2.8 Дефектация сопряжений и деталей

Естественным износом называется износ, вызываемый действием сил трения, при котором величина его нарастания пропорциональна време­ни эксплуатации.

Аварийный износ интенсивно нарастает в течение короткого промежутка времени и достигает таких размеров, при которых дальней­шая эксплуатация изделий становится невозможной.

Величина износа в точке перехода прямолинейного участка изна­шивания в криволинейный (зону аварийного износа) называется пре­дельной (И_пр), т . е. такой, при котором дальнейшая эксплуатация детали невозможна из-за недопустимого снижения экономических или технологических показателей и появления отказа (аварий).

Задача заключается в том, чтобы установить эти предельные ве­личины износа, при котором дальнейшие изменения состояния дета­лей или сопряжений могут вызвать общее ухудшение работоспособ­ности машины, и использовать их при дефектации.

Различают три критерия, по которым устанавливают предельные значения величин неисправностей: экономический, качественный и технический.

По экономическому критерию предельный износ или зазор в сопряжении деталей (увеличение зазора в прецизионных парах топливной аппаратуры, между гильзой и поршнем, кольцом и канавкой в поршне, износ кулачков распределительного вала, износ жиклеров в карбюраторе и др.) определяют по предельному снижению экономических показателей — потери мощности, снижению производительности, уве­личению расхода топлива и смазочных материалов и т. д.

При использовании качественного критерия предельный износ или зазор устанавливают по отклонению качества выполнения сельскохозяйственных операций от агротехнических требований (при вспашке — вспушенность поля, наличие огрехов, качество оборота пласта, равномерность глубины; при посеве — глубина заделки семян, рав­номерность количества высеваемых семян, качество заделки семян; при обмолоте — наличие дробления зерна, величина недомолота и др.).

При использовании технического критерия предельный износ или зазор устанавливают по резкому увеличению ускорения износа, ко­торый может привести к аварии или отказу в работе машины (увели­чения зазоров в передаточных механизмах двигателя, шасси тракторов, навесных, прицепных сельскохозяйственных и других машинах, вос­принимающих значительные усилия.)

Однако установление предельного размера износа деталей явля­ется недостаточным основанием для выбраковки их при дефектации во время ремонта. Детали при ремонте выбраковывают не по предель­ному износу, а по допустимому без ремонта (И_д), т. е. такому, при котором, если оставить деталь в машине при ремонте, она выработает межремонтный ресурс (MP) и дойдет до предельного состояния.

Поступающие на дефектацию детали и сопряжения с целью оценки их технического состояния и определения возможности их дальнейшей эксплуатации или необходимости восстановления подвергают замерам, проверкам и внешнему осмотру. Дефектацию ведут по наименьшему диаметру вала и по наибольшему размеру отверстия. В результате дефектации сопряжений и деталей составляется ведомость на замену выбракованных деталей, которая является основным документом для дальнейшего проведения ремонтных работ, восстановительных опе­раций, выявления потребности в запасных частях и материалах, оп­ределяющих стоимость ремонта машины. На специализированных предприятиях по ремонту машин ведомость не составляется.

При дефектации детали разделяют на пять групп и маркируют окрашиванием: годные (зеленый), годные при сопряжении с новыми или восстановленными до нормальных размеров деталями (желтый), под­лежащие ремонту в мастерской или на специализированном предприя­тии (белый), подлежащие ремонту только на специализированном пред­приятии (синий) и негодные — металлолом (красный).

Состояние деталей, сопряжений и комплектных групп можно оп­ределить путем осмотра, проверкой на ощупь, проверкой с помощью мерительного инструмента и др.

Осмотром при разборке выявляют комплектность машины, разру­шенные детали (изломы, трещины, выкрашивание поверхностей и т. д.), наличие отложений (накипь, нагары, коксы, лаки и др.), течи масла, топлива, воды и др.

Проверкой на ощупь определяют износ и смятие ниток резьбы на деталях путем предварительной затяжки, наличие усталостных ра­ковин и шелушений — проворачиванием элементов качения ролико­вых и шариковых подшипников в обоймах, эластичность сальников, наличие задиров, царапин и др.

Проверкой простукиванием и прослушиванием выявляют плотность посадки штифтов и шпилек в корпусах и крышках (плотно сидящие штифт или шпилька издают звонкий металлический звук); плотность посадки втулок, которые при легком остукивании при нормальной посадке должны издавать звонкий металлический звук, и наличие трещин, которые нельзя обнаружить осмотром (деталь, имеющая тре­щину, издает дребезжащий звук).

Проверкой с помощью универсальных измерительных инструментов определяют отклонения сопряжений от заданного зазора или натяга, деталей от заданного размера, от плоскостности, формы, профиля и т. д.

Для этих целей используют штангенциркули, микрометры, индикаторные нутромеры, щупы, штангенрейсмусы, штангензубомеры, универсальные штативы с индикаторами, поверочные плиты, линейки и целый ряд других измерительных приборов: оптиметры, миниметры, инструментальные микроскопы. Например, износ зуба шестерни мож­но определить штангензубомером, измеряя его толщину на определен­ной установочной высоте: износ шейки вала определяют микрометром, цилиндров — индикаторным нутро­мером; неплоскостность головки цилиндров — линейкой со щупом и т. д. Определяют также изменение твердости с помощью различных твердоме­ров.

Проверкой с помощью жесткого предельного инструмента дефектуют у деталей цилиндрические наружные и внутренние рабочие поверхности, а также фасонные поверхности (зубья, шлицы, канавки под поршневые коль­ца, шпоночные канавки и др.).

Жесткие шаблоны изготовляют по принципу однопредельных скоб. Если скоба проходит через вал, это означает, что деталь имеет размер меньше допустимого и должна быть выбракована. Для выбраковки деталей по внутреннему диаметру шаблоны (про­бки) изготовляют также однопредельными и плоскими в сечении, так как изношенное отверстие обычно представляет собой овал, наиболь­ший диаметр которого должен быть определен шаблоном.

Предельные пробки и скобы изготавливают многоразмерными с целью уменьшения количества выбраковочного инструмента.

Проверкой с помощью специальных приборов, приспособлений и оборудования выявляют ряд неисправностей в узлах и деталях машин. Например, трещины в блоке и головке блока, в выхлопных и всасываю­щих трубах, герметичность сердцевины радиатора и других деталей определяют путем гидравлического или пневматического испытания на стендах. Упругость деталей (пружин, колец) проверяют на приборе КП-0507 с весовым механизмом. Биение и погнутость шеек валов про­веряют в центрах на установке или на призмах; изгиб и перекос осей шатунов — на специальном приборе и т. п. С помощью универсаль­ного индикаторного прибора КИ-1223 (рис. 13) проверяют радиальный зазор в подшипниках качения с размерами D_ВН=17...110, D_НАР=47...200 и Н=12...45 мм и в соответствии с техническими условиями про­водят их дефектовку.

Магнитно-порошковый, капиллярный (люминесцентный, цветной) и ультразвуковой — методы определения скрытых дефектов. Маг­нитно-порошковый метод дефектоскопии используется для обнаружения поверхностных и близко расположенных к поверх­ности трещин, раковин и несплошности металла в ферромагнитных деталях машин. Магнитный поток, проходя через деталь, в местах с дефектами изменяет свою величину и направление, которое регистрируется нанесенным на испытываемую деталь (после ее на­магничивания или в присутствии намагничивающего поля) магнитным порошком: он оседает по кромкам трещины.

Ферромагнитный порошок (обычно прокаленная окись железа – крокус) применяют в сухом виде или в виде суспензии, то есть порош­ка, находящегося во взвешенном состоянии в трансформаторном масле или керосине.

Для обнаружения дефектов, перпендикулярных оси детали, при­меняют намагничивание в поле соленоида ; продольных оси детали — циркулярное намагничивание; расположен­ных в различных направлениях — комбинированное намагничивание.

Для намагничивания деталей применяются универсальные дефектоскопы: УМД-9000 ВИАМ, М-217 ЗИЛ, ЦНВ-3, ЦНИИТМАШ, 77ПМД-ЗМ и др.

Наиболее удобен переносный дефектоскоп 77ПМД-ЗМ . Электропитание дефектоскопа осуществляется от источника постоян­ного тока напряжением 26 или 52 В либо переменного тока напряже­нием 220 В. Намагничивание можно проводить в поле катушки соле­ноида, пропуская ток через деталь или укладывая ее на полюса электромагнитов.

С помощью дефектоскопа типа МК (магнитный карандаш) можно выявлять трещины на небольших участках поверхности детали. При перемещении магнита с притянутым к нему порошком по контролируе­мой поверхности на невидимых трещинах детали откладывается хо­рошо заметный валик из порошка.

После магнитной проверки деталь следует размагнитить, для чего ее помещают внутрь катушки соленоида, а затем постепенно выносят за пределы действия магнитного поля или уменьшают ток в соленои­де от максимума до нуля.

В последнее время на основе использования изменений магнит­ного потока при различном состоянии металла разрабатывается обо­рудование для неразрушающих методов контроля, с помощью которых можно определить наличие поверхностных и подповерхностных тре­щин, усталостных повреждений и изменение твердости поверхности детали.

Капиллярные методы основаны на явлении капиллярно­го проникновения смачивающей жидкости в поверхностные трещи­ны, поры и т. д. К этим методам относится, например, люминесцент­ный, который применяют для выяв­ления поверхностных трещин и пор в деталях, выполненных из немагнитных материалов.

Люминофоры (минеральные мас­ла или кристаллические вещества в виде порошка — дефектоль, ан­трацен и др.) наносят на поверх­ность деталей. После некоторой выдержки (15...20 мин) люминофор проникает в трещины, а с поверх­ности детали его удаляют протир­кой древесными опилками и воло­сяными щетками. Очищенную по­верхность обдувают воздухом и на­носят на нее проявляющее вещест­во (углекислый магний, тальк или силикагель). После этого детали осматривают в затемненном поме­щении на установках ЛЮМ-1, ЛД-4 и других в лучах ультрафиолетового света через ультрафиолетовый светофильтр. Под действием ультрафиолетовых лучей люминофоры в местах расположения трещин начинают светиться.

Для выявления трещин на ферромагнитных сплавах, имеющих тем­ную поверхность, применяется магнитолюминесцентная дефектоско­пия. Этот метод отличается от магнитного тем, что к суспензии добав­ляется люминофор.

Трещины можно обнаружить и с помощью керосина. Деталь смачивают 10...30 мин керосином и вытирают досуха. Затем на поверх­ность наносят тонкий слой мела или каолина. После высыхания об­мазки керосин, выходя из капиллярной трещины, смачивает обмазку и показывает расположение трещины.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на способности ультразвуковых колебаний распространяться в различных материалах на большие расстояния в виде направленных пучков (лу­чей) и отражаться от поверхности дефектов или ослабляться ими. Измеряя время от момента посылки импульсов до момента их приема после отражения, можно определить расстояние до дефекта и его величину.

Для контроля качества деталей применяют дефектоскопы УЗД-7Н, ДУК-13ИМ, ДСК-1 и др.