Об износе деталей машин часто можно судить по характеру их работы. Так, шум в зубчатых передачах свидетельствует об износе профиля зубьев.
Гремящий шум (частые звонкие стуки), издаваемый при работе узлов с подшипниками качения, означает, что на шариках, роликах или кольцах появились язвины или в подшипники попала пыль. Глухие удары сигнализируют об ослаблении посадки подшипника на валу или в корпусе. Изменение формы детали и появившиеся на ней трещины, царапины, бороздки и забоины также служат признаками износа.
Для получения количественной оценки степени износа деталей применяют различные методы. Наибольшее распространение получил метод микрометража. Сущность метода состоит в измерении размеров деталей до постановки их в работу и после изнашивания.
Применяемые измерительные инструменты делят на следующие группы: штриховые меры длины и штангенинструменты, проверочные инструменты, плоскопараллельные концевые меры, калибры и инструменты для измерения углов.
Штриховые меры длины и штангенинструменты. К ним относят металлические линейки, кронциркули, нутромеры, штангенциркули, штангенглубомеры и др. Условно к этой группе относят микрометрические инструменты и индикаторы. Эти приборы применяют для:
Индикаторы – основная часть многих измерительных приборов (штатива для проверки детали на биение, нутромера, прибора для измерения радиального зазора в подшипниках качения и др.).
Проверочные инструменты. Для определения величины зазора между сопрягаемыми деталями используют слесарные проверочные линейки и щупы. Щуп состоит из набора стальных пластинок толщиной 0,03–1 мм и длиной 50–200 мм. Точность определения величины зазора – 0,01 мм.
Калибры. Служат для проверки размеров, форм и относительного расположения частей изделий. Калибрами измеряют предельные размеры изделий. Их изготавливают в виде двухсторонних и односторонних скоб для контроля валов или двухсторонних пробок.
Износ шейки коленчатого вала определяют микрометром (рис. 18.2, а, б, в), изогнутость валов коротких – на призмах, а длинных – в центрах токарных станков проверяют индикатором (рис. 18.2, г, д). Износ цилиндра определяют индикаторным нутромером (рис. 18.2, е), зубьев колес – штангензубомером (рис. 18.2, ж), а направляющих – контрольной линейкой и щупом (определяют зазор) через каждые 300–350 мм по длине направляющей (рис. 18.2, з).
Рис. 18.2. Определение износа деталей:
а, б, в – микрометром; г – индикатором: 1 – вал; 2– призма; д – индикатором: 1 – вал; 2 – опора качения; е – индикаторным нутромером: 1 – измерительный стержень; 2 – сменный наконечник; ж – штангензубомером: 1, 5 – шкалы; 2, 4 – нониусы; 3 – упор; h' – высота головки зуба; а – толщина зуба; з – линейкой и щупом: 1– линейка; 2 – направляющая; 3 – щуп
При эксплуатации машин и оборудования смазочные материалы используют для понижения интенсивности изнашивания деталей в результате создания наиболее благоприятных условий взаимодействия поверхностей трения. Это достигается поддержанием в сопряжениях жидкостного трения, позволяющего постоянно понижать температуру поверхностей трения, удалять продукты изнашивания и предохранять от окисления незащищенные части машин. Нарушение нормальных режимов смазки деталей приводит к быстрому их изнашиванию и частым внеплановым ремонтам по техническим причинам.
Масло прилипает к деталям и, разъединяя трущиеся поверхности, заменяет сухое трение металла о металл трением внутри масляного слоя. При этом коэффициент трения снижается, улучшаются и облегчаются условия работы деталей. Это явление было открыто русским ученым К. П. Петровым, разработавшим теорию гидродинамической смазки.
Сущность гидродинамической смазки состоит в следующем. Между вращающимся валом 1 (рис. 18.3) и неподвижным подшипником 2 образуется зазор 3. В зазор попадает жидкий смазочный материал (масло). При вращении вала в клиновидный зазор затягивается масло, прилипшее к движущейся поверхности вала. В нижней части зазора образуется масляный клин 4, в котором масло находится под большим давлением, достаточным для уравновешивания нагрузки от вала. Таким образом, получается масляная подушка, которая разделяет трущиеся поверхности слоем масла, и трение становится жидкостным. При этом вал как бы всплывает над поверхностью подшипника, и при вращении трущиеся поверхности почти не соприкасаются. Одновременно масло, которое находится в постоянном движении, интенсивно отводит тепло от трущихся поверхностей.
Рис. 18.3. Схема работы подшипника скольжения с масляным клином:
1– вал; 2 – неподвижный подшипник; 3 – зазор; 4 – масляный клин
Для обеспечения нормальной работы механизмов необходимо следить за своевременной подачей смазочного материала к трущимся поверхностям. При несвоевременном заполнении масла может оказаться, что трущиеся поверхности работают без смазки. В этом случае силы трения возрастают в 10–15 раз, что приводит к повышенным нагрузкам на подшипники, форсированному износу и быстрому выходу из строя всего механизма (отказу).
По характеру происхождения смазочные материалы можно классифицировать на растительные, животные и минеральные. Растительные смазочные материалы изготовляют из семян масличных растений, животные – из сырья при переработке жиров и масел животных, а минеральные получают из полезных ископаемых земли (нефти, каменного угля, торфа и др.).
Используемые при эксплуатации машин и оборудования смазочные материалы в зависимости от состояния при нормальной температуре можно разделить на две группы: смазочные масла и пластические смазочные материалы. Выбор того или иного материала определяется его физико-химическими свойствами, назначением и конструкцией смазываемого узла, скоростями, нагрузками и другими факторами, характеризующими режимы и интенсивность использования узла, а также разновидностью системы смазки. При одинаковой возможности применить масла или пластические материалы предпочтение следует отдать жидким смазочным материалам.
Решающее значение на выбор смазочного материала оказывает температурный режим поверхностей трения деталей. С повышением температуры поверхностей затрудняется удержание смазочного материала, изменяются его свойства в процессе работы. При выборе сортов смазочных материалов необходимо также учитывать сезонные колебания температуры окружающего воздуха. Для некоторых машин, особенно с приводом от двигателя внутреннего сгорания, при смазывании одних и тех же узлов используют зимние и летние сорта смазочного материала. Применение одних смазочных материалов в летний и зимний сезоны ухудшает условия работы деталей, повышает интенсивность изнашивания и затрудняет запуск двигателей.
Наибольшее распространение получили моторные, трансмиссионные и индустриальные масла. Кроме того, выпускается нескольких сортов масла одного и того же названия и назначения, которые обладают различными свойствами, определяющими пригодность его к работе в конкретных условиях.
К основным показателям, характеризующим смазочные масла, относятся вязкость, температура вспышки, воспламенения и застывания.
Вязкость – важнейшее свойство смазочного масла, характеризующее его внутреннее трение. От него зависит возможность создания жидкостного трения между поверхностями деталей. При недостаточной вязкости масло не удерживается на поверхностях трения, с увеличением вязкости повышается так называемая несущая способность слоя смазки.
Температура вспышки – самая низкая температура, до которой необходимо нагреть масло, чтобы его пары с воздухом образовали взрывчатую смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Температура нагрева, при которой масло не только вспыхивает, но и горит при поднесении к нему огня, называется температурой воспламенения.