ЛЕКЦИ Я 6. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

надежности машин в процессе производства.
2. Физическая основа процессов упрочняющей технологии.
3.

Классификация технологических методов упрочнения деталей машин. Основные процессы упрочняющей технологии.
4. Повышение надежности сельскохозяйственной техники в процессе эксплуатации и при ремонте.
5. Цель и виды испытаний. Планы наблюдений
и планирование испытаний.

эксплуатации машин посредством конструкторских, технологических и эксплуатационных методов.
В процессе производства

техники эти задачи реализуются посредством конструкторских и технологических методов.

3

ее элементов. Очевидно, что более надежными будут объекты, имеющие принципиально

простые конструктивные схемы и решения.
2. Замена элементов, лимитирующих надежность машины, более надежными.
3. Выбор долговечных материалов деталей и рациональных их сочетаний в сопряжениях.
4. Обеспечение функциональной избыточности элементов машины путем повышения запасов прочности и эксплуатационных свойств деталей.

4

результате превышения предельно допустимых нагрузок. Очевидно, что увеличение запаса прочности

элементов машины является одним из путей повышения ее безотказности. Запас прочности может быть повышен увеличением размеров деталей или подбором материалов с более высокими пределами прочности и другими механическими характеристиками. Повышение запаса прочности деталей увеличением их размеров в современных условиях борьбы за понижение материалоемкости конструкций не перспективно. Более предпочтительно снижение загруженности деталей путем рационализации формы и параметров их рабочих поверхностей.

характерны такие методы, как защита поверхностей от запыления и загрязнения

и применение защитных покрытий. 6. Установка различных датчиков и автоматических контрольно-измерительных устройств, сигнализирующих об изменении технического состояния и о возникновении отказов основных элементов машины. Установка таких устройств позволяет предвидеть во многих случаях отказ того или иного элемента и своевременно принять меры для восстановления его работоспособности. Поэтому это требование к конструкции машин в перспективе превратится в мощное средство для решения проблем надежности.

6

обеспечивающей свободный доступ к наиболее ненадежным сборочным единицам. 8. Обеспечение благоприятных

условий работы деталей и смазки трущихся поверхностей.

7

условий смазки. Поэтому стремятся снижать температуру в узлах трения за

счет специальных систем охлаждения, (например цилиндры двигателя и др.). Условия смазки улучшают применением современных и высококачественных смазочных материалов с присадками, улучшением формы трущихся поверхностей и применением, где это возможно, смазки под давлением. Подачу смазки под давлением начинают применять при смазке наиболее ответственных деталей, которые переводят с консистентных смазок на жидкостную смазку.

надежности изделий и разрабатывающих рекомендации по повышению долговечности и безотказности

машин.
Выбор материалов, обладающих достаточной износостойкостью, является весьма сложной задачей, так как она зависит не только от свойств сопряженных материалов, но и от условий работы сопряжения, так как в одних условиях данная пара материалов будет износостойкой, в других – нет.

температуру рекристаллизации ниже средней температуры поверхности трения. Пластичный материал, не

наклепываясь при работе сопряжения, обладает положительным градиентом механических свойств по глубине. Такое сочетание металлов хорошо противостоит заеданию и обладает высокой надежностью;
- сочетать твердый материал с твердым. Такие трущиеся пары обладают высокой износостойкостью, вследствие малого взаимного внедрения их поверхностей. Эти пары требуют нанесения приработочных покрытий, для повышения их надежности в период приработки. Однако они требуют также высокой точности изготовления и сборки, жесткости конструкции и обеспечение хороших условий смазки;

условиях несовершенной смазки, так как подобные пары обладают легкой схватываемостью.

В тех случаях, когда этого невозможно избежать, необходимо, чтобы их твердость отличалась не меньше чем на 10 единиц по Бринелю;
- применение антифрикционных подшипниковых сплавов, которые должны иметь структуру, состоящую из твердых включений в пластичной матрице (типичный представитель – баббиты). Это обеспечивает хорошую прирабатываемость и высокую несущую способность;

11

и антифрикционные сплавы, обеспечивающие самосмазывание за счет капилляров, образовавшихся между

частицами;
- применять в качестве антифрикционных и фрикционных материалов пластические массы. В ряде случаев они повышают надежность и срок службы узлов, уменьшают массу, расход цветных металлов, снижают шум и вибрацию машин;
- использовать материалы, при работе которых на поверхностях трения образуются защитные окисные пленки (окислительное изнашивание) или пленки из структурных составляющих цветных металлов (избирательный перенос).

12

в виде следующих критериев:
1. Конструктивная законченность и достаточно легкая отделимость

агрегата машины (коробки передач, двигателя, заднего и переднего моста и т. д.). Выполнение этого требования позволяет более успешно решать вопросы организации агрегатного метода ремонта.
2. Обеспечение конструкторской и технологической доработанности агрегатов в отношении ресурса их деталей и узлов.

13

позволит значительно облегчить снабжение запчастями и организацию ремонта и эксплуатации

изделий в хозяйствах.
4. Обеспеченность быстро изнашивающиеся сопряжения машин легкосъемными деталями в виде втулок, колец, вкладышей и т.д. Эта особенность определяет возможность устранения отказов путем замены быстроизнашивающихся деталей.
5. Конструкция агрегатов и узлов машины должна обеспечивать достаточное удобство при производстве разборочно-сборочных работ.
6. Конструкция регулируемых сопряжений должна обеспечивать необходимые удобства для проведения регулировок и обеспечивать их стабильность.

14

оборудование, оснастка, заготовки, детали, изделия, средства контроля и испытаний, и

технологическая документация, операторы, контролеры и т. д.
Цель технологических методов – достижение в производстве показателей и параметров, заданных конструкторами при проектировании деталей, агрегатов и машин.

15

деталей.
С повышением точности изготовления деталей появляется возможность уменьшить начальные зазоры

в подвижных соединениях и более жестко регламентировать натяги в неподвижных соединениях, что значительно повышает долговечность таких соединений и машины в целом.

16

изнашивание, коррозия, статическая и динамическая прочность деталей машин. От исходной

шероховатости рабочих поверхностей зависит качество посадки как с зазором, так и с натягом. При значительной шероховатости срезаются микровыступы в процессе запрессовки и ослабевает неподвижная посадка. Повышенная шероховатость также противопоказана для приработки подвижных соединений, так как уменьшается площадь фактического контакта, повышается давление, нарушается режим жидкостной смазки и возникает опасность задиров. Однако и чрезмерно гладкая поверхность не всегда нужна, так как на ней не удерживается масляная пленка.
3. Обеспечение необходимых прочностных характеристик деталей.

17

деталей машин.
Физической основой упрочняющих технологий является целенаправленное изменение свойств поверхностного

слоя деталей посредством механического, термического, химического и электрического воздействия, в т.ч. и в их комбинации.
Упрочняющие технологии разделяются на:
Механические;
Термические;
Химико-термические;
Химические;
Нанесение гальванических и электрохимических покрытий.

18

твердость обработанной поверхности за счет образования упрочненного слоя глубиной 0,05-0,5

мм, кроме того образующиеся в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия 3-7 МПа положительно влияют на износ.
Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием. При поверхностном пластическом деформировании в результате операций накатки, дробеструйной обработки, чеканки и т.п. повышается усталостная прочность деталей, работающих при циклических нагрузках, в 1,5…2,0 раза увеличивается твердость рабочих поверхностей и сопротивляемость их изнашиванию и коррозии.

19

газом и кислородом, керосин-кислород. Охлаждение - вода, эмульсия, воздух;
- поверхностная

закалка с контактным нагревом током от понижающего трансформатора (сварочного). В контакте - тепло, охлаждение водой, эмульсией;
- ТВЧ-закалка - индуктор с охлаждением;
- закалка с нагревом в электролите (раствор кальцинированной соды подключают к «+», а деталь - к «-»);
- обработка рабочих поверхностей деталей лучом лазера. Обработанные таким образом рабочие поверхности отличаются повышенной прочностью и износостойкостью. При этом не наблюдается коробление деталей.

20

следующие:
- Цементация - насыщение углеродом поверхностного слоя малоуглеродистых (до 0,3%С)

сталей при нагревании в углеродистой среде до 900 С без доступа воздуха. Поверхность твердая, сердцевина мягкая. При этом всегда применяется закалка
- Азотирование стали - насыщение поверхностного слоя азотом при нагревании ее до 900 С в среде аммиака. Износостойкость увеличивается в 8 - 20 раз.

21

- низкотемпературное, 800-930С - высокотемпературное).
- Оксидирование - образуется искусственная оксидная

пленка, предупреждает заедание. Ведется в ваннах щелочных и кислых при t раствора 138...165 С.

до 90С) либо в струе. Пленка жаростойка до 600

С, хороша для приработки.
- Сульфидирование - обогащение слоев стальных изделий серой. Ведут в жидкой, твердой или газообразной среде при температуре от 150 С до 950 С. Ускоряется приработка, активизируется действие смазки.

прочностью, химической стойкостью. Хром мало изнашивается сам, почти не изнашивает

сопряженную с ним стальную или чугунную поверхность. Покрытие гладкое или пористое.
- Электролитическое никелирование. Применяется для повышения износостойкости. При трении без смазки износостойкость никелевого покрытия в 2-3 раза выше, чем у закаленной стали, но на 10-20 % ниже, чем хромированной поверхности.
- Серебрение. Для электропроводности и антикоррозии. Слабо сцепляется с основой.

24

машин при эксплуатации необходимы следующие мероприятия. 1. Качественная обкатка новых и

отремонтированных машин в хозяйстве. Ее необходимо проводить в соответствии с рекомендацией заводов-изготовителей или ремонтных предприятий. По завершении обкатки снимают ограничение мощности и проводят первое техническое обслуживание с заменой смазочных материалов в двигателе и агрегатах трансмиссии и ходовой части. 2. Организация технического обслуживания и создание для его проведения необходимой материальной базы. 3. Проведение периодических технических осмотров машин. 4. Соблюдение режимов работы машин.

25

материалов. 6. Контроль и обеспечение достаточной герметизации агрегатов и механизмов

машин. Например при подсосе 1% не фильтрованного воздуха интенсивность изнашивания верхних поршневых колец увеличивается в 4 раза. 7. Соблюдение установленных правил хранения машин. 8. Повышение уровня квалификации механизаторов.

26

машин относятся следующие. 1. Проведение предремонтного диагностирования в мастерских хозяйств для

определения необходимых ремонтных воздействий и разборки соответствующих агрегатов машин. 2. Обеспечение сохраняемости ремонтного фонда, поступающего на ремонтные предприятия. Достигается организацией складов и площадок, использованием специальных подставок и прокладок, антикоррозионных смазочных материалов и других средств. При неудовлетворительном хранении ремонтный фонд может быть превращен в металлолом.

пар. Для исключения повреждения деталей при разборке следует использовать съемники,

прессы, стенды и другие средства механизации. Для сохранения комплектов деталей применяют различные контейнеры. Нельзя разукомплектовывать блоки цилиндров и крышки подшипников коленчатого вала, шатуны и их крышки, пары зубчатых колес конечных и других передач.

деталей от различных загрязнений.
Удаление накипи, нагара, асфальтосмолистых и других

загрязнений отличается определенными трудностями и требует использования современного оборудования (например, ультразвукового), новых моющих средств, обеспечения соответствующих режимов очистки.
Только при высококачественной наружной очистке и промывке масляных каналов в блоке и коленчатом вале можно увеличить ресурс двигателя ЯМЗ на 30 %.
5. Контроль и дефектация деталей.

29

Методы испытаний». При этом хронометрируют работу машин, собирают полную информацию

о всех отказах и оценивают ремонтопригодность машины. Недостатком испытания машин на МИС является их относительная кратковременность, а главное – малое количество одновременно испытуемых машин одной марки.

30

встречаемые отказы, причины их появления в условиях эксплуатации. Разовое обследование

не позволяет получить достаточную информацию о надежности машин и служит вспомогательным методом сбора дополнительной информации. Преимущество этого метода – возможность в короткий срок собрать информацию об отказах одновременно большого количества машин.

31

наблюдение за большим количеством машин одной марки при эксплуатации их

в хозяйствах.
В процессе наблюдения машины в специальный журнал записывают исходные данные, условия работы и наработку машины нарастающим итогом и регистрируют все случаи простоя машины по техническим причинам.

называют генеральной совокупностью. Если число машин в партии велико, то

испытаниям подвергаются не все образцы, а некоторая их часть, называемая выборкой.

33

планов испытаний или наблюдений регламентированных ГОСТ 27.002–83. ГОСТ предусматривает 13

планов испытаний, из которых для испытания на надежность с.-х. техники чаще всего используются следующие четыре:
План испытаний NUN, согласно которому одновременно испытывают N объектов. Отказавшие во время испытаний объекты не восстанавливают (буква U) и не заменяют. Испытания прекращают при отказе последнего объекта.

34

во время испытаний объекты не восстанавливают (буква U) и не

заменяют. Испытания прекращают при истечении времени испытаний или наработки Т для каждого неотказавшего объекта.
План испытаний NUr, согласно которому одновременно испытывают N объектов. Отказавшиеся во время испытаний объекты не восстанавливают и не заменяют. Испытания прекращают, когда число отказавших объектов достигло r. При r = N имеем план NUN.

Отказавшие во время испытаний объекты заменяют новыми (буква R). Испытания

прекращают при истечении времени испытаний или наработки T для каждой из N позиций (каждый из N объектов занимает определенную позицию (стенд, испытательную площадку и т. д.), применительно к которой в дальнейшем исчисляется продолжительность испытаний Т независимо от замен объектов, отказавших на данной позиции).
При выборе плана испытаний необходимо ориентироваться на минимум средней продолжительности или стоимости испытаний. В отдельных случаях выбирают план испытаний, обеспечивающий достаточную точность.