1.3. Детальдар тозуы

Машиналар жұмыс істеген сайын детальдардың өлшемдері, материалдар құрылымы өзгеріске ұшырайды, сыртқы және ішкі, көрінетін және көрінбейтін ақаулар пайда болады. Сол себепті машиналардың қуаты төмендейді. Мұндай жағдайды машина тозу үстінде деп атайды. Тозу процесі – деталь бетінің материалының бұзылуы мен бөлінуі немесе үйкеліс кезінде қалдық деформациясының жинақталуы, мұның барлығы біртіндеп детальдың өлшемдері мен формасының өзгеруіне әкеп тірейді. Тозу процесінің нәтижесі тозық болып табылады. Ол сызықтық және массалық бірліктермен немесе детальдың физика-механикалық қасиеттерінің төмендеуімен (беріктігі, серпімділігі т.б.) сипатталады. Тозу түрлері: жергілікті, рұқсат етілген және шекті тозулар.

Жергілікті тозу – үйкеліс бетінің жеке алынған бөлігіндегі тозу.

Рұқсат етілген тозу – детальдың әлі де болса өзінің жұмыс істеу қабілеттілігін (мүмкіндігін) сақтаған кезіндегі тозу:

Шектік тозу – детальдың жұмыс істеуі бұдан былай техникалық жағынан мүмкін болмайтын және экономикалық жағынан қажет те емес жағдайға жеткен тозу.

Көлік техникасының детальдарының жұмыс істеу мерзімін анықтау шектік тозуды және тозу қарқындылығын анықтауға негізделген. Әртүрлі детальдар үшін тозудың сандық сипаттамалары бірдей емес. Шектік тозуды анықтау – бұл күрделі техника-экономикалық мәселе, бұл мәселені шешудің нәтижесі детальдарды уақтылы ауыстыру және жөндеу, оларды қайта қалпына келтіру тәсілдерін таңдау болып табылады.

Шектік тозуды анықтау үшін негізгі 3 критерийді ұстанымға алу керек: техникалық, технологиялық (машинаның орындаған жұмысының сапасы) және экономикалық.

Машинаның беріліс детальдары және жұмыс органының детальдары айналу моменті мен күштерді беруі тиіс. Олай болса, жұмыс істеу қабілеттілігінің негізгі шарты ретінде олардың техникалық жағдайын алу керек. Бұл детальдардың шектік тозуларын бекіту, яғни техникалық критерий болып саналады. Ал технологиялық критерий өңделетін бет сапасымен тығыз байланысты детальдарда қолданылатын болса, экономикалық критерий кезінде мына көрсеткіштерге көңіл бөлінуі тиіс: машинаның нақты өнімділігі, жөндеу жұмыстары мен пайдаланудағы материалдар құнының өнім бірлігіне қатынасы.

Сонымен бірге детальдарды пайдалану кезіндегі тозулар пайда болу себептеріне, олардың өсу сипатына және біліну нәтижелеріне байланысты бөлінеді:

• жайлап өсетін (табиғи) тозу;

• жылдам дамитын (апаттық) тозу.

Жайлап өсетін тозулар үйкеліс күштерінің ұзақ уақыт жұмыс істеуінің, жоғары температуралардың әсерінің және т.б. факторлардың нәтижесі болып табылады. Жылдам дамитын тозулар кей жағдайда машина әлі көп жұмыс істемесе де пайда болады. Бұл оны жасау кезінде ақаудың болғандығын, техникалық қызмет көрсетудің сапасыз өткізілгендігін дәлелдейді.

1.4. Детальдар тозуына әсер ететін факторлар

Машиналарды пайдалану барысында детальдардың зақымдануы мен бұзылуына себепкер болатын процестерді зиянды процестер деп атайды. Бұл процестерге жататындар: үйкеліс салдарынан детальдардың жұмыстық беттерінің тозуы, әртүрлі күштердің әсерінен детальдар бұзылуы (илемділік деформация, металл қажуы, сынықтар, жылулық және электрлік бұзылулар), химиялық белсенді ортаның әсерінен электрхимиялық коррозияның пайда болуы, қатынас детальдардың қызметтік қасиеттерін жоюы (магнитсіздену, серпімділікті жоғалту) және т.б.

Зиянды процестерді толығымен жою мүмкін емес. Ал оларды техникалық күту мен ағымдық жөндеу арқылы баяулатуға болады, бұл машинаның жұмыс істеу жағдайында болуын қамтамасыз етеді.

Тозу жылдамдығы көптеген факторларға байланысты, олардың негізгілері төмендегідей:

• жүктеменің түсу сипаты (жүктеменің әсер ету периодтылығы, соққылар, дірілдер және т.б.) мен детальдардың өзара әсері – үйкеліс түрі, сырғанау жылдамдығы мен беттік температура, меншікті қысым, детальдар жанасуындағы саңылаулар;

• детальдардың жанасу беттерінің параметрлері – материал құрылымы мен қаттылығы, беттің кедір-бұдырлығы.

• аралық орта – майлау, беттік қабыршақтар, абразивтер (абразив қаттылығы, бөлшектердің өлшемдері мен формалары):

• пайдалану жағдайлары – қозғалтқышқа арналған отын, қызмет ету персоналының біліктілігі, техникалық қызмет көрсету мен жөндеудің уақтылы өткізілуі мен сапасы;

• машина және оның бөлшектерінің конструкциясы – детальдардың геометриялық формалары мен өлшемдерінің әсер етуші күштер мен жұмыс сипатына сәйкестігі, техникалық күту мен жөндеуге қатысты алғандағы конструкцияның технологиялылығы.

• қоршаған орта – орта температурасы және оның белсенділігі.

Детальдардың тозуы олардың геометриялық өлшемдері мен формаларының өзгеруінде болады.

Тозудың нәтижесінде цилиндрлік бөлшектер диаметрі бойынша сопақ, ұзындығы бойынша конустық болып қалады. Басқа жағдайларда бөлшектердің беттік қаттылығы азаяды, мысалы, көміртектелген немесе шыңдалған тозу кезінде, керісінше, бекітудің нәтижесінде қаттылық нығая түседі, сонымен бірге үстіңгі бет қабатының осалдығы да ұлғая түседі.

Қатты дене бетінен материалдың бөліну мен тозу процесі және дене формасы мен мөлшерінің үнемі өзгеріп тұруы, үйкеліс кезінде қалдық деформациясының жиналуы тозу деп аталады. Тозудың мәні көлемнің, массаның, ұзындықтың т.б. бірліктерінде көрінеді.

Бөлшек беттерінің тозу процесі өте күрделі, ол көлікті пайдалану жағдайында кездесетін әр түрлі факторлардың көп түрлеріне байланысты болады. Бұл факторларға бөлшек беттерінің қаттылығы мен сапасы, үйкеліс бетіндегі салыстырмалы қысым, бөлшек материалдарының құрылымы, бір беттен екінші бетке жылжу жылдамдығы, үйкеліс процесіндегі жанасатын бөлшек беттерінің өзара арасындағы саңылаулардың сырт пішіні мен мөлшерін жатқызуға болады.

Үйкеліс түрлері салыстырмалы қозғалыстың бар-жоқтығы бойынша тыныштық үйкелісі және қозғалыс үйкелісі, салыстырмалы қозғалыстың сипаттамасы бойынша сырғанау үйкелісі және домалау үйкелісі, майлаушы материалдардың бар-жоқтығы бойынша майлаушы материалдарсыз үйкеліс және майлаушы материалдармен үйкеліс деп бөлінеді.

Тыныштық үйкелісі – салыстырмалы қозғалысқа қарай өткелге дейінгі жылжу кезіндегі екі дененің үйкелісі, ал қозғалыс үйкелісі – салыстырмалы қозғалыстағы екі дененің үйкелісі.

Сырғанау үйкелісі – қатысты нүктедегі бағыты мен шамасы бойынша әртүрлі денелердің жылдамдығы кезіндегі қозғалыс үйкелісі.

Домалау үйкелісі – қатысты нүктедегі олардың жылдамдығы бағыты мен шамасы бойынша бірдей екі дененің қозғалыс үйкелісімен сипатталады.

Үйкелісті азайту үшін, сонымен қатар, детальдардың үйкеліс беттерінің тозуын кеміту үшін майлау процесін қолданады. Детальдар арасындағы майлау қабықшасы үйкеліс сипатын өзгертеді.

Майлаудың бар-жоғына және майлау қабықшасының қалыңдығы мен сапасына байланысты сырғанау үйкелісі төмендегіше бөлінеді: сұйықтық, жартылай сұйықтық, шектік және құрғақ.

Сұйықтық үйкеліс дегеніміз - үйкелу беттері майлау қабатымен түгелімен бөлініп тұратын және үйкеліс заңдылықтары майлау материалдарының қасиеттерімен анықталатын үйкеліс. Сұйықтық үйкелістің заңдылықтары қабаттың қалыңдығы 0,5 мм-ден төмен болғанда жұмыс істейді.

Сырғанау мойынтіректері үшін майлау қабатының қалыңдығы мына формуламен анықталады:

; (1.6)

мұндағы, - майдың абсолюттік тұтқырлығы, Па*с; d - білік диаметрі, мм; р - біліктегі жүктеме, Па; s - саңылау (білік пен мойынтірек диаметрлерінің айырмасы), мм; с - мойынтіректің келтірілген ұзындығы, с=(d+l)/l, мұндағы l - мойынтірек ұзындығы.

Формуладан байқайтынымыз: жүктеме мен саңылау ұлғайған кезде детальдардың тозуына байланысты тұтқырлы май қолданылады. Майлау қабатының қалыңдығы біліктің айналу жылдамдығына байланысты болады.

Сұйықтық үйкеліс білік мойны бетінің кедір-бұдырлық биіктігі майлау қабатының қалыңдығына тең немесе одан үлкен болған жағдайда бұзыла бастайды.

Бұл кезде біліктің тегіс еместігінің мойынтірек бетіне жанасу процесі жүреді де, жартылай сұйықтық үйкеліс пайда болады.

Машинаны қосқанда немесе тоқтатқанда, біліктің айналу жылдамдығы бірден өзгереді де, жартылай сұйықтық үйкелісті байқауға болады. Сондықтан да машинаны жиі-жиі қосқанда немесе тоқтатқанда тозу өсе түседі.

Шектік (шекаралық) үйкеліс - майлау қабатының қалыңдығы 0,1 мкм-ден аспайтын және беттер микроскоптық қабықшалар арқылы бөлініп тұратын үйкеліс. Шекаралық үйкеліс шектеулі бұрыштық жылдамдығы, үлкен жүктемелері мен таза өңделген беттері бар детальдарда болады. Мысалы, сырғанау мойынтіректеріндегі жай айналатын біліктер мен жабық тісті берілістерде шекаралық үйкелістер көп кездеседі.

Құрғақ үйкеліс - жанасу беттерінде майдың жоқ болуы кезіндегі үйкеліс. Бұл үйкеліс кезінде детальдар қарқынды түрде тоза бастайды. Бұған мысалдар: жетектегі жұлдызшалар, тежеу қалыптары мен барабандары, фрикционды муфталар, шынжыртабан буындары.

Тербелу үйкелісі сырғанау үйкелісімен салыстырғанда күрделі процесс болып табылады, себебі мұнда кезектесіп тербелетін тіректі беттердің деформациясы орын алады.

23.002-84 МЕСТ бойынша машиналарда тозудың үш тобы белгіленген: механикалық, коррозиялы-механикалық және электр тогының әсері кезіндегі (1.1-сурет).

Механикалық тозу механикалық әсерлердің нәтижесінде, ал коррозиялы-механикалық тозу материалдың қоршаған ортамен химиялық және электрлік өзара әсерінен тұратын механикалық әсердің нәтижесінде жүреді.

1.1-сурет. Детальдардың тозу түрлері

Материалдың абразивтік тозуы оған бос немесе бекітіліп тұрған жағдайдағы қатты детальдардың сырғанайтын немесе кесетін әрекеті нәтижесінде өтеді. Абразивтік тозуға, мысалы, тепловоздың экипаж бөлімінің бөлшектері, электр машиналарының қылшақтары мен жинағыштары, дизельдің жанармай аппаратуралары және т.б. жатады.

Гидроабразивті және газабразивті тозу сұйықтықта өлшенген және тозған денеге қатысты ауыстырылған қатты денелер әсерінің нәтижесінде пайда болады.

Гидроабразивті тозуға көбінесе компрессордың, дизельдің бөлшектері ұшырайды (жылжымалы бірлік бөлшектері сырғыма мойынтіректерімен, цилиндрлі-піспекті жиналмалы бірліктер, жанармай аппаратуралары және т.б.).

Эррозиялы тозу газ бен сұйық ағынның механикалық әсерінен болады. Гидроэрозиялық тозу сұйық (газ) ағынының әсері кезіндегі эрозиялық тозу болып саналады.

Кавитациялық тозу – жергілікті қысым мен температураны көтеретін, газдың көбіршіктері үстіңгі бетке жақындағанда жарылатын сұйықтыққа қатысты қатты дененің қозғалысы кезіндегі гидроабразивті тозу. Кавитациялық тозуға баббиттен жасалған антифрикционды қабатты дизельдер иінді біліктерінің мойынтірек қосымшалары, цилиндрлі төлкелердің суытылған беттері, су сорғысының корпусы және т.б. ұшырайды.

Қажып тозу үстіңгі бет материалдарының кіші көлемдерін қайта деформациялау кезінде пайда болады. Ол сырғыма үйкелісі кезінде және тербелу үйкелісі кезінде бақыланады. Қажып тозу – домалау мойынтіректері мен тісті берілістерде, сырғыма мойынтіректерде, көбінесе дизельдердің иіндібілік мойынтіректерінде бақылауға алынады.

Айқасып қалу кезінде тозу – материалдардың тереңнен жұлынып қалуда оны бір үйкеліс бетінен басқаға ауыстыру мен ілініскен бетте пайда болған тегіс еместіктің ықпалынан қармау нәтижесінде болып өтеді. Тозудың бұл түрі дизельдердің цилиндрлі-піспекті жиналмалы бірліктердің бөлшектері және жиналмалы бірлік бөлшектерінің домалау мойынтіректермен өзара арасында бақыланады.

Тотығулық тозу – оттегінің немесе басқа да тотыққан ортаның материалға әсері кезінде болатын химиялық реакция. Тотығулық тозуға, мысалы, тепловоздың экипаж бөлімдерінің бөлшектері мен кузов бөліктері т.б.ұшырайды. Фреттинг кезіндегі тозу – орын ауыстыруда жай тербелістерде болатын жанасқан денелердің механикалық тозуы.

Фреттинг-тоттану кезіндегі тозу – үйкеліс пен тоттану ортасын бір уақытта болдыратын, орын ауыстыруда жай тербелістерде болатын жанасқан денелердің механикалық тозуы.

Электрлі-эрозиялық тозу – электр тогының жүру кезінде болатын разряд әсерлерінің нәтижесінде үстіңгі беттерінің эрозиялық тозуы. Тозудың бұл түріне электр машиналары мен аппараттарының түйісіп бірігулері, түйіспе-бөлшектерінің жұмыс қалпындағы үстіңгі беттері ұшырайды.

Тозуды сипаттау үшін төмендегі көрсеткіштер пайдаланылады: сызықтық тозу, тозу жылдамдығы, тозу қарқындылығы, тозуға төзімділік, салыстырмалы тозуға төзімділік.

Сызықтық тозу үйкелу бетіне перпендикуляр бағытта тозу нәтижесінде пайда болған деталь (үлгі) размерінің өзгерісі.

Тозу жылдамдығы тозудың тозу уақытына қатынасы. Тозу жылдамдығына қарап детальдің ұзақмерзімділігіне баға беруге болады.

Тозу қарқындылығы тозудың тозу пайда болған жол үйкелісіне немесе орындалған жұмыс көлеміне қатынасы.

Тозуға төзімділік - үйкелістің белгілі бір жағдайларында материалдың тозуға кедергі жасау қасиеті. Тозуға төзімділік жылдамдыққа немесе тозу қарқындылығына кері шамамен бағаланады.

Салыстырмалы тозуға төзімділік - бірдей жағдайда тозу кезінде берілген материал мен үлгі есебінде алынған материалдың тозу төзімділіктерінің қатынасы.

Тозу процесінің негізгі факторларына жататындар:

- бірікпенің конструктивтік сипаттамалары, яғни үйкеліс түрі (сырғанау, тербелу немесе күрделі үйкеліс), есептік жүктемелер, салыстырмалы жылжу жылдамдығы, қозғалыс сипаты (бірқалыпты немесе бірқалыпсыз), есептік саңылаулар, бірігу беттерінің өңдеу сапасы, материалдардың тозуға төзімділігі;

-бірікпенің пайдалану сипаттамалары, яғни есептік жүктемелердің іс жүзіндегі жүктемеге сәйкестігі, қоршаған орта ерекшеліктері (жоғары ылғалдылық, шаң басушылық, қоршаған ортаның жоғары немесе өте төмен температурасы), майлау сапасы.