ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 31
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Износ оборудования. Виды износа?
Работа любого производственного оборудования сопровождается естественными процессами ухудшения его эксплуатационных характеристик, изменением свойств деталей и узлов. Однако, накапливаясь, они могут привести к серьезным поломкам или полной остановке машин.
Износом (старением) называют постепенное снижение эксплуатационных характеристик изделий, узлов или оборудования в целом в результате изменения форм, размеров или физико-химических свойств деталей.
Негативные изменения носят накопительный характер. С увеличением продолжительности работы деталей их износ возрастает непрерывно, но с различной интенсивностью. Так, например, в процессе приработки поверхностей их износ, как правило, растет быстро. После приработки он замедляется, но затем вновь растет, достигая предельных значений. Дальнейшая эксплуатация деталей недопустима во избежание их полного разрушения.
Ускоряют старение трение, статические, импульсные или периодические механические нагрузки, экстремальные температурные режимы.
В зависимости от характера внешних воздействий на материалы изделия различают следующие виды износа:
-
Абразивный -
Фреттинговый -
Коррозионный -
Окислительный -
Тепловой -
Кавитационный -
Усталостный
Абразивный износ
Заключается в разрушении поверхностного слоя детали в ходе контакта с твердыми частицами различной природы.
Такой вид износа характерен для механизмов, работающих в условиях повышенной запыленности: горного оборудования, транспорта, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин, оборудования, используемого при строительстве и производстве стройматериалов.
дной из разновидностей абразивного старения является газоабразивный износ. Он отличается способом перемещения твердых абразивных частиц – в газовом потоке. В результате материал поверхности крошится, срезается или иным образом деформируется.
Газоабразивный износ характерен для пневмопроводов, лопастей вентиляторов и насосов для перекачки загрязненных газов, узлов доменных установок, компонентов твердотопливных турбореактивных двигателей.
Зачастую газоабразивное воздействие усугубляется высокими температурами и плазменными потоками.
В том случае, если роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости, следут говорить о гидроабразивном износе. Его разрушительному воздействию подвержены гидротранспортные системы, узлы турбин ГЭС, компоненты намывочного оборудования, различная горная техника.
Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.
Фреттинговый износ
Фреттинг – это явление микроразрушения деталей, которые тесно контактируют друг с другом в условиях вибраций малой амплитуды (от сотых долей микрона). Такой тип износа характерен для заклепок, резьбовых и шлицевых соединений, шпонок и штифтов, соединяющих детали механизмов.
По мере нарастания фреттингового старения и отслоения частичек металла последние выступают в роли абразива, усугубляющего процесс износа.
Адгезионный износ
При продолжительном трении, сопровождающемся пластическими деформациями контактирующих поверхностей, периодическое сближение участков позволяет силам межатомного взаимодействия проявить себя. Иными словами, начинается взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой.
Неоднократное возникновение и прерывание адгезионных связей приводит к отделению поверхностных зон от деталей. Адгезионному старению подвержены высоконагруженные пары трения: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.
Противостоять фреттинговому и адгезионному износу можно, применяя для пар трения специальные «сухие смазки», которые образуют на поверхностях нелипкий защитный слой. Он разделяет сопряженные основы, предупреждая их контакт, образование задиров и схватываний.
Технологию сухой смазки давно взяли на вооружение зарубежные производители смазочных материалов. В России она обрела популярность сравнительно недавно – c появлением конкурентоспособных отечественных покрытий MODENGY
Данные покрытия состоят из связующей смолы, растворителя, высокодисперсных частиц твердых смазок и функциональных добавок.
На поверхностях деталей они формируют тонкий композиционный слой с высокими защитными и смазочными свойствами. Он уменьшает и стабилизирует трение, предупреждает коррозию металла, препятствует налипанию абразивов.
Твердые смазочные частицы заполняют впадины микронеровностей поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.
Благодаря высокому сопротивлению сжатию и малому сопротивлению сдвигу коэффициент сухого трения достигает значений в несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.
Коррозионный износ
Коррозией называется процесс (или результат процесса) разрушения металлов при их химическом, электрохимическом или биологическом взаимодействии с окружающей средой.
Данный вид износа сопровождает эксплуатацию деталей из черных металлов (в основном, из стали), ускоряется с увеличением влажности и агрессивности внешних условий.
Коррозия может возникать и на таких металлах как медь и алюминий, однако в этом случае она не вызывает износа, а приводит к снижению электрической проводимости (что активизирует окислительный процесс и способствует развитию электроэрозии).
Окислительный износ
В результате взаимодействия материала с кислородом или окисляющей окружающей средой на поверхностях трения образуются защитные пленки. Процесс появления и разрушения этих пленок постоянно повторяется, сопровождается нормальными или повышенными температурами, проходит в отсутствие смазочного материала или при его недостаточном количестве.
Тепловой износ
Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или изменении свойств его глубинных слоев под воздействием нагрева элементов конструкции до температуры пластичности.
Данный вид износа характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки и др. агрегатов.
Кавитационный износ
Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к тому, что в зоне относительного разрежения возникают пузырьки газа, которые в дальнейшем подвергаются взрывному схлопыванию с образование ударной волны.
Эта волна является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут агрессивные рабочие среды с абразивными взвесями.
Виды износа
Износ деталей машин зависит от:
-
условий трения -
свойств материалов -
конструкции
Износ можно рассматривать как механический процесс, осложнённый действием физических и химических факторов, вызывающих снижение прочности микрообъёмов поверхностного слоя.
По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой различают износ:
-
абразивный (закреплённым или незакреплённым абразивом, газоабразивный, гидроабразивный) -
кавитационный -
адгезионный -
окислительный -
тепловой -
усталостный
Абразивный
Абразивный износ вала
Сущность абразивного износа заключается в разрушении металла твердыми зернами абразива при пластическом деформировании и микрорезании трущихся поверхностей. Абразивный износ является ведущим для машин и оборудования горно-рудного производства, строительной, дорожной, почвообрабатывающей техники, инструмента производства кирпича, бетона и других строительных материалов.
Газоабразивный
Вызывается механическим действием твердых частиц, перемещаемых потоком газа. В этом случае разрушение металла происходит в результате срезания, выкрашивания, выбивания и многократного пластического деформирования его поверхностных микрообъёмов. Этому виду износа подвержены детали трасс пневмотранспорта, лопатки пылевых вентиляторов и насосов, клапаны, корпусы и чаши загрузочных устройств доменных печей, сопла реактивных двигателей, работающих на твердом топливе и т. д.
Гидроабразивный
Гидроабразивный износ во многом сходен с газоабразивным, но носителем абразивных частиц является не газ, а жидкость. Гидроабразивному износу подвергаются рабочие колеса и улитки земснарядов и песковых насосов, лопасти и камеры гидротурбин, работающие на реках, несущих большое количество абразивных частиц, а также пульпопроводы гидротранспорта.
Кавитационный
Кавитационый износ гребного винта
Этот вид износа заключается в разрушении поверхности металла под действием ударов газовых пузырьков, образующихся в обтекающем изделие высокоскоростном потоке жидкости при перепадах давления. Кавитации подвержены гребные винты, лопасти и камеры проточного тракта гидротурбин, рабочие колеса и камеры различных гидромашин. Наличие коррозионной среды и абразивных частиц ускоряет процесс кавитационного изнашивания.
Адгезионный
Адгезионный износ при трении двух металлических поверхностей под нагрузкой происходит в условиях пластической деформации металла в точках контакта. Развитие деформации сопровождается сближением поверхностей вплоть до активизации сил сцепления между атомами контактирующих металлов и возникновением адгезии на ограниченных участках. Многократное повторение адгезионных связей с последующим их разрушением и отделением частиц металла составляет сущность адгезионного изнашивания. Этот вид износа происходит в подшипниках скольжения (коленчатые валы, оси, пальцы ковшевых цепей, ходовые части различных машин).
Тепловой
Тепловым износом называется процесс разрушения поверхностей деталей машин вследствие нагрева зоны трения до температуры размягчения металла. Разрушение при этом виде износа является следствием образования металлических связей: между контактирующими поверхностями, смятия, налипания и оплавления металла. Этот вид износа распространён в деталях тяжело нагруженных быстроходных машин, валки горячей прокатки, ножи для горячей резки проката, штампы для горячей штамповки, пресс-формы для литья под давлением, прошивной инструмент горячей прокатки труб, а также стволов огнестрельного оружия, ракетных сопел и других деталей, работающих в среде горячих газов.
Фреттинговый
Фреттинговый износ — механический износ тел, пребывающих в контакте, в условиях малых колебательных перемещений. Достаточны относительные перемещения поверхностей с амплитудой от 0,025 мкм. Микросмещения соединённых поверхностей происходят вследствие деформаций деталей в условиях нагружения и вибраций, сопровождающих работу машин и оборудования. Фреттинговый износ возникает, например, в заклёпочных, резьбовых, шлицевых, шпоночных и штифтовых соединениях.
Окислительный
Окислительный износ — процесс коррозионного износа, при котором доминирует химическая реакция с кислородом или окислительной окружающей средой. Тип износа в результате скольжения между двумя металлическими компонентами, при котором образуется оксидная плёнка на металлических поверхностях. Эта оксидная плёнка предотвращает металлическое сцепление между поверхностями скольжения, что приводит к формированию продуктов износа и снижению уровня сцепления.
Усталостный
Усталостный износ — износ вследствие усталостного разрушения поверхностного слоя материала при многократном действии нагрузки, приводящем к зарождению и распространению внутри сильно деформированного слоя трещин, преимущественно параллельных поверхности, которые вызывают отделение в форме тонких чешуек материала. Усталостный износ характерен для роликов (шариков) в подшипниках качения, железнодорожных колёс и рельсов и т. п. Усталостный износ часто называют контактно-усталостным износом.
Способы минимизации износа
Замедлению износа деталей способствуют грамотные конструктивные решения, соблюдение нормальных условий эксплуатации оборудования и его своевременное техническое обслуживание. Важнейшее значение играет применение современных и качественных смазочных материалов.