Тестовые задания. 157. По скорости развития дефекта отказы подразделяются на:

157. По скорости развития дефекта отказы подразделяются на:

1) явные и скрытые;

2) полные и частичные;

3) конструктивные и эксплуатационные;

4) постепенные и внезапные.

158. По способу обнаружения отказы подразделяются на:

1) явные и скрытые;

2) постепенные и внезапные;

3) полные и частичные;

4) конструктивные и эксплуатационные.

159. По стадиям жизненного цикла объекта отказы подразделяются
на:

1) конструктивные, производственные, эксплуатационные и па­раметрические;

2) конструктивные, производственные, эксплуатационные и де-градационные;

3) конструктивные, технологические, производственные и экс­плуатационные;

4) полные, частичные, конструктивные и эксплуатационные.

160. Основные причины возникновения отказов:

1) механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-
механическое изнашивание;

2) динамические, усталостные и предельные изломы;

3) химическая, электрохимическая и фреттинг-коррозия;

изнашивание, потеря прочности и коррозионное разрушение.

 

161. Отказ, возникающий в результате постепенного изменения значе­
ний одного или нескольких параметров объекта, называется:

1) частичный;

2) параметрический;

3) постепенный;

4) собственный.

162. Отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одного
или нескольких параметров объекта, называется:

1) внезапный;

2) полный;

3) собственный;

4) параметрический.

163. Отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и
средствами контроля и диагностирования, называется:

1) параметрический;

2) собственный;

3) явный;

4) штатный.

164. Отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и
средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при
проведении технического обслуживания или специальными мето­
дами диагностики, называется:

1) параметрический;

2) вынужденный;

3) скрытый;

4) технический.

165. Отказ, возникающий по причине несовершенства или нарушения
установленных правил и норм проектирования н конструирова­
ния, называется:

1) параметрический;

2) собственный;

3) вынужденный;

4) конструктивный.

166. Отказ, возникающий по причине несовершенства или нарушения
установленного процесса изготовления или ремонта, выполняе­
мого на ремонтном предприятии, называется:

I) производственный;

2) вынужденный;

3) ремонтный;

4) конструктивный.

■

167. Отказ, возникший по причине нарушения установленных правил
и условий эксплуатации, называется:

1) производственный;

2) вынужденный;

3) эксплуатационный;

4) постепенный.

168. Отказ, обусловленный естественными процессами старения, из­
нашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установ­
ленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуа­
тации, называется:

1) постепенный;

2) вынужденный;

3) предельный;

4) деградационный.

5.2. Характеристика процесса изнашивания

Изнашиванием называется процесс разрушения и отделения материа­ла с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной дефор­мации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Количественно процесс изнашивания характеризуется тремя парамет­рами:

1) износом;

2) скоростью;

3) интенсивностью изнашивания.

Износ U - результат изнашивания, определяемый в установленных единицах: изменение геометрических размеров (линейный износ), массы или объема (соответственно весовой или объемный износ).

В соответствии с состоянием машины различают понятия предельного и допустимого износов. При допустимых значениях износа машину (агре­гат) считают работоспособной.

 

Интенсивность изнашивания J = Aj<? - отношение износа к опреде­ленному пути, на котором проходило изнашивание. Иногда интенсивность изнашивания оценивается относительно объема выполненной работы.

Изнашивание является сложным физико-механическим процессом, зависящим от множества внешних (нагрузки, скорости относительных пе­ремещений и т.п.) и внутренних (состояние поверхности, ее химический состав и т.д.) факторов.

Графически процесс изнашивания можно представить в виде кривой (кривая Лоренца), имеющей три характерных участка: I - приработка; II - нормальный износ; III - катастрофический износ (рис. 5.2).

На участке приработки происходит процесс изменения геометрии и физико-механических свойств поверхностей трущихся деталей, сопровож­дающийся уменьшением силы трения, температуры, скорости и интенсив­ности изнашивания.

Начальные моменты приработки характеризуются повышенными температурами и тепловыделением, вызывающим изменение физико-механических свойств и микрогеометрии поверхности. Эти изменения приводят к образованию одинаковой (равновесной) шероховатости, обес­печивающей в дальнейшем наилучшие условия работы сопряжения. Дей­ствительно, после участка приработки скорость (интенсивность) изнаши­вания резко падает, и наступает длительный участок нормального или ус­тановившегося изнашивания.

 

 

Участок II характеризуется сравнительно небольшой и постоянной скоростью (интенсивностью) изнашивания и соответственно малыми из­менениями геометрических размеров.

Постепенное изменение зазора в сопряжении из-за износов элементов трущейся пары приводит к ухудшению условий работы машины или агре­гата: большим динамическим нагрузкам, ударам, неточностям в требуемых положениях и т.д. При этом резко ухудшаются условия работы самого со­пряжения, и наступает период быстрого (катастрофического) изнашива­ния. На участке III эксплуатация машин в этом случае должна быть пре­кращена.

Закономерность изнашивания и соответственно мероприятия по уве­личению надежности определенного соединения машины зависят от вида изнашивания и конструкции элемента машины.

Различают три основные группы изнашивания:

1) механическое;

2) коррозионно-механическое;

3) молекулярно-механическое.

Каждая из этих групп подразделяется на отдельные виды.

Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий на поверхность трения. Оно включает в себя: абразивное, гид-ро-и газоабразивное, эрозионное, усталостное, кавитационное изнашивание.

Абразивное изнашивание происходит в результате механического воз­действия на поверхность металла твердых абразивных частиц (S,0₂- двуокись кремния, Fe₂0₃- окись железа, окислы Al,Ca,Mg,Na и др., со­держащиеся в почве и пыли). Размеры таких частиц могут быть 5-120 мкм, что позволяет им свободно проникать в незащищенные зазоры сопряже­ний, а твердость - от П-Ю'МПа (S_f0₂) до 25-10*МПа (А1₂О_ъ\ что на­много превышает твердость рабочих поверхностей машин.

Интенсивность абразивного износа значительно зависит от степени превышения микротвердости абразивной частицы по отношению к твердо­сти металла рабочего органа машины. Так, если твердость частицы Н_о со­измерима с твердостью металла Н_м(Н_аъН_м), то абразивные частицы лишь разрушают окисную пленку на поверхности металла (рисунок 5.3 а), что активизирует процесс изнашивания другого вида - коррозионно-механического. Если Н_о >- #„(#_я = 1,7 Н ■ м), то абразивная частица пластически деформирует (оттесняет) поверхностный слой металла (рису­нок 5.3 б). Если Н\ >- 1,7 Н-м\ то абразивная частица внедряется острой

гранью в поверхность, производя микрорезание (рисунок 5.3 в).

Считается, что экономически целесообразно повышать твердость ма­териала по сравнению с твердостью абразива не более чем в 1,3 раза (Н_м - 1»3#_в). При дальнейшем повышении твердости эффект резко снижа­ется и, кроме того, поверхность становится хрупкой и разрушается при действии динамических нагрузок.

 

Рисунок 5.3 - Виды абразивного изнашивания

Гидро- и газоабразивное изнашивание происходит в результате воздей­ствия на поверхность твердых частиц, содержащихся в жидкости или газе.

Гидроабразивное изнашивание характерно для элементов топливных и гидравлических систем, двигателей внутреннего сгорания.

Газоабразивное изнашивание присуще элементам компрессоров и пневматического инструмента, где носителем взвешенных твердых частиц является сжатый воздух.

Эрозионное изнашивание происходит при воздействии на поверхность потоков жидкости или газов, движущихся, как правило, с большими ско­ростями. К эрозионному изнашиванию относится гидроэрозионное и кави-тационное изнашивание. Эти виды изнашивания сравнительно редко на­блюдаются в конструкциях машин.

Усталостное изнашивание (питтинг) происходит при неоднократных, циклических деформациях микрообъемов поверхности. При этом на по­верхности или на некоторой сравнительно небольшой глубине сначала об­разуются микротрещины, дальнейшее развитие которых приводит к вы­крашиванию материала.

 

Интенсивность усталостного изнашивания зависит от многих факто­ров: величины остаточных напряжений в поверхностном слое металла; на­личия концентраторов напряжения в виде различного рода включений, дислокаций и других структурных нарушений; качества поверхности, ха­рактеристик шероховатости, царапин, задиров т.д.; распределения нагру­зок в сопряжении, определяемого зазором, перекосом, упругими деформа­циями и т.д.; наличия и типа смазки. В большей степени на усталостное изнашивание влияют условия трения (качения, скольжения или их комби­нации), нагрузка и температура, твердость и шероховатость поверхности и свойства применяемых смазочных материалов.

Усталостное изнашивание наиболее часто происходит у деталей, ра­ботающих при больших знакопеременных контактных нагрузках (зубчатые колеса, подшипники качения, передаточные механизмы манипуляторов). Оно сопровождается повышением шума и вибраций. При разборке сопря­жения усталостное изнашивание может определяться визуально по нали­чию двух характерных областей: относительно гладкой поверхности по краям микротрещин и шероховатой поверхности дна раковины.

Умеренное усталостное изнашивание не является опасным в неответст­венных сопряжениях, и детали, имеющие незначительные повреждения, мо­гут эксплуатироваться. Однако, если усталостное разрушение прогрессирует, эксплуатация сопряжения должна быть прекращена до исключения причин.

Коррозионно-механическое изнашивание возникает при механическом воздействии, сопровождаемом химическим и электрохимическим взаимо­действием материала с окружающей средой.

В этом процессе на поверхностях сопряжения происходит окисление. В результате трения менее прочные, чем исходный металл, пленки окислов удаляются вместе с другими частицами. Различают два вида коррозионно-механического изнашивания: окислительное и фреттинг-коррозию.

Окислительным называется изнашивание, при котором главное влия­ние на интенсивность процесса оказывает образование окислов. Скорость изнашивания при этом невелика (0,05-0,10 мкм/ч). Процесс становится бо­лее интенсивным с повышением температуры и влажности.

Изнашиванием при фреттинг-коррозии называется процесс измене­ния сопряженных поверхностей деталей при малых колебательных пере­мещениях.

Как показывает название, процесс фреттинг-коррозии сопровождается образованием на трущихся поверхностях окислов. Так же, как и процесс фреггинга, необходимым условием его протекания являются малые отно­сительные перемещения сопряженных деталей из-за вибраций, периодиче­ского изгиба или кручения. Этот процесс происходит обычно на поверхно­стях валов с напрессованными на них муфтами, дисками или обоймами подшипников скольжения, на осях и ступицах колес, опорных кольцах

 

пружин, шпоночных и шлицевых соединений, опорных поверхностях кор­пусов двигателей и редукторов.

При фреттинг-коррозии усталостная прочность поверхности снижает­ся в 3-6 раз, что приводит к натирам, налипаниям, вырывам, раковинам и поверхностным микротрещинам. Характерным признаком фреттинг-коррозии является наличие на трущихся поверхностях раковин, в которые вдавлены окислы, отличающиеся по цвету от основного металла.

Этот вид изнашивания приводит к нарушению вида посадки сопряже­ния при выносе окислов за его пределы, либо заеданию и заклиниванию, если окислы остаются на месте.

Молекулярно-механическое изнашивание имеет место при одновре­менном механическом воздействии и воздействии молекулярных сил. К этой группе видов изнашивания относятся изнашивание при заедании и изнашивание в условиях избирательного переноса.

При заедании происходит схватывание и глубинное вырывание мате­риала, перенос его на сопряженную поверхность и воздействие образовав­шихся неровностей на обе трущиеся поверхности.

Сущность процесса заключается в местном соединении поверхностей двух твердых тел под действием молекулярных сил, при этом образуются прочные металлические связи.

Чаще всего явление заедания происходит при неправильном подборе материала трущихся пар, в условиях трения без достаточного слоя смазки или общей перегрузки сопряжения по нагрузочным и температурным усло­виям. Интенсивность процесса при этом зависит от режимов работы сопря­жения, скоростей относительного перемещения, нагрузки и температуры.

Изнашивание при заедании наблюдается в тяжело нагруженных под­шипниках скольжения, зубчатых зацеплениях, передающих значительные крутящие моменты.

Заедание поверхностей, по существу, является аварийным состоянием трущейся пары и должно быть исключено правильным проектированием, качественным изготовлением и грамотной эксплуатацией машины.

Избирательный перенос - это вид фрикционного взаимодействия, возникающий в результате протекания на поверхностях трения химиче­ских и физико-химических процессов, приводящих к образованию систем автокомпенсации износа и снижения трения.

Работа узла трения в условиях избирательного переноса требует вве­дение в смазку специальных присадок, содержащих бронзу, медь и другие мягкие металлы.

На начальном этапе функционирования узла трения происходит окис-ление смазочного материала. Образовавшиеся кислоты растворяют части­цы меди и доставляют в смазку ионы меди. Ионы меди осаждаются на по-

 

верхностях трущихся деталей только в зоне трения. В результате образует­ся тонкая пленка меди, покрывающая поверхности трения, и пара трения «сталь-сталь» заменяется парой «медь-медь».

В установившемся режиме трения медная пленка не разрушается. Она может переходить с одной поверхности трения на другую. Продукты изно­са удерживаются в зазоре электрическими силами.

Классификация основных видов изнашивания приведена на рисунке 5.4.