значений разрываемого тока, разности потенциалов между контактами в начале и в конце процесса, типа и состояния дугогасительных устройств. Этому виду износа подвержены коллекторы электрических машин, контактные провода и полозы токоприемников, контакты ряда аппаратов защиты силовых цепей и др.

Коррозионный износ возникает в результате коррозии металлических (в основном стальных) деталей. Этот процесс ускоряется с увеличением влажности и агрессивности внешней среды. У таких металлов как медь и алюминий образующаяся пленка окислов хотя непосредственно не вызывает износа, но приводит к снижению электрической проводимости, что активизирует окислительный процесс и развитие электроэрозии.

Методы снижения износов. Износ деталей и узлов может быть снижен конструкторскими, технологическими и эксплуатационными методами.

Конструкторские методы снижения износов имеют два основных направления. Первое из них - замена быстроизнашивающихся узлов или деталей узлами или деталями иной конструкции, обеспечивающей их работу с меньшим износом, например, внедрение новых опор кузова или буксовых поводков с резиновыми шарнирными узлами, не требующими смазки, замена подшипников скольжения в буксах колесных пар на подшипники качения, внедрение резинокордовых муфт тягового привода электропоездов, применение в силовых аппаратах двух пар контактов или шунтирование их высокоомным резистором для снижения плотности тока и т.д. Второе направление характеризуется применением материалов, снижающих механические усилия, например, резиновых прокладок, прокладок и втулок из полимерных материалов. Снизить износ можно также повышением прочности деталей путем дополнительной обработки их поверхностей (накатка, закаливание и др.), применением износостойких материалов (например, марганцовистой стали, коллекторной меди с присадками кадмия и серебра), покрытием металлов полимерными пленками, а изоляционных материалов - термореактивными пленками.

Технологические методы снижения износа сводятся к повышению точности обработки поверхностей деталей, применению накатки поверхностей роликами, наклепа дробью, цементации, нитроцементации и др., внедрению более жестких норм допусков на основные размеры и на отклонения характеристик машин и аппаратов от паспортных данных, совершенствованию системы контроля за состоянием деталей и узлов.

Эксплуатационные методы , как и конструкторские, имеют два направления. Первое - обеспечение рациональных режимов вождения поездов, снижающих вероятность возникновения повышенных износов. При ведении поезда следует избегать резких изменений тяговых и тормозных усилий, не допускать боксования, резких бросков тока или длительного протекания тока, близкого к предельному.

Второе направление - улучшение качества смазочных материалов, правильное их применение и хранение. Смазку следует наносить предварительно очищенными от грязи и протертыми лопаточками, масленками, гидропультами, нагнетателями, протирку выполнять концами, смоченными керосином. Смазываемые поверхности должны быть очищены от грязи, старой краски и ржавчины. Смешивать смазки и масла разных сортов запрещается. Хранить смазочные материалы надо в закрытых сосудах.

Повреждения деталей . В отличие от износа - явления неизбежного, но контролируемого и предсказуемого - повреждение является непредсказуемым, но его можно избежать.

Механические повреждения могут возникать в результате отклонений от установленной технологии изготовления и обработки деталей, неправильного монтажа, слабого их закрепления. Причинами повреждений могут быть наличие на деталях задиров и рисок, попадание в узлы посторонних предметов, скрытые раковины в материале деталей, местные перенапряжения в них.

Повреждения в электрических цепях возникают чаще всего от токовых перегрузок. Они вызывают пересыхание изоляции и чрезмерный нагрев мест со единения, загрязнение или увлажнение поверхности изоляции, нарушение надежности контактного соединения, перенапряжения в отдельных точках электрической цепи и нарушение прочности проводов, кабелей, их наконечников и изоляторов.

Возникновение повреждений предупреждают проведением планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта в соответствующие сроки, совершенствованием методов ремонта и эксплуатации ТПС, улучшением конструкций деталей и узлов.

Весомая доля затрат предприятия - издержки, связанные с использованием машин, оборудования, производственных помещений. Их использование имеет характерную особенность: в отличие от материальных ресурсов, они не расходуются за один производственный цикл. Капитальные ресурсы служат годами и подвергаются износу.

Износ оборудования - это потеря его стоимости и производительности. Износ может возникать вследствие многих причин: старение оборудования, потеря его конкурентоспособности и т.д. На сегодняшний день борьба с износом и продление срока службы оборудования - весьма актуальная задача.

Износ в экономическом смысле означает потерю стоимости оборудования в процессе его эксплуатации. При этом различают два вида износа: физический и моральный. Физический износ возникает вследствие старения оборудования и потери его работоспособности, а моральный - из-за потери конкурентоспособности.

Физический износ - это утрата основными фондами их первоначальной потребительской стоимости, ввиду чего они приходят в негодность и требуют замены новыми средствами. Это нормальный эксплуатационный износ. Он является результатом прошлых периодов функционирования, воздействия окружающей среды и простоев. В результате физического износа ухудшаются технические характеристики объекта, увеличивается вероятность возникновения поломок и аварий, уменьшается остаточный срок службы объекта в целом или некоторых его узлов и деталей. Это приводит к увеличению брака, риску возникновения серьезных аварий, неспособности машин и оборудования удовлетворять требованиям правильного функционирования. Также увеличиваются издержки при производстве продукции (материалы, энергия), расходы на техобслуживание и ремонт.

Физический вид износа делится на подвиды:

1. По причине, вызвавшей износ, различают износ первого и второго рода. Износ первого рода накапливается в результате эксплуатации. Износ второго рода возникает из-за аварий, стихийных бедствий, нарушений норм эксплуатации и т.д.

2. По времени протекания износ делят на непрерывный и аварийный. Непрерывный - это постепенное снижение технико-экономических показателей объектов. Аварийный - износ, быстро протекающий по времени.

3. По степени и характеру распространения износ бывает глобальный и локальный. Глобальный - износ, равномерно распространяющийся на весь объект. Локальный - износ, поражающий отдельные детали и узлы объекта.

4. По глубине протекания различают частичный и полный износы. Частичный - износ, допускающий ремонт и восстановление объекта. Полный предполагает замену данного объекта другим.

5. По возможности восстановления утраченных потребительских свойств износ бывает устранимый и неустранимый.

6. По форме проявления различают технический и конструктивный износы. Конструктивный - это износ, проявляющийся в ухудшении защитных свойств внешних покрытий и нарастании усталости основных деталей и узлов оборудования, повышающих вероятность возникновения аварийных ситуаций. Технический износ - это износ, выражающийся в снижении фактических значений технико-экономических параметров по сравнению с нормативными или паспортными значениями.

Уменьшение ценности капитальных благ может быть связано не только с потерей ими потребительских качеств. В подобных случаях говорят о моральном износе.

Под моральным износом понимается уменьшение стоимости оборудования и иных основных фондов до окончания срока службы вследствие сниже­ния затрат на их воспроизводство, по мере того как новые виды ос­новных фондов начинают производиться дешевле, имеют более высокую производительность и технически более совершенны. Поэтому применение морально устаревших машин и оборудования становится экономически невыгодным в результате их низкой производительности и высокой стоимости.

Время наступления морального износа и его степень обусловлены влиянием множества факторов. Прежде всего, это особенности и масштабы производства. Машины и оборудование, применение которых становится невыгодным в одних условиях производства, могут с успехом применяться в других. В этом случае можно говорить о частичном моральном износе оборудования. Потери от частичного морального износа могут быть устранены в результате модернизации и реконструкции оборудования, а также использования его для выполнения работ, где оно остается экономически эффективным.

Потери от полного морального износа устраняются только заменой устаревших машин и оборудования новыми, более совершенными и экономически выгодными. Иногда совершенствование действующего оборудования и машин является более эффективным, чем его замена. Поэтому более рациональный путь снижения морального износа - модернизация машин и оборудования.

Выделяют две формы морального износа.

Моральный износ первого рода обусловлен ростом эффективности производства капитальных благ. Его вызывает появление аналогичных, но более дешёвых средств труда.

Моральный износ второго рода - износ основных фондов вследствие создания нового более производительного и совершенного оборудования.

Для оценки степени физического износа применяют следующие методы оценки:

Экспертный метод, основанный на обследовании фактического технического состояния объекта;

Метод анализа срока службы, базирующийся на сравнении фактического и нормативного сроков эксплуатации оборудования.