Запобігання зношуванню | Запобігання зношуванню | Технологія ремонту та обслуговування елементів машин Навчальна Програма

<div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-vertical" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024" data-init="VerticalStudentView" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="vertical" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@vertical+block@dae9951ae4e249bcabe8a1b860346cdc" data-request-token="6ffcadd42f7711f0a0b60699e06fbfe3" data-graded="False" data-has-score="False"> <div class="vert-mod"> <div class="vert vert-0" data-id="block-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@html+block@4976ded01962470da33fef5622a3c4f4"> <div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-html xmodule_display xmodule_HtmlBlock" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024" data-init="XBlockToXModuleShim" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="html" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@html+block@4976ded01962470da33fef5622a3c4f4" data-request-token="6ffcadd42f7711f0a0b60699e06fbfe3" data-graded="False" data-has-score="False"> <script type="json/xblock-args" class="xblock-json-init-args"> {"xmodule-type": "HTMLModule"} </script> Найважливішими причинами зносу елементів машин, пристроїв та інструментів, які експлуатуються відповідно до рекомендацій виробників, є: <ul> <li>тертя,</li> <li>корозія.</li> </ul> Завдяки дотриманню правил експлуатації, визначених виробниками машин, пристроїв та інструментів, можна значно зменшити та відтермінувати процес зносу деталей. Зношування елементів машин, пристроїв і інструментів, викликане тертям, можна зменшити шляхом: <ul> <li>виготовлення елементів зі стійких до стирання матеріалів,</li> <li>змащування поверхонь, що труться.</li> </ul> Основним способом зменшення тертя і зношування, викликаного тертям, є введення мастильного матеріалу між контактними поверхнями тіл. Мастильний матеріал повинен мати високу адгезію до поверхонь, що труться, і низький опір зсуву. Рис. 1.15. показує суть змащування поверхонь, що труться. Частинки мастильного матеріалу повинні міцно прилягати до поверхні матеріалів, що труться (висока адгезія) і бути слабо зв'язаними з іншими частинками мастильного матеріалу (низька когезія). Низька когезія дозволяє шарам мастила рухатися один проти одного та ефективно змащувати. <img height="394" width="700" src="/assets/courseware/v1/46dd961fba3f6b9b2a09a9f508f122b8/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/9.jpg" alt="" /> Рис. 1.15. Ілюстрація явища змащування поверхонь, що труться. Джерело: http://kpt.wm.am.gdynia.pl/doc/PKM_I_w04_(tarcie_i_smary).pdf Введення шару мастила між поверхнями, що труться, дозволяє відокремити ці поверхні одна від одної і, як наслідок, зменшити явище тертя. Залежно від товщини мастильного шару між поверхнями, що труться, може виникати тертя: <ul> <li>сухе,</li> <li>граничне,</li> <li>рідинне.</li> </ul> Сухе тертя виникає, коли поверхні, що труться, не розділені шаром мастила. Ці поверхні стикаються або зчіплюються одна з одною, мікронерівності обох поверхонь стикаються між собою, відбувається міжмолекулярна взаємодія, а в місцях контакту нерівностей утворюються мікрошви. Усі ці фактори однозначно впливають на збільшення тертя між поверхнями, тому з точки зору процесів зношування це дуже несприятливий стан, що викликає інтенсивне зношування елементів машин, пристроїв та інструментів (рис. 1.16.) <img height="219" width="700" src="/assets/courseware/v1/ff338b540811a38452f6dc062735bd1c/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/10.jpg" alt="" /> Рис. 1.16. Ілюстрація явища сухого тертя. Джерело: http://kpt.wm.am.gdynia.pl/doc/PKM_I_w04_(tarcie_i_smary).pdf Граничне тертя натомість виникає, коли шар мастильного матеріалу, введений між поверхнями, що труться, має товщину не менше 0,5 μm, а на стику цих поверхонь утворюється несучий шар з особливими властивостями – хімічна сполука мастила з молекулами металу. Якщо під час експлуатації цей шар буде пошкоджено, то настане стан сухого тертя. Стан граничного тертя не гарантує повного роз'єднання поверхонь, що труться, тому не захищає поверхню від зношування. (Рис. 1.17.) <img height="219" width="700" src="/assets/courseware/v1/af6c51bc1c86bcdf07d543c5732122c9/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/11.jpg" alt="" /> Рис. 1.17. Ілюстрація явища граничного тертя. Джерело: http://kpt.wm.am.gdynia.pl/doc/PKM_I_w04_(tarcie_i_smary).pdf Рідинне тертя характеризується наявністю шару мастила між поверхнями тіл, що забезпечує відокремлення цих поверхонь одна від одної і гарантує відсутність тертя між ними, тобто відсутність зносу поверхонь. (Рис. 1.18.) <img height="219" width="700" src="/assets/courseware/v1/b20e46953b6daae4ed7c3c8d2036fe8e/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/12.jpg" alt="" /> Рис. 1.18. Ілюстрація явища рідинного тертя. Джерело: http://kpt.wm.am.gdynia.pl/doc/PKM_I_w04_(tarcie_i_smary).pdf При конструюванні машин, приладів і інструментів слід прагнути до того, щоб елементи, з’єднані рухомо, працювали в умовах рідинного тертя. Змащування Мастила, введені між поверхнями, що труться, виконують такі завдання: <ul> <li>зменшення тертя,</li> <li>частковий захист від корозії поверхонь, що труться,</li> <li>зменшення зносу поверхонь, що труться,</li> <li>відведення тепла з простору тертя,</li> <li>ущільнення простору тертя,</li> <li>видалення частинок матеріалу, що утворюються внаслідок зносу поверхонь, що труться.</li> </ul> Ідеальне виконання мастилом своєї функції було б тоді, якби мастило утворювало досить міцний шар, що розділяє поверхні, які труться, рухаючись одна відносно іншої чи притискаючись одна до одної, та перешкоджає прямій взаємодії їхніх мікронерівностей. <img height="394" width="700" src="/assets/courseware/v1/5acf9dff08f3e972750f757d46a2f37d/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/13.jpg" alt="" /> Рис. 1.19. Гідростатичне змащування: а) в радіальному підшипнику ковзання, b) в упорному підшипнику ковзання, c) в плоскій направляючій. Джерело: A.Górecki, Z.Grzegórski: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń przemysło-wych. WSiP. Warszawa, 2003 Залежно від способу утворення мастильного шару розрізняють змащування: <ul> <li>гідростатичне,</li> <li>гідродинамічне.</li> </ul> Гідростатичне змащування полягає в подачі мастильного матеріалу під тиском між поверхні взаємодіючих елементів. Це дозволяє отримати досить стійкий мастильний шар, що розділяє поверхні, які труться. На рисунку 1.19. наведено приклади використання гідростатичного змащення. <img height="292" width="700" src="/assets/courseware/v1/55c8754bbddef00a9a8be79120be8d87/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/14.jpg" alt="" /> Рис. 1.20. Утворення мастильного клина при гідродинамічному змащуванні плоских поверхонь: а) у спокої, в) в русі. Джерело: A.Górecki, Z.Grzegórski: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń przemysło-wych. WSiP. Warszawa, 2003 При гідродинамічному змащуванні неможливо створити суцільний мастильний шар під час запуску машини. Змащувальний шар, здатний передавати задане навантаження, утворюється лише після перевищення критичної відносної швидкості поверхонь, що змащуються, яка залежить від: навантаження, форми та деформації стику, а також в'язкості масла (залежить від температури та тиску). Таким чином, нижче критичної швидкості має місце прямий силовий вплив поверхонь, що труться. Механізм гідродинамічного змащування зображено на рисунку 1.20. Якщо поверхні, що труться, не переміщуються одна відносно одної, то в результаті зовнішнього навантаження N шар мастила видавлюється із простору між поверхнями, що труться. У разі, коли поверхні, що труться, рухаються назустріч одна одній з відповідною швидкістю, утворюється динамічний тиск, що створює так званий мастильний клин, який відсуває поверхні, що труться, одну від одної і забезпечує стан рідинного тертя. Щоб утворився мастильний клин, повинні бути виконані такі умови: <ul> <li>є люфт між поверхнями, що взаємодіють,</li> <li>поверхні, що взаємодіють, рухаються одна відносно іншої, </li> <li>достатньо велика кількість мастильного матеріалу міститься між поверхнями, що взаємодіють.</li> </ul> Механізм утворення мастильного клину при гідродинамічному змащуванні поверхонь, що обертаються, аналогічний до такого ж механізму при гідродинамічному змащенні плоских поверхонь. (рис. 1.20) <img height="394" width="700" src="/assets/courseware/v1/55f28dcbeecefc5945ebfd402dc700fe/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/15.jpg" alt="" /> Рис. 1.21. Утворення мастильного клину при гідродинамічному змащуванні обертових поверхонь: а) у спокої, б) у русі Джерело: A.Górecki, Z.Grzegórski: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń przemysło-wych. WSiP. Warszawa, 2003 Змащування поверхонь, що труться, в машинах, пристроях та інструментах виконується вручну і з використанням спеціальних пристроїв. Ручне змащування полягає в тимчасовому змащуванні робітником площин між поверхнями, що труться, щіткою або шпателем. Використовуються також наступні системи змащування: індивідуальна та централізована, які дозволяють гарантовано змащувати без необхідності постійної участі працівника. Індивідуальне змащення характеризується тим, що кожне місце змащування забезпечене резервуаром, який періодично заповнюється мастилом, і з цього резервуара мастило дозується у простір між поверхнями, що труться. (рис. 1.21.) <img height="126" width="406" src="/assets/courseware/v1/f3807361f16e57a4a211a7bafe3459ab/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D1%8C_1_html_5132e1101fc3da59.gif" alt="" /> Рис. 1.22. Приклади індивідуальних мастильниць; а) гвинтова мастильниця, б) кулькова мастильниця, с) гнітова мастильниця.  Джерело: A.Górecki, Z.Grzegórski: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłowych. WSiP. Warszawa, 2003 Індивідуальні мастильниці монтуються у точках змащування і наповнюються мастилом. У випадку кулькових і гвинтових мастильниць мастило є гелеподібним, нагнітається в мастильниці та поступово проштовхується у простір для змащування. У випадку гнотової мастильниці мастило має рідку консистенцію і скапує через гніт у вигляді крапель на поверхні, які потрібно змастити. Мастильниці періодично заправляються мастилом. Централізовані системи змащування значно полегшують процес змащування, оскільки усувають необхідність постійного нагляду за місцями змащування машин і пристроїв. Їх застосовують у складних конструкціях машин і пристроїв. Ідея центрального змащування полягає у забезпеченні місць змащування потрібною кількістю мастила в потрібний час. Базова центральна система змащування складається щонайменше з таких частин: <ul> <li>насос, що стискає мастило,</li> <li>фільтри мастильного матеріалу,</li> <li>дозатори,</li> <li>канали, якими транспортується мастило.</li> </ul> Насос (з ручним або моторним приводом) подає мастило в магістральні канали, а потім до дозаторів, які доставляють мастило до точок змащування. Тиск мастила може мати різні значення, і таким чином забезпечується різна інтенсивність подачі мастила в точки змащування. Централізовані системи змащування можуть бути автоматизовані та усувають необхідність участі працівників у процесі змащування. (Рис. 1.22.) <img height="394" width="700" src="/assets/courseware/v1/ec70ecc33030c0dcfc7da14742ba12c7/asset-v1:Profosvita+CS-K011SFPL+2024+type@asset+block/16.jpg" alt="" /> Рис. 1.23. Схема роботи центральної системи змащування. Джерело: http://www.polna.com.pl/sites/default/files/dopobrania/polna_katalog_urzadzen_centralnej_smarowania.pdf Мастила, які використовуються в будові машин, пристроїв і інструментів, можуть бути: <ul> <li>тверді (наприклад, графіт, тефлон, мідь),</li> <li>з консистенцією гелю (наприклад, пластичні мастила),</li> <li>рідкі (наприклад, масла, мастильно-охолоджувальні рідини),</li> <li>газоподібні.</li> </ul> ВЛАСТИВОСТІ МАСТИЛ  <ul> <li>В'язкість – основна властивість мастила, що визначає несучу здатність шару мастила і опір руху. В'язкість зменшується з підвищенням температури і збільшується з підвищенням тиску.</li> <li>Індекс в'язкості – характеризує швидкість зміни в'язкості мастила при зміні його температури.</li> <li>П’єзокоефіцієнт в’язкості – характеризує вплив тиску на в’язкість.</li> <li>Температура застигання.</li> <li>Температура спалаху.</li> <li>Протизносні властивості – властивості мастила, що забезпечують стійкість до зношування в умовах граничного тертя шляхом створення шару адсорбованих масляних частинок на змащуваних поверхнях.</li> <li>Протизадирні властивості – властивості мастила, що дозволяють утворювати на поверхнях, що труться, шар твердого тіла, яке є хімічною сполукою. Він утворюється безпосередньо з поверхнею металу або через хімічно активну речовину, що міститься в мастилі (наприклад, сірку), або шляхом термічного розкладу хімічно інертної речовини, що міститься в мастилі.</li> <li>Антикорозійні властивості.</li> <li>Антиоксидантні властивості.</li> <li>Антипінні властивості.</li> <li>Антиемульгуючі властивості.</li> <li>Властивості, які деактивують шкідливий вплив деяких добавок на деякі метали.</li> </ul> Запобігання корозії З метою зменшення корозійного зношування елементів машин, пристроїв та інструментів застосовують таке: <ul> <li>виготовлення елементів з матеріалів, стійких до корозії,</li> <li>використання інгібіторів корозії,</li> <li>катодний захист,</li> <li>використання захисних покриттів:</li> <li>органічні покриття: фарби, лаки, пластмаси, смоли та мастила,</li> <li>металеві покриття: анодні, катодні,</li> <li>неметалеві покриття: оксидування, фосфатування.</li> </ul> Інгібітори корозії зазвичай утворюють захисні плівки на металевій поверхні, щоб сповільнювати швидкість корозії. Захист від електрохімічної корозії – це так званий катодний захист, що полягає у поєднанні конструкції, що захищається, з менш благородним металом, утворюючи анод (протектор) вогнища, а катодом є об'єкт, що захищається. Поєднання такого аноду з конструкцією, що захищається, здійснюється через прямий контакт (так звані анодні покриття) або за допомогою провідника. Протектори використовуються для захисту від корозії великих сталевих об'єктів, як-от корпуси кораблів, трубопроводи та підземні резервуари. Протекторами є листи або бруски з активних металів, як-от цинк, магній або алюміній, з'єднані з об'єктом, що захищається, проводами. У створеному таким чином вогнищі анодом є протектор, що піддається корозії. Після зношування протектори замінюються на нові. Такий же ефект досягається шляхом заміни цинку сталевим брухтом, підключеним до позитивного полюса постійного струму, тоді як конструкція, що захищається, підключена до негативного полюса. Анодні покриття виконуються з металів з більш негативним електрохімічним потенціалом (менш благородних), ніж метал, що захищається. Анодне покриття забезпечує металу, що захищається, катодний захист, оскільки покриття з менш благородного металу діє характерно для аноду як протектор. Як приклад анодних покриттів можна навести цинк і кадмій. Найважливішим практичним застосуванням анодних покриттів є нанесення цинкового покриття на сталь (оцинкований лист). При покритті сталевих поверхонь цинком у разі появи подряпин чи тріщин, створюється вогнище, в якому катодом є залізо, а анодом – цинк. У цій ситуації в розчин переходять іони цинку, а не іони заліза. Таким чином, коли метали покриті анодними покриттями, покриття не повинно бути ідеально щільним. Катодні покриття виготовляють з більш благородних металів, ніж метал, що захищається. Прикладами катодних покриттів є, наприклад, покриття з міді, нікелю, хрому, олова або срібла. Катодне покриття є ефективним лише тоді, коли ним щільно покрита вся поверхня сталі. Після утворення тріщини виникає мікровогнище, в якому залізо є анодом і воно розчиняється, що прискорює корозію, а благородний метал стає катодом вогнища. В результаті пошкодження катодного покриття швидкість корозії в місці пошкодження вища, ніж за відсутності катодного покриття. Металеві захисні покриття можуть бути нанесені шляхом: занурення в розплавлений метал, гальванізації (гарячої прокатки), розпилення розплавленого металу на поверхню, що захищається, та електролізу. Неметалеві захисні покриття створюються на поверхні металів шляхом утворення на ній хімічної сполуки в результаті хімічної обробки, наприклад: <ul> <li>окислення (оксидування), спрямоване на створення пасивних оксидних шарів на металі, що захищається;</li> <li>фосфатування фосфорною кислотою (утворюються важкорозчинні фосфати металів).</li> </ul> До неметалевих захисних покриттів відносяться також склоемалі, які вирізняються хорошою стійкістю до дії лугів, кислот, а також до дії органічних розчинників і до впливу підвищених температур. <div id="gtx-trans" style="position: absolute; left: 83px; top: 7205.8px;"> <div class="gtx-trans-icon"></div> </div> </div> </div> </div> <script type="text/javascript"> (function (require) { require(['/static/js/dateutil_factory.762fd6ff462b.js?raw'], function () { require(['js/dateutil_factory'], function (DateUtilFactory) { DateUtilFactory.transform('.localized-datetime'); }); }); }).call(this, require || RequireJS.require); </script> <script> function emit_event(message) { parent.postMessage(message, '*'); } </script> </div>

Завершення тесту

Тестування завершено.