Выбор способов повышения долговечности деталей машин
| Наименование детали | Характер работы | Основной вид повреждения при эксплуатации | Способ повышения долговечности |
| Болты и шпильки резьбовых соединений, собираемых с предварительной затяжкой и нагружаемых силами, вызывающими переменные напряжения | Статические напряжения от предварительной затяжки и переменные напряжения от изменяющихся во время работы нагрузок | Усталостные изломы, деформации | Повышение прочности стали, уменьшение концентрации напряжений, уменьшение жесткости болта, уменьшение высотных параметров шероховатости поверхности резьбы болта, накатка резьбы болта и шпильки роликами |
| Гайки и крепежные отверстия под болты и шпильки в корпусных деталях | Срез резьбы и самоотвинчивание | Раскатывание резьб и создание гладкорезьбовых соединений |
Продолжение табл. 3.7
| Наименование детали | Характер работы | Основной вид повреждения при эксплуатации | Способ повышения долговечности | |
| Колеса зубчатых колес | Изгиб зубьев, деформирования контактного сжатия и сдвига рабочих поверхностей зубьев, трение и удары торцов зубьев зубчатых колес коробок передач при включении скорости | Излом зуба (усталостный или из-за кратковременной перегрузки), осповидное выкрашивание, изнашивание или пластическое деформирование рабочих поверхностей зубьев, торцевое изнашивание зубьев зубчатых колес коробок передач, заедание зубьев | Корригирование, улучшение, сплошная или поверхностная закалка зубьев, цементация, азотирование, интроцементация рабочих поверхностей зубьев (стальных зубчатых колес), накатывание, электромеханическая обработка | |
| Червяк и червячное колесо червячной подачи | Скольжение витков червяка по рабочим поверхностям зубьев червячного колеса, изгиб зубьев червячного колеса | Заедание, изнашивание рабочих поверхностей, пластическое деформирование и излом зубьев червячного колеса | Корригирование зубьев червячного колеса, уменьшение шероховатости, закалка или цементация рабочих поверхностей витков червяка, накатывание, электромеханическая обработка | |
| Звездочки цепных передач | Удары и трение рабочих поверхностей звездочек об элементы цепи | Изнашивание рабочих поверхностей зубьев | Проектирование звездочек с вогнутым профилем зубьев, уменьшение шероховатости, закалка или цементация рабочих поверхностей зубьев, накатывание | |
| Валы и оси | Деформация изгиба и кручения, трение скольжения между цапфой и опорой | Усталостные изломы, изломы, изнашивание и задиры цапф, заедание | Уменьшение влияния концентратов напряжений (увеличение радиусов галтелей, исполнение шпоночных канавок с плавным выходом и т.п.), шлифование цапф (тяжелонагруженных валов по всей длине), поверхностный наклеп переходных поверхностей, поверхностная закалка, азотирование, накатывание, вибронакатывание | |
| Опоры скольжения (подшипники и подпятники) | Трение скольжения между цапфой и опорой | Изнашивание, заедание, усталостные разрушения поверхности трения | Обеспечение условий жидкостного трения, уве-личение жесткости опоры, высокая точность изготов-ления и малые значения высотных параметров шероховатости рабочей поверхности цапфы, нане-сение на поверхности опор специиальных покрытий для улучшения приработки, виб-рораскатывание, создание избирательного переноса | |
| Подшипники качения | Качение шариков (или роликов) по наружному и внутреннему кольцам | Излом кольца, разрушение тел качения, изнашивание тел каче-ния и рабочих поверхностей колец, усталостное выкрашивание (осповидное изнашивание) рабо-чих поверхностей элементов подшипника, заедание деталей подшипника | Обеспечение податливости корпуса в нагруженной части подшипника, раскатывание шариком, алмазное выглаживание | |
Продолжение табл. 3.7
| Наименование детали | Характер работы | Основной вид повреждения при эксплуатации | Способ повышения долговечности | |
| Гильза цилиндра поршневого двигателя внутреннего сгорания | Механические нагрузки от переменного давления газов, тепловое и коррозионное воздействие газов, трение о поршневые кольца и поршень, коррозионное воздействие охлаждающей жидкости | Изнашивание внутренней поверхности (зеркала), появление рисок, задиров, овальность в результате изнашивания при неравномерном давлении поршня, трещины, коррозия наружной поверхности гильз и кавитационное разрушение | Поверхностная (или объемная) закалка и отпуск; покрытие внутренней поверхности тонким слоем пористого хрома или азотирование внутренней поверхности для улучшения прирабатываемости, виброраскатывание, триботехнология. Освинцовывание, оцинкование лаком наружной поверхности, омываемой водой (для предохранения от коррозии) | |
| Поршень двигателя внутреннего сгорания | Механические нагрузки от переменного давления газов и инерционных сил возвратно-поступательного движения поршня, тепловое воздействие газов на днище, трение боковой поверхности о зеркало гильзы | Изнашивание цилиндрической поверхности, изнашивание и пластическое деформирование кольцевых канавок, изнашивание отверстий в бобышках, прогар головки | Покрытие боковой поверхности легкоплавкими металлами (свинцом или оловом), фосфотирование, травление кислотой, сульфидирование, закалка с последующим старением поршней из алюминиевого сплава | |
| Диски борон и лущильников | Абразивное воздействие почвы, силовые воздействия препятствий | Затупление лезвия в результате изнашивание, разработка квадратных отверстий | Закалка и отпуск до твердости НВ 321 – 415, плакирование лезвия износостойкими материалами | |
| Лапы культиваторов | Абразивное воздействие и давление почвы | Затупление режущей кромки лезвия в результате изнашивания | Закалка и отпуск лезвия, наплавка на лезвие твердого сплава | |
| Лопасти рабочего колеса гидротурбины | Кавитационное и коррозионное воздействия среды, изгиб, действие пульсирующего потока вызывающего вибрацию | Кавитационное разрушение поверхности детали | Применение материалов или облицовок, стойких против кавитационного разрушения | |
| Пальцы звеньев гусениц гусеничного трактора | Трение без смазочного материала при высо-ких давлениях и ударных нагрузках при наличии абразивного материала и влаги | Изнашивание в местах трения о проушины (или втулки звеньев гусениц) | Закалка поверхности при нагреве ТВЧ, борирование | |
| Втулки звеньев гусениц гусеничного трактора | Трение без смазочного материала при высоких давлениях и ударных нагрузках при наличии абразивного материала и влаги | Изнашивание в местах трения о палец | Цементация с последующими закалкой и отпуском, дорнование | |
| Лемеха плугов | Давление пласта почвы, воздействие абразивной среды | Затупление режущей кромки, затупление носка, образование фаски с тыльной стороны лезвия в результате изнашивания | Закалка с последующим отпуском лезвия, наплавка на лезвие твердого сплава (сормайта) | |
| Отвалы плугов | Поломка крыла и его изнашивание в месте схода пласта почвы | Цементация и последующая закалка с самоотпуском | ||
Продолжение табл. 3.7
| Наименование детали | Характер работы | Основной вид повреждения при эксплуатации | Способ повышения долговечности | |
| Зубчатые колеса коробки передач трактора | Удары торцов зубьев при включении передачи, изгиб зубьев, контактное сжатие и сдвиг объемов металла, прилежащих к эволь-вентным поверхностям | Торцевое изнашивание зубьев, поломка зубьев, изнашивание эвольвентных поверхностей зубьев | Изготовление шестерен с наиболее рациональной (бочкообразной) формой торцов зубьев; цементация или нитроцементация рабочих поверхностей зубьев с последующими закалкой и отпуском | |
| Звенья гусениц гусеничных тракторов | Контактные нагрузки, трение качения с про-скальзыванием о беговую дорожку и боковые поверхности опорных катков, наличие абразивного материала и влаги в зоне трения | Изнашивание проушин, изнашивание цевок в месте зацепления с ведущим колесом, изнашивание беговой дорожки, усталостные разрушения | Закалка и отпуск, нормализация и закалка в электролите беговых дорожек, наплавка почвозацепа вольфрамовым чугуном | |
| Коленчатый вал | Периодические нагрузки от давления газов и сил инерции движущихся масс, вызывающие пере-менные напряжения в элементах вала; трение шеек о заливку вкладышей подшипников | Уменьшение диаметра, оваль-ность и конусность шеек в результате изнашивания, прогиб или усталостный излом в результате несоосности или боль-шого износа коренных подшипников | Создание овальной формы, поверхностная закалка, азотирование, полирование коренных и шатунных шеек для повышения износостойкости, накатка роликами или обдувка дробью переходных поверхностей (для увеличения выносливости) | |
| Клапаны двигателя внутреннего сгорания | Динамические нагрузки от переменного давления газов и сил упругости пружины; омывание головок выпускных клапанов горячими газами, движущими с большими скоростями | Изнашивание и пригорание фаски тарелки клапана, изнашивание стержня, деформирование | Заполнение внутренней полости головки пустотелого выпускного клапана на 50 – 60 % металлическим натрием (для охлаждения клапана); наплавка фаски и головки выпускного клапана со стороны цилиндра твердым сплавом ВК3 или сормайтом (для повышения износостойкости и коррозионной стойкости); объемная закалка и отпуск | |
| Поршневое кольцо двигателя внутреннего сгорания | Нагрев от сопри-косновения с горячими газами; трение о внутреннюю поверхность гильзы при возвратнопосту-пательном движении | Изнашивание по наружным цилиндрической и торцевой поверхностям, снижение упругости, пригорание | Оптимизация формы, пористое хромирование одного или двух верхних компрессионных колец; электролитическое лужение или фосфатирование колец (для улучшения прирабатываемости и повышения коррозионной стойкости) | |
| Вкладыш шатунных и коренных подшипников коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания | Переменные по значению давления газов и давления от сил инерции поступательно движущихся и вращающихся масс | Изнашивание, усталостное выкрашивание или подплавление заливки | Оптимизация формы, покрытие рабочей поверхности оловом или припоем ПОС-18, виброраскатывание | |
Продолжение табл. 3.7
| Наименование детали | Характер работы | Основной вид повреждения при эксплуатации | Способ повышения долговечности | |
| Лопатки газовых турбин | Растяжение, изгиб и кручение профильной части и хвостовика под действием центробежных сил и давления газового потока; переменное напряжение от вибрационных нагрузок, термические напряжения, коррозионное и эрозионное действия газовой среды | Разрушение по профильной части пера или елочному профилю хвостовика, вызванное действием статических и переменных напряжений от термической усталости | Полирование профиля пера лопатки (корыта, спинки, кромок и радиусов); обкатка роликом, наклепывание легкими ударами поверхностного слоя хвостовика; алитирование или эмалирование поверхностных слоев для защиты от коррозии | |
| Зубья ковшей экскаваторов | Трение об абразивные части грунта, динамические нагрузки при ударах о грунт | Затупление режущей кромки в результате изнашивания | Закалка, наплавка твердого сплава (сормайта) | |
При этом решение проблемы повышения долговечности каждого конкретного изделия экономически выгодно решать комплексно - от проектирования и получения заготовки до ее финишной обработки и эксплуатации. А так как практически все разрушения начинаются с поверхности, то это привело к появлению нового учения об инженерии поверхности. Сущность этого учения заключается в разработке теории научно обоснованного определения формы рабочих поверхностей, их геометрических параметров (макроотклонения, волнистости, шероховатости и физико-химических свойств), обеспечивающих экономически целесообразную долговечность и безотказность деталей машин и их соединений, а также технологического создания таких поверхностей, их контроля, наследования и изменения при работе.
Так, научный подход к инженерии поверхности пленкообразующих барабанов и валков определяется необходимостью получения высококачественных полимерных пленок. Качество пленок регламентируется по толщине и малой однородной шероховатостью их поверхностей. В начале эксплуатации барабанов качество пленки зависит от исходного состояния их поверхностного слоя и процесса трения при контакте с расплавом и пленкой. В процессе эксплуатации на качество пленки наряду с перечисленными факторами все большее влияние будут оказывать износ и коррозия рабочих поверхностей барабана, причем не столько величина износа, сколько его неоднородность. Процесс трения, износа и коррозии определяется контактным взаимодействием поверхностных слоев барабана с полимером и окружающей средой.
Дата добавления: 2016-01-26; просмотров: 1726;