Технологические процессы ремонта мелиоративных и ирригационных машин

Основные понятия и определения состояния техники

Каждая новая машина (изделие) имеет определенные показатели надежности и работоспособности, которые характеризуют ее качество.

Надежность — свойство объекта (изделия) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта (изделия), условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как для объекта (изделия), так и для его частей.

К эксплуатационным показателям относятся производительность, скорость, расход энергии, топлива и т. п.

Ремонт — комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности объекта (изделия) и восстановлению ресурса объекта или его составных частей. Ремонт является этапом эксплуатации объекта (изделия).

Работоспособное состояние (работоспособность) — состояние объекта (изделия), при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Такими параметрами могут быть, например, мощность, скорость, производительность, расход топлива и смазки, показатели качества работы (равномерность глубины вспашки, заделки семян, чистота обмолота и др.).

Исправность или неисправность — состояние объекта (изделия), при котором он соответствует всем требованиям или не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией.

Не всякая неисправность связана с потерей работоспособности. Например, у машины повреждена окраска, подтекает сальник водяного насоса и т. д. Такая машина неисправна, однако она остается работоспособной.

Неисправность машины является результатом появления неисправностей в ряде ее составных частей. В свою очередь, неисправность составных частей — результат дефектов в сопряжениях и у деталей, входящих в них.

Дефекты сопряжений можно подразделить на следующие:

• а) потери жесткости соединений и связей характеризуются ослаблением резьбовых и заклепочных креплений отдельных составных частей и деталей машины. Потери жесткости вызывают нарушение герметичности в соединениях (приводят к подтеканию масла, воды, топлива, пропуску воздуха и газа, попаданию абразивов внутрь машины), вызывают динамические нагрузки, приводящие к поломке деталей;
• б) нарушение посадки характеризуется увеличением зазоров в подвижных соединениях и уменьшением натяга в неподвижных. При этом увеличение зазоров в подвижных соединениях является наиболее распространенным дефектом, охватывающим до 70% всех дефектов сопряжений.
• в) изменение взаимоположения деталей и составных частей машины — нарушение их нормального местоположения, потеря соосности, параллельности и перпендикулярности осей деталей относительно друг друга, изменение расстояния между деталями. Например, при деформации стержня шатуна нарушается параллельность осей отверстий верхней относительно нижней головки. При деформации рамы, стоек и других деталей у культиваторов и сеялок нарушается положение рабочих органов — лап или сошников и др. Эти неисправности приводят к возникновению дополнительных усилий и напряжений в сопрягаемых деталях и их опорных поверхностях, к поломкам деталей и потерям эффективных показателей;
• г) нарушение контакта сопряженных поверхностей характеризуется изменением площади их прилегания (чаще уменьшается). Например, при деформациях сопрягаемых плоскостей блока и головки, при износах клапанов и их гнезд в головке, нарушается герметичность соединений, при износах зубьев шестерен увеличиваются напряжения на отдельных участках поверхности, что ведет к ускорению процессов изнашивания или деформации деталей.

К числу дефектов деталей машин относятся износы, отложения или наносы, деформации и разрушения, изменение свойств материала деталей и коррозия свободных поверхностей.

Износы. Основными причинами, порождающими дефекты деталей, является физический или материальный их износ. При работе машины на поверхностях деталей в результате трения происходят непрерывные процессы, которые приводят к изменению физико-механических и химических свойств их материала, формы, размеров, микрогеометрии поверхностей, массы детали и других показателей.

Процесс разрушения и удаления материала с поверхности твердого тела и накопление его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и форм тела, называется изнашиванием. Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах, называется износом.

Значение износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др. Изнашивание деталей определяется различными видами трения. В машинах и механизмах различают два вида трения: по наличию и характеру движения и по наличию смазочного материала.

По наличию и характеру движения трение подразделяется на трение покоя и трение движения, которое имеет следующие разновидности:. трение качения и трение скольжения.

По наличию смазки различают трение без смазочного материала и трение со смазочным материалом.

Различают изнашивание механическое и коррозионно-механическое. Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий.

Коррозионно-механическое изнашивание происходит в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим или электрическим взаимодействием материала со средой.

Наиболее распространенным является механическое изнашивание, которое имеет следующие разновидности:

• а) абразивное — в результате режущего или царапающего действия твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии;
• б) гидроабразивное (газообразивное) — в результате действия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно изнашивающегося тела потоком жидкости (газа);
• в) эрозионное — в результате воздействия потока жидкости или газа;
• г) усталостное механическое изнашивание — в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. Усталостное изнашивание может происходить как при трении качения, так и при трении скольжения;
• д) кавитационное изнашивание — гидроэрозионное изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости.

Разновидностями коррозионно-механического изнашивания являются: окислительное, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой; изнашивание при фреттинг-коррозии — изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях.

Различают еще изнашивание при заедании в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникающих неровностей на сопряженную поверхность.

Наносы. У многих деталей возникают и развиваются неисправности из-за отложений, появляющихся на их поверхностях. Это связано, во-первых, с наличием абразивов в воздухе, масле и топливе, постепенным накоплением частиц в масле и, во-вторых, с разложением материалов и продуктов, участвующих в работе машин (нагар, накипь), формы и размеров деталей, что приводит к ухудшению работоспособности сборочных единиц или машины.

Деформации и разрушения. В процессе работы многие детали испытывают длительные воздействия крутящих моментов, динамических нагрузок и высоких температур, которые могут привести к пластической деформации и даже поломке деталей. Эти деформации могут проявляться в виде коробления поверхностей головок блока и блоков, изгиба и скручивания (шатуны, рамы, валы), усадки по длине или высоте (пружины, рессоры).

Изменение свойств материала деталей. По мере работы машин под действием переменных температур, нагрузки и других факторов изменяются механические, физические и химические свойства материалов деталей. Например, упругие детали (сальники, прокладки, манжеты) теряют эластичность и упругость, а намагниченные — магнитные свойства, у пластин аккумуляторов происходит сульфитация или выпадение активной массы, изменяется твердость поверхностей (шатунные и коренные шейки коленчатых валов) и т. д.

Основные мероприятия по предупреждению неисправностей: во время ремонта следует максимально использовать приработанные пары в подвижных и неподвижных сопряжениях деталей (не распаровывать детали, бывшие в эксплуатации), тщательно проверять и производить центрирование осей взаимосвязанных агрегатов и комплектных групп (при ремонте), проверять и регулировать зазоры в подвижных регулируемых сопряжениях, многократно проводить очистку и мойку деталей и комплектных групп, применять приремонтное диагностирование и др.

После ремонта необходимо правильно обкатывать отремонтированную машину, постепенно увеличивая нагрузку, тщательно проверять и при необходимости подтягивать крепления.

Во время эксплуатации не допускать перегрузок машины, обеспечивать чистоту при заправках топливом и смазкой, использовать мягкую воду для охлаждения, обеспечивать нормальную очистку воздуха, не допускать перегревов, обеспечивая нормальные режимы охлаждения масла и воды и др.

Своевременно проводить техническое обслуживание и ставить на хранение машины, обращая особое внимание на своевременную очистку полостей картеров двигателя, трансмиссии, блоков и поддонов агрегатов от абразивных частиц и продуктов износа. Обеспечивать защиту неокрашенных поверхностей при хранении смазками с использованием ингибиторов или применяя летучие ингибиторы коррозии в закрытых полостях картеров, поддонов, полостей цилиндров и др.

Кроме физического, различают еще моральный износ, под которым понимают потерю средствами труда стоимости вследствие роста производительности труда и технического прогресса в машиностроении.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия.

Наработка — продолжительность или объем работы объекта (изделия). Наработка может исчисляться в часах, моточасах, условных эталонных га, кВт-ч электроэнергии и т. д.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации объекта (изделия) от момента его ввода до окончания эксплуатации. Ресурс (технический ресурс) — наработка изделия от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Безотказность — свойство объекта (изделия) непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность — свойство объекта (изделия) сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Количественно оценивается наработкой.

Ремонтопригодность — свойство объекта (изделия), заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технических обслуживании и ремонтов. Количественно оценивается затратами труда и средств на восстановление работоспособности.

Сохраняемость — свойство объекта (изделия) непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние.

Для установления состояния деталей и сопряжений в машине при техническом обслуживании, перед ремонтом и в процессе его, определения необходимого объема регулировочных и ремонтных работ, а также качества регулировок составных частей, применяют безразборные методы диагностирования.

В зависимости от назначения проверки применяют следующие виды диагностирования:

• 1. Определение работоспособности машины или агрегата. При этом виде диагностирования определяют (снимают) технико-экономические показатели функционирования машины (мощность двигателя, удельный расход топлива и смазки, величину компрессии и др.).
• 2. Определение неисправности машины. При этом диагностировании определяют работоспособность отдельных комплектов групп, агрегатов и машины (зазор между бойком коромысла и стержнем клапана, натяжение ремней и гусеничного полотна, работу термостата, правильность установки рабочих органов у плугов, сеялок, культиваторов и других машин).
• 3. Определение ресурса машины. При этом выявляют остаточный ресурс машины, агрегатов и отдельных комплектных групп для определения возможности их дальнейшей эксплуатации без ремонта или необходимости его проведения. Например, в процессе разборки двигателя определяют состояние цилиндропоршневой и кривошипно-шатунной группы и при остаточном ресурсе, равном межремонтному интервалу, такой комплект не ремонтируют; определяют ресурс двигателя, топливного и масляного насоса, пускового двигателя, коробки передач и др.

Эти виды диагностирования могут быть использованы и при определении качества ремонтных работ.