Износ деталей сельскохозяйственных машин

Лекция №3. Износ деталей оборудования. Виды износа.

Износ – постепенная поверхностная разрушение материала с изменением геометрических форм и свойств поверхностных слоев деталей.

В зависимости от причин износ делится на 3 категории:

1. химический;
2. физический;

Нормальный износ – изменение размеров, происходящее в короткий срок из-за неправильного монтажа, эксплуатации и технического обслуживания.

Химический износ – заключается в образовании на поверхности деталей тончайших слоев окиси с последующим отшелушиванием этих слоев. Происходящие разрушения сопровождаются появлением ржавчины, разъедания метала.

Физический износ – причиной может быть:

— абразивное и механическое воздействие.

И при этом на деталях появляется:

— поверхность метала становится шероховатая.

Физический износ бывает:

— осповидный;
— усталостный;
— абразивный;

Тепловой износ – характеризуется возникновением и последующим разрушением молекулярных связей внутри металла. Возникает из-за повышенной или пониженной температуры.

Причины, влияющие на износ:

1. Качество материала деталей.

Как правило для большинства деталей износоустойчивость тем выше, чем тверже их поверхность, но не всегда степень твердости прямо пропорциональна износоустойчивости

Материалы, обладающие только большой твердостью имеют высокую износоустойчивость. Однако при этом возрастает вероятность появления рисок и отрывов частиц материала. Поэтому такие детали должны обладать высокой вязкостью, которая препятствуют отрыву частиц. Если две детали из однородных материалов испытывают трение, то следовательно с повышением коэффициента трения они быстро изнашиваются, следовательно более дорогие и трудно заменяемые детали нужно изготовлять из более твердого, качественного и дорогого материала, а более дешевые простые детали изготавливать из материала с низким коэффициентом трения.

2. Качество обработки поверхности детали.

Установлено три периода износа детали:

— начальный период приработки – характеризуется быстрым увеличением зазора подвижных соединений;
— период установившегося износа – наблюдается медленное, постепенное изнашивание;

— период быстрого, нарастающего износа – вызываемый значительным повышением зазоров и изменением геометрических форм деталей.

Для повышения срока службы деталей необходимо:

— сократить максимально первый период, путем очень точной и чистой обработки деталей;

— повысить максимально второй период;

— предотвратить третий период.

Слой смазки, вводимой между трущимися деталями попадая, заполняет все шероховатости и неровности и уменьшает трение и износ во много раз.

4. Скорость движения деталей и удельное давление.

На основании опытных данных установлено, что при нормальных удельных нагрузках и скоростях движения от 0,05 до 0,7 разрыва масляного слоя не происходит и деталь работает долго. Если повысить нагрузку, то износ детали возрастет многократно.

5. Нарушение жесткости в неподвижных деталях.

6. Нарушение посадок.

7. Нарушение взаиморасположения деталей в сопряжениях.

ИЗНОС МАШИН В НЕРАБОЧИЙ ПЕРИОД

ХРАНЕНИЕ МАШИН

1. ИЗНОС МАШИН В НЕРАБОЧИЙ ПЕРИОД

2. ВИДЫ И СПОСОБЫ ХРАНЕНИЯ МАШИН

3. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ХРАНЕНИЯ МАШИН

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ МАШИН ПРИ ХРАНЕНИИ

5. ПОРЯДОК ХРАНЕНИЯ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ, ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ НА СКЛАДАХ И ОБМЕННЫХ ПУНКТАХ

6. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСЕРВАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

ИЗНОС МАШИН В НЕРАБОЧИЙ ПЕРИОД

Характерной особенностью эксплуатации машинно-тракторного парка является сезонность ис­пользования машин, постоянное воздействие на них разрушающих атмосферных факторов и агрессивных сред (удобрения, ядохимикаты и др.). Большинство сельскохозяйственных машин используется в течение года от 10. 15 до 55. 60 дней, а остальное время не работают и подлежат хранению. При длительном хра­нении изменяются размеры и качество материала дета­лей вследствие коррозии, структурных превращений и остаточных деформаций от собственной массы машин.

Кор­розия металлов — это самопроизвольное их разруше­ние вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. По характеру разрушения поверхности или объема металла различа­ют сплошную, местную и избирательную коррозии.

Сплошная коррозия— наименее опасна, так как матери­ал незначительно теряет свои рабочие свойства.

Мест­ная коррозия— характеризуется разрушением отдельных участков поверхности и гораздо опаснее сплошной. К этому виду относятся пятна, язвы, точечная коррозия (питтинг), а также подповерхностная, межкристаллитная и транскристаллитная коррозия.

Пятна — появляются в результате разрушения от­дельных участков поверхности металла на сравнитель­но небольшую глубину.

Язвы — это более глубокие разрушения, проника­ющие в слой металла (например, коррозия стали в грунте).

Точечная коррозия — (питтинг) связана с образованием точечных поражений, перерастающих в сквозные (например, коррозия нержавеющей стали в минеральных удобрениях).

Подповерхностная коррозия — начинается с поверхности, когда защитные покрытия (пленки, лаки и т. п.) разрушены на’ отдельных участках. Продукты коррозии оказываются сосредоточенными внутри метал­ла. Обнаружить начало такого разрушения можно только при микроскопическом обследовании. Подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание и расслоение металла.

Межкристаллитная — один из наиболее опасных видов местной коррозии, она не разрушает зерна металла, а продвигается вглубь по их менее стойким границам.

Транскристаллитная — коррозия, рассекаю­щая металл трещиной непосредственно через зерна. При этих видах коррозии конструкции не изменяют внешнего вида, однако металл быстро теряет прочность и пластичность.

Избирательная коррозия— носит специфический ха­рактер. Ей подвержены сплавы, содержащие несколько структурных составляющих.

По типу агрессивных сред, в которых протекает про­цесс разрушения металла, коррозия может быть атмо­сферной, газовой, жидкостной, подземной (в почвах и грунтах) и биологической.

На сельскохозяйственные машины во время работы и хранения воздействуют атмосфера, почва, ядохими­каты, органические и минеральные удобрения. Так, на машины для защиты растений и для внесения жидких удобрений влияет жидкостная и атмосферная коррозия. Почвообрабатывающие машины подвергаются абразив­ному и коррозионному изнашиванию. При этом потери металла в год составляют 1,2. 1,4% общего количества активной части металла, используемого в земледелии.

Почвенная коррозия — на машины может воздейство­вать и в нерабочий период, если рабочие органы и другие детали не очищены от почвы и пожнивных ос­татков или хранятся на земле. Поскольку продолжи­тельность хранения сельскохозяйственных агрегатов в несколько раз превышает длительность их использо­вания, то и коррозионные разрушения металлов за время хранения машин, особенно если не соблюдаются правила консервации, могут достигнуть большей вели­чины, чем в период их работы.

Скорость процесса коррозии зависит от агрессив­ности среды, продолжительности ее воздействия, темпе­ратуры воздуха, состояния поверхности металла (соста­ва и структуры защитной пленки), химического состава металла и наличия механических напряжений, особен­ностей конструкции (наличие сварных швов, болтовых и заклепочных соединений, сочетание отдельных эле­ментов, образующих полости или щели, в которых кон­денсируется влага).

На долговечность многих деталей сельскохозяйст­венных машин решающее влияние оказывает не общее коррозионное поражение, а глубина питтинга.

Глубина питтинга, возникающего на незащищенных изделиях, хранящихся в закрытом помещении, состав­ляет 0,015 мм в год и практически не влияет на их долговечность. Глубина же коррозионных поражений изделий из стали, хранящихся на открытой площадке, в три раза, а на поверхности почвы в 14. 15 раз боль­ше.

Атмосферная коррозия деталей сельскохозяйственных машин может увеличиться в 10 раз и более при нали­чии агрессивных сред — минеральных и органических удобрений, ядохимикатов, почвы. Частицы загрязне­ний, оставшиеся после очистки машин, при наличии влаги являются химически активными и ускоряют про­цессы коррозии.

Самые глубокие питтинги образуются при коррозии деталей в нитрофоске и медном купоросе. Из органи­ческих удобрений наиболее коррозионно активны торфонавозощелочной и торфожижевой компосты, наиме­нее— экскременты коров и навоз на их основе, а так­же низинный и верховой торф.

Коррозионные поражения деталей сельскохозяйст­венных машин во время хранения. Незаконсервированные поверхности рабочих органов плугов, сеялок, куль­тиваторов, дисковых борон и других сельскохозяйствен­ных машин в период хранения окисляются и покрыва­ются ржавчиной. Загрязнения на деталях увеличивают коррозию, так как в сочетании с влагой они могут соз­давать активную электрохимическую среду, вызываю­щую интенсивные процессы коррозии. В первую очередь коррозия поражает незащищенные поверхности. В одних случаях она появляется из-за разрушения за­щитной пленки краски (при транспортировке, работе ит. п.), в других — из-за нарушения правил хранения.

Нижние части сельскохозяйственных машин (сошники, опорные катки, ходовые колеса и др.), изготовлен­ные из простых углеродистых конструкционных и мало­легированных сталей, в отличие от деталей, удаленных от почвы и не имеющих контакта с ней, корродируют интенсивнее. Глубина поражения некоторых деталей достигает недопустимо больших размеров. Так, если оси, семенные ящики, защитные кожухи, рамы за год поражаются на глубину 0,02. 0,07 мм, то детали рабочих органов и опорных частей, соприкасающихся с поч­вой, — на глубину 0,42. 0,44 мм.

Коррозия наиболее опасна для сборочных единиц, работающих при циклических или ударных нагрузках (пружины, пружинные лапы культиваторов, оси, валы и т. д.). Срок службы деталей из-за усталостных разру­шений на практике очень часто сокращается на 40. . 60%. При анализе изломов, деталей (лап культивато­ра, валов и т. д.) установлено, что началом многих разрушений послужили язвы и питтинг от коррозии.

Старение и другие виды разрушений.Под действи­ем солнечного света (солнечной радиации), кислорода и озона воздуха, а также атмосферных осадков, резких перепадов температуры и механических воздействий детали и сборочные единицы машин, изготовленные изрезины и резинотекстиля, полимерные материалы и ла­кокрасочные покрытия подвергаются процессу старе­ния, то есть разрушению.

Старение — изменение физико-химических свойств материалов в процессе их эксплуатации с течени­ем времени; оно обусловлено процессами деструк­ции, то есть распадом основных цепей макромолекул.

На различных стадиях старения полимерных и резинотекстильных материалов изменяются их свойства: теряется масса, снижается эластичность, уменьшается сопротивление на удар, сжатие и изгиб, повышается твердость, изменяется внешний вид (выцветание, рас­трескивание). При совместном воздействии озона и солнечных лучей резина разрушается наиболее интен­сивно. Неблагоприятное влияние также оказывают по­павшие на детали, изготовленные из резинотекстиля, топливно-смазочные материалы, которые вызывают раз­бухание и размягчение резины. Этим и объясняется быстрый выход из строя не подготовленных к хранению . резиновых шин, прорезиненных ремней, гидрошлангов и других деталей. Из-за нарушения правил хранения срок службы пневматических шин может снижаться в среднем на 10. 15% в год.

Детали из прорезиненной ткани, дерева, текстиля и кожи при повышенной влажности воздуха покрываются плесенью, поражаются микроорганизмами, растрескива­ются, теряют прочность. Основная причина разрушения древесины — гниение.

Текстильные материалы весьма гигроскопичны. По­глощая воду, они изменяют многие механические и физические свойства: плотность, размеры, прочность и т. д.

Вредное и даже разрушающее действие оказывают на неработающие машины и их сборочные единицы длительные статические нагрузки. Напри­мер, крупногабаритные сборочные единицы и агрегаты машин (жатки, подборщики, рамы), не установленные в горизонтальное положение на подставки или стоящие на неровных площадках, подвергаются деформациям (изгибам, перекосам), которые усиливаются под действием скопившейся на них снежной массы. Именно по­этому в некоторых случаях наблюдается деформация рам и платформ жаток, пальцевых брусьев режущего аппарата и др. Статические нагрузки испытывают так­же различные пружинные и регулировочные механиз­мы и сборочные единицы машин. Если на период дли­тельного хранения пружины не ослабить, то они поте­ряют свою упругость.

Таким образом правильное хранение машин имеет исключительно важное значение. Оно позволяет сни­зить разрушающее действие атмосферных осадков и агрессивных сред, увеличивает срок службы машин, снижает затраты на техническое обслуживание и ремонт, способствует повышению производительности и безотказной работы машин.

Организация хранения сельскохозяйственной техни­ки включает вопросы создания и совершенствования производственной базы хранения, специализированной службы машинных дворов, обеспечения хозяйств техно логическим оборудованием, консервационными матери­алами, а также внедрением на машинных дворах про­грессивных форм организации и оплаты труда.

Износ, списание и утилизация сельскохозяйственной техники: опыт комплексного исследования

Методы исследования износа техники, документальное оформление списания техники, проблемы утилизации. Три стадии изменения технического состояния сельскохозяйственной техники. Процесс формирования выходных параметров машины. Износ систем и агрегатов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Износ, списание и утилизация сельскохозяйственной техники: опыт комплексного исследования

Черноиванов Александр Геннадьевич

Шапиро Евгений Александрович

Представлены: теоретические основы износа, списания и утилизации сельскохозяйственной техники. Рассмотрены, прежде всего, методы исследования износа техники, документальное оформление списания техники, проблемы утилизации техники

In the article, we have presented the theoretical foundations of wear, cancellation and disposal of agricultural machinery. We have also considered the methods of wear equipment, documentation cancellation technology and the problem of utilization of technology

Ключевые слова: износ, методы исследования, списание, документальное оформление, утилизация, проблемы, перспективы

Keywords: depreciation, research methods, cancellation, documentation, utilization, problems and prospects

В настоящей статье предпринята попытка осуществить комплексное исследование — соединить в последовательных характеристиках три ступени жизненного цикла машины, три стадии изменения технического состояния сельскохозяйственной техники. В ней ставится задача попытаться осмыслить процесс изменения технического состояния сельскохозяйственной техники в «одном ключе», отталкиваясь от закономерностей износа, первичных сведений, определяющих срок службы машины, потом — документальное оформление списания техники и, наконец, проблемы утилизации машин.

Износ сельскохозяйственной техники

Специфика исследований износа техники. За последнее время выполнено большое число исследований, проведенных в эксплуатационных условиях и при стендовых испытаниях, по изучению износа различных машин и их механизмов. При этом, как правило, выявлялись и исследовались те узлы трения, которые оказывают наибольшее влияние на работоспособность машины и являются специфичными для данной конструкции, изучались факторы, определяющие интенсивность изнашивания, разрабатывались мероприятия по повышению износостойкости основных сопряжений машины. В ряде случаев выявлялись аналитические связи между износом сопряжений и выходными параметрами машины. Любая машина всегда имеет обширную номенклатуру узлов, работающих в различных условиях и по-разному влияющих на ее выходные параметры. Однотипные и стандартные узлы часто применяются в различных машинах, и особенности машин могут и не оказывать решающего влияния на их работоспособность. Однако в большинстве случаев необходимо исследовать износостойкость машины в целом, не ограничиваясь исследованием износа ее отдельных элементов и узлов. Обычно изучение износа всей машины или ее систем позволяет получить информацию о влиянии на ее работоспособность таких взаимосвязей, которые трудно учесть при изолированном или безотносительном к машине изучении износа узлов трения. При исследовании износа всей машины необходимо [2]:

1) оценить процесс формирования выходных параметров машины при износе отдельных элементов;

2) выявить роль, которую играют отдельные узлы трения, и выделить главные сопряжения;

3) установить связь износа одних элементов с работоспособностью других;

4) оценить влияние условий эксплуатации на характер и интенсивность изнашивания.

Исследование и анализ износа машины в целом являются завершающим этапом для построения модели ее надежности.

Приведем примеры и краткую характеристику специфики исследования износа различных машин.

Износ транспортных машин. Допустимая степень износа транспортных машин связана, в первую очередь, с требованиями безопасности. Кроме того, износ влияет на параметрическую надежность машины, так как при этом снижаются скорость, тяговое усилие, КПД, маневренность, управляемость и другие характеристики машины.

Характерным для всех транспортных машин является взаимосвязь износа с динамическими параметрами машины. Нередко поломки элементов машины связаны с износом ее механизмов, так как в результате износа возрастают динамические нагрузки. Стремление к высоким скоростям и нагрузкам современных транспортных машин приводит к жестким требованиям в отношении износа основных элементов, влияющих на эти показатели и определяющих безопасность движения. Существенно, также, влияние окружающей среды — запыленности и влаги воздуха, наличия агрессивных сред, возможности столкновения с препятствиями, качества дорог. Кроме того, из-за сильной изменчивости режимов работы для транспортных машин характерен широкий диапазон силовых и температурных нагрузок.

Обычно основное влияние на работоспособность транспортных машин оказывают ходовая часть, двигатель, система и механизмы управления. Часто износ двигателей изучается отдельно, поскольку он представляет собой самостоятельный агрегат, который изготовляется на специальных заводах.

Для ремонта и технического обслуживания транспортных машин характерна периодичность, которая зависит от заранее заданной длительности непрерывной работы (длительность рейса) или целесообразного периода непрерывной эксплуатации.

Износ сельскохозяйственных машин, работающих в условиях абразивной среды. Такие сельскохозяйственные машины, как плуги, культиваторы, бороны и др. работают в контакте со средой, обладающей абразивными свойствами. Исследования износа этих машин показали чрезвычайную его интенсивность и ярко выраженный абразивный характер. При этом состав среды (почвы) оказывает существенное влияние как на скорость изнашивания, так и на методы повышения износостойкости пар трения. Например, исследование изнашивающей способности почв показало, что она зависит от состава (определяющее значение имеет наличие в фракционном составе кварцевых частиц) и от влажности. Например, затупление лемеха плуга при обработке легких почв, но при малой их влажности может быть не меньше, чем более тяжелых, но с высокой влажностью.

У машин рассматриваемой группы особенно подвержены износу незащищенные элементы и находящиеся в непосредственном контакте со средой — лемеха плугов, ковши экскаваторов, гусеничные механизмы тракторов и др. Кроме того, при сильной засоренности среды абразивные частицы проникают, как правило, во все основные узлы трения, засоряют смазку, изнашивают уплотнения и приводят к потере машиной работоспособности. Для этих машин характерно расходование большого числа запасных деталей для замены износившихся в процессе эксплуатации.

Износ систем и агрегатов. Во многих сложных машинах можно выделить отдельные системы и агрегаты, работоспособность которых в основном зависит от их износа и в меньшей степени от влияния других узлов и механизмов машины. Износ таких систем и агрегатов и его влияние на выходные параметры целесообразно изучать самостоятельно, но учитывать при этом воздействия на данную систему других агрегатов машины, которые для нее играют роль окружающей среды. Взаимодействие и влияние износа отдельных пар трения рассматривается в пределах данной системы или агрегата. Примером таких узлов могут служить гидравлические системы и агрегаты машин. Износ элементов гидросистемы — насосов, распределительных пар, уплотнений, силовых цилиндров, поршней — непосредственно сказывается на выходных параметрах системы — точности передачи движения или управляющего воздействия, КПД, передаваемых нагрузках и др. Износ других элементов машины скажется в основном на силовых и тепловых нагрузках в гидросистеме, но не повлияет на изменение ее внутреннего состояния. Целесообразно также самостоятельно изучать износ пневматических систем, систем управления, систем подачи топлива, смазки, охлаждения, тормозных систем и др. Сказанное можно отнести и ко многим агрегатам машины — двигателю и его системам, приводным коробкам передач, механизмам загрузки и подачи заготовок или сырья в машину и др. Для многих машин, например, применительно к автомобилям, автотракторным двигателям, необходимо самостоятельное изучение работоспособности двигателей и силовых установок. Так, исследование износа двигателей грузовых автомашин показало, что основной причиной потери работоспособности (дымление двигателя, возрастание динамических нагрузок, перерасход масла, снижение КПД) является износ шатунно-кривошипной группы. Исследование износа сопряжений цилиндр — поршневое кольцо, головка шатуна — поршневой палец, шатунных и коренных подшипников и шеек коленчатого вала позволяет установить степень их влияния на работоспособность двигателя и назначить предельно допустимые износы. При рассмотрении износа машин и их систем необходимо не только определить износ основных узлов трения и механизмов, но и найти зависимости, оценивающие влияние этого износа на выходные параметры изделия, рассмотреть схему формирования показателей надежности в соответствии с общим методическим подходом. Это даст основу для расчета и прогнозирования надежности сложных систем с учетом их износа. износ утилизация агрегат

Интегральные методы определения износа. В настоящее время существует большое количество методов для определения износа деталей машин. Диапазон применения методов обуславливается точностью и затратой времени на их выполнение. В общем случае методы измерения износов машин можно условно разделить на три класса: интегральные, дифференциальные и диагностические [4, 5].

Интегральный метод измерения износов охватывает положения по оценке суммарного износа, т.е. по изменению массы и объема образца, зазора сопряжений. К интегральному методу можно отнести определение продуктов износа в смазке с помощью химического, спектрального, нейтронно-активационного анализов, магнитной проницаемости, электропроводности, радиоактивных изотопов и других физико-химических способов. Интегральный метод позволяет суммарно оценить износ трущихся пар.

Дифференциальные методы. Дифференциальный метод определяет износ конкретной пары трения или ее составляющей. К указанному методу относятся: микрометрирование с помощью различных микрометрических приборов и профилографов, метод искусственных баз (метод отпечатков, лунок, слепков), метод поверхностной активации, вставок.

В последнее время для определения износов широкое распространение получил диагностический метод, основанный на определении коэффициента трения, утечек или расхода жидкостей и газов, изменения температуры и радиационного потока.

Метод анализа продуктов износа в рабочих маслах основан на следующем. Продукты износа деталей представляют собой мельчайшие металлические частицы, в большинстве своем находящиеся в масле во взвешенном состоянии. Для анализа отбирается проба масла, которая сжигается, и в золе при помощи химического, полярографического, нейтронно-активационного или спектрального анализа определяют содержание металлов. Наиболее перспективными являются методы, позволяющие без сжигания масла установить в пробе концентрацию продуктов износа.

Значительно расширились возможности метода анализов работавших масел при использовании квантометров, приспособленных для автоматической расшифровки спектрограмм, а также в случае применения вставок — «свидетелей» износа, вмонтированных в работающие детали из материалов, которые не используются для данных машин, но износостойкость которых равна нормативному значению износа.

За период между двумя последовательными отборами проб учитываются общее количество масла в картере машины, его потеря и количество доливаемого масла. Точное определение количества продуктов износа осложняется тем, что крупные частицы оседают на стенках масляных картеров, радиаторов, неравномерно накапливаются в фильтрах. Точность определения ферромагнитных продуктов износа с помощью этого метода составляет 3-10 %.

Метод микрометрирования основан на измерении при помощи микрометрических приборов размеров детали до и после работы. По разности измерений судят о линейном износе в разных местах поверхности трения. Измерительные индикаторы снабжаются контактными и бесконтактными датчиками. Основной недостаток этого метода заключается в том, что изменение размера может быть следствием не только изнашивания поверхности, но и результатом деформации детали. Так, в результате 750-часовых испытаний двигателя ГАЗ-31 (обмер осуществлялся с помощью стандартного микрометрического оборудования) было проведено 320 измерений диаметров гильз цилиндров в четырех плоскостях и десяти поясах. В 137 случаях обнаружено увеличение диаметра, в 97 — уменьшение и в 86 — прежние значения его; 15-20 % погрешностей при обмере деталей обусловлено влиянием температуры окружающей среды, измерительного инструмента, детали.

Метод радиоактивных изотопов заключается в том, что в трущуюся деталь вводят радиоактивный изотоп. При работе пары трения вместе с продуктами износа в масло будет попадать пропорциональное им количество атомов радиоактивного изотопа. По интенсивности их излучения в пробе масла можно судить о количестве металла, попавшего в масло за данный период времени. Свойства вводимого изотопа должны быть таковы, чтобы он равномерно распределялся в металле детали. Наведение радиоактивности в уже готовые детали возможно путем их облучения в ядерном реакторе. Метод радиоактивных изотопов позволяет определить износ конкретной детали и имеет высокую чувствительность. Однако при его использовании требуется сложная специальная подготовка образцов исследуемых деталей, наличие дорогостоящей аппаратуры для измерения интенсивности излучения, соблюдение строгих мер безопасности работы.

Метод поверхностной активации является разновидностью метода радиоактивных изотопов. В данном случае активированию подвергается лишь участок поверхности трения и с помощью счетчика отмечается изменение интенсивности излучения этого участка, происходящее по мере изнашивания поверхности. Метод поверхностной активации может быть использован при изучении сухого трения или в условиях ограниченной смазки. Счетчик, отмечающий изменение интенсивности излучения, может быть отдален от наблюдаемого активированного участка металлической стенкой, что позволяет вести отсчет без разборки узла трения.

Недостатком этого метода является необходимость учета снижения интенсивности излучения не только из-за износа, но и в результате радиоактивного распада изотопов во времени. Вышеописанный метод не позволяет выявить распределение износа по поверхности трения. Для активирования поверхности применяется циклотрон.

Метод искусственных баз состоит в том, что на поверхности выдавливают или вырезают углубление строго определенной формы. Наблюдая за изменением размера отпечатка, соотношение которого с глубиной заранее известно, можно установить местный линейный износ.

Недостаток метода при вдавливании индикатора заключается в том, что по сторонам отпечатка образуется местное выпучивание, нарушающее начальную шероховатость и требующее зачистки поверхности. Метод вырезанных лунок лишен этого недостатка, однако, от трудоемкий и требует многократной разборки и сборки узла трения, что из-за приработочных износов искажает истинную картину изнашиваемости исследуемой детали.

Диагностические методы определения износа. К диагностическим методам относится теплорадиационный метод определения технического состояния узлов трения.

В процессе работы пары трения происходит трансформация внешней механической работы в энергию внутренних процессов. При этом изменяются свойства поверхностных слоев материалов, увеличивается сопротивление деформации, изменяется электрическое сопротивление, интенсифицируются химические процессы, образуется теплота и т.п.

Работа, выполняемая узлом трения (А), а в общем случае и машиной в целом, будет расходоваться на образование энергии теплоты (Ет) и механической энергии рассеяния ():

Значение Ет в общем балансе энергетических затрат в адаптированном состоянии составляет 84-90 % и в зависимости от интенсивности Е (ухудшения условий адаптации) может значительно трансформироваться в пределах 10-15 %. Таким образом, проявление адаптированности состояния узла трения к внешним факторам (величина зазора, нагрузка, скорость) будет характеризоваться величиной направленного движения элементарных частиц, излучаемых трущимися телами как результат протекающих тепловых процессов.

На использовании теплорадиационного излучения основана методика определения технического состояния узла трения и закономерности, обуславливающие влияние режимов работы на изнашиваемость и долговечность сочленений.

Для точных количественных и бесконтактных измерений температур деталей в процессе работы применяется прибор, называемый радиометром (рис. 1). Тепловое излучение (поток) с исследуемой поверхности фиксируется оптической системой 7 на приемник излучения 4. Интенсивность падающего излучения измеряется путем сравнения с излучением внутреннего эталонного источника 2.

Рисунок 1 — Схема радиометра:

1 — оптическая система; 2 — эталонный источник; 3 — зеркало; 4 — приемник излучения; 5 — электродвигатель; 6 — модулятор; 7 — генератор; 8 — усилитель; 9 — синхронный выпрямитель

Для этой цели приемник (болометр) при наличии модулятора 6 попеременно облучается то со стороны измеряемой поверхности, то со стороны эталонного источника. В тот момент, когда болометр перекрывается сектором модулятора, излучение эталонного источника, отразившись от зеркала 3 и тыльной стороны модулятора, попадает на болометр. Диск 6 при вращении перекрывает сигнальную лампочку, облучающую фотодиод в генераторе опорных напряжений 7. Синхронизирующие импульсы от генератора опорных напряжений управляют переключателем синхронного выпрямителя 9.

Чувствительность разработанного радиометра для дистанционной температурной диагностики равна 10_14 — 10_15 Вт/м 2, что позволяет регистрировать температуры в широком диапазоне с высокой точностью. Инерционность прибора составляет 0,016 с. Для наводки радиометра на измеряемую поверхность служит визир.

Возможности использования теплорадиационного излучения при определении состояния узлов машин и механизмов обладают рядом преимуществ перед контактными методами, главным из которых является возможность дистанционного контроля. Так как в механическом контакте приемника и излучателя нет необходимости, сразу исключается большинство нежелательных путей, по которым возможно их взаимодействие. В результате этого устраняется опасность механических повреждений тонких или хрупких материалов, что особенно важно для движущихся объектов или поверхностей пары трения, которые практически не контролируются контактными методами.

В оценочной практике используются, в основном, четыре косвенных метода измерения физического износа техники [3, 4, 5]:

_ метод укрупненной оценки технического состояния объекта;

_ метод срока жизни объекта;

_ метод прямого денежного измерения;

_ метод доходности функционирования объекта.

Рассмотрим более подробно метод укрупненной оценки технического состояния или метод экспертной оценки.

Сущность метода заключается в том, что эксперты (оценщики) изучают техническое состояние техники, делают выводы и сравнивают это состояние с данными специальной оценочной шкалы, которая разрабатывается оценщиком самостоятельно с учетом практики его работы либо является нормативным документом оценочной фирмы. Примером может послужить специальная оценочная шкала (табл. 1).

Метод срока жизни технических объектов. В процессе эксплуатации машины, оборудование, транспортные средства неоднократно подвергаются ремонту: какие-то их части заменяются, другие ремонтируются. В результате возраст отдельных элементов оцениваемого объекта получается различным. В этой ситуации оценщик определяет средневзвешенный возраст оцениваемого объекта на основе возраста обновленных элементов технического объекта, который принято называть эффективным возрастом.

Метод прямого денежного измерения. Сущность метода заключается в том, что подсчитывается сумма затрат на замену отдельных элементов техники (в денежном выражении), которая бы потребовалась для устранения износа. Затем эта сумма соотносится со стоимостью нового объекта (аналогичного).