Рис. 49. Индикаторный прибор для замера износа зубьев

Рис. 50. Схема прибора для определения радиального зазора шариковых подшипников:
1 — линейка; 2 и 4— стержни; 3 — направляющая трубка; 5 — миниметр; 6 — груз

Предельный срок службы каждой машины (или агрегата) определяется изменением ее рабочих характеристик. Значительное отклонение этих характеристик от нормальных свидетельствует о наличии неисправностей в машине (или агрегате) и необходимости ремонта. Например, необходимость ремонта двигателя дорожной машины определяется падением его мощности, увеличением удельных расходов топлива и смазки, появлением стуков и ненормальных шумов. О необходимости ремонта землеройных и отделочных машин судят по качеству производимых ими работ и производительности.

Рис. 51. Схема прибора для определения осевого зазора шариковых подшипников:
1 — неподвижная плоскость; 2 — подвижная плоскость; 3 — гайка; 4 и 5 — шайбы; 6 и 8 — рычаги; 7 —рукоятка; Qi и Q2 — грузы

Нормальная работа сопряжения характеризуется заданным характером соединения его деталей, т. е. посадкой. Нарушение посадки происходит от изменения размеров и геометрической формы сопряженных деталей. Неисправности машин и агрегатов являются следствием изменения первоначальных размеров и формы деталей, качества их поверхностей и изменения механических и структурных свойств металла.

Из типовых кривых износа и зазоров сопряженных деталей следует, что зазоры после некоторого периода работы оказываются значительно увеличенными, однако машина работает еще вполне удовлетворительно.

Увеличение первоначальных зазоров имеет предел, переходить который нельзя. Этот предел различен для разных сопряжений; он зависит от конструкции и условий работы сопряжений и определяется опытным путем.

Для подавляющего большинства деталей машин вопрос об установлении допустимого износа, при котором они могут продолжать работу, сводится к отысканию допустимого зазора в их сопряжениях. Эта величина, вероятно, должна быть такой, чтобы в пределах ее машина практически не меняла своих рабочих качеств и не получала заметных повреждений в основных сопряженных деталях.

Рис. 52. Вал в состоянии покоя (R — радиус подшипника, г — радиус зала) (а); вал во время вращения (со — угловая скорость вала) (б)

По методу проф. В. И. Казарцева обоснование предельного износа для деталей типа вал — подшипник и плунжер — гильза при жидкостном трении исходит из гидродинамической теории смазки.

При правильной геометрической форме вала и подшипника, сопряженных с некоторым зазором, и при определенном неизменном соотношении между зазором, вязкостью масла, нагрузкой и конструктивными размерами положение вала в подшипнике зависит только от числа его оборотов (рис. 52).

При h = О вал опирается на подшипник (см. рис. 52,а). При пуске в ход и возрастании числа оборотов вал, захватывая смазку, проталкивает ее в самую узкую часть клиновидной щели. Эта смазка приподнимает вал, одновременно смещая его в сторону вращения (см. рис. 52,6). Достигнув определенного числа оборотов, нагруженный вал всплывает в подшипнике, и рабочие поверхности разделяются слоем смазки. При дальнейшем возрастании числа оборотов центр вала описывает кривую, близкую к полуокружности. При бесконечно большом числе оборотов оси вала и подшипника совпадут.

Описанный метод определения допустимого износа деталей распространяется только на сочленения типа вал — подшипник и плунжер — гильза. Рассматриваемый случай жидкостного трения в практике встречается сравнительно редко, так как создание условий, необходимых для жидкостного трения, бывает затруднительным.

Согласно данным некоторых работ по изучению износа деталей тракторов, установлены и рекомендованы следующие зависимости между допустимыми и первоначальными зазорами для различных видов соединений.

Предельным значением нарушения посадки у неподвижных соединений считают уменьшение натяга выше минимально допустимого и, следовательно, переход прессовой посадки в другой вид— в скользящую.

Допустимым значением считают наименьший натяг по заданному допуску и отсутствие ослабления посадки. Такое жесткое требование в отношении недопустимости потери натяга объясняется стремлением сохранить взаимозаменяемость деталей при эксплуатации и во время ремонта, а также увеличить срок службы деталей этого вида соединений.

По ухудшению показателей работы узла или механизма установлено, что допустимым нарушением посадки у соединений, изготовленных по высокому классу точности (зазоры между поршнем и цилиндром, плунжером и гильзой топливного насоса, шестернями и крышкой масляного насоса, иглой и распылителем форсунки и др.), считается увеличение зазора в 2 раза по сравнению с начальным. При этом под начальным зазором понимают среднюю величину конструктивного зазора с учетом принятых заводских допусков для деталей, входящих в это сопряжение. Превышение допустимого нарушения посадки во время ремонта не допускается, так как детали не отработают межремонтного периода. В процессе эксплуатации предельным нарушением посадки для этих соединений является увеличение зазора в 3 раза.

Допустимым нарушением посадки для таких соединений, как поршневой палец —верхняя головка шатуна, коренные и шатунные шейки коленчатого вала — подшипники, вала — втулки водяного насоса, является увеличение зазора в 3—4 раза. Предельным нарушением во время эксплуатации является увеличение зазора в 5 раз. Допустимым нарушением посадки у сопряжений, в которых вал вращается в отверстии, не имеющем промежуточной втулки, является увеличение зазора по сравнению с начальным в 5 раз, предельным нарушением — увеличение зазора в 6 раз.

Согласно работам инж. Г. И. Костровского, допустимым нарушением посадки шлицевых соединений валов с шестернями является увеличение зазора в консольно расположенных валах в 8—10 раз, а в остальных валах в 15—20 раз. Такое большое нарушение допускается вследствие того, что износ шлицев большинства валов существенно не возрастает с увеличением зазора в соединении. Кроме того, шлицевые соединения шестеренчатых передач в работе под нагрузкой самоцентрируются, поэтому наличие радиального и бокового зазоров в шлицах незначительно нарушает нормальное зацепление шестерен.

В практике приходится иметь дело с некоторыми деталями, износ которых дает о себе знать главным образом в виде искажения их рабочего профиля (зубья шестерен, ножи автогрейдеров, кулачки распределительного вала двигателя и др.). Искажение рабочего профиля приводит к ухудшению рабочих характеристик машин и агрегатов, к которым относятся эти детали. В таких деталях искажение геометрической формы при одновременном росте зазора может оказаться выбраковочным признаком, ранее чем зазор достигнет своего предела.

В результате проведения испытаний на износ шестерен коробки передач, изготовленных из стали марки 40Х (HRC 48—52), А. П. Крившиным получены кривые износа и зазора (рис. 53).

В результате испытаний за 440 ч при нагрузке, составляющей 75% от максимальной, резкого увеличения износа зубьев на последнем этапе работы не последовало (см. рис. 53). Однако после 200 и 380 ч испытаний на рабочих поверхностях зубьев появились усталостные трещины, вызвавшие в дальнейшем выкрашивание этих поверхностей.

Выкрашивание появилось вследствие значительных контактных напряжений на зубьях шестерен (110 — 140 кГ/мм2) и высокой твердости и хрупкости их рабочих поверхностей. Выкрашивание зубьев вызвало искажение их профиля в несколько раз больше, чем естественный износ.

Предельный срок службы шестерен коробки передач определялся путем построения кривых роста выкрашивания по суммарному количеству зубьев и площади выкрашивания. Одновременно с этим была построена кривая увеличения шума при работе коробки передач (рис. 54).

Резкое изменение всех кривых происходит в один и тот же отрезок времени — 320—360 ч.

Исходя из показания кривых и абсолютной силы шума предельный срок службы шестерен коробки передач установлен в 360—400 ч.

Рис. 53. Кривые износа и зазоров между зубьями ведущей (верхние кривые) и ведомой (нижние кривые) шестерен

Рис. 54. Кривые предельного срока службы шестерен коробки передач

Вследствие перекоса валов коробки передач, происходящего из-за нарастания зазоров в сочленениях валов, подшипников и шестерен, удельное давление на зубья распространяется неравномерно по их длине. Поэтому характерным является одностороннее выкрашивание зубьев.

Допустимый и предельный износы зубьев шестерен устанавливались исходя из длины полоски выкрашивания рабочей поверхности зубьев. Допустимым считалось выкрашивание, распространившееся не более чем на 20% длины зуба, а предельным—выкрашивание, охватившее более 50% длины зуба.

Указанные положения явились основой новых технических условий на контроль и сортировку шестерен коробок передач.

Предельный износ зубьев шестерен грузоподъемных передач, изготовленных из сталей с невысокой поверхностной твердостью, определяется требованиями технического надзора и составляет 0,08S для тяжело нагруженных и реверсивных передач с. окружной скоростью более 3 м/сек и 0,2 S для прочих передач (S — расчетная толщина зуба по начальной окружности, мм).

Большие трудности представляет решение об окончательном браке деталей. При современной технике ремонта почти всякая деталь, как бы значительно она не была изношена, может быть восстановлена тем или иным способом. Однако высокие затраты на ремонт при одновременном понижении их качества делают его в некоторых случаях нецелесообразным. Поэтому при выбраковке деталей прежде всего должен учитываться экономический фактор: затраты на ремонт должны окупаться достаточным последующим сроком службы этих деталей.

Основными причинами для окончательной выбраковки детален в ряде случаев следует считать:
1) износ термически обработанного слоя на рабочих поверхностях деталей, подвергнутых цементации или поверхностной закалке;
2) недопустимое уменьшение размеров деталей, исходя из условий конструктивной прочности (предельный размер для каждой детали должен быть установлен опытным путем);
3) усталостное разрушение рабочих поверхностей, которое делает детали совершенно непригодными к дальнейшей работе и ремонту.

Сортировка деталей и назначение маршрутов ремонта

После контроля деталей их сортируют на три группы и маркируют условной краской: годные — белой (или вовсе не окрашиваются); требующие ремонта—желтой или зеленой; негодные — красной.

Если годные детали маркируют, то пометки краской делают на нерабочих поверхностях (торцах, выемках и т. д.). На деталях, требующих ремонта, краской отмечают дефектные места, подлежащие ремонту. На негодных деталях краской отмечают основной дефект, по которому производят выбраковку детали. Иногда краской отмечают, под какой ремонтный размер должна быть отремонтирована деталь (нанесением соответствующего количества мазков или условного знака).

Годные детали после сортировки поступают на комплектовку, сборку или на склад годных деталей.

Детали, требующие ремонта, поступают в цехи восстановления или на склад деталей, ожидающих ремонта.

Таким образом при подефектной технологии невозможно обеспечить хорошее качество восстановления деталей с несколькими дефектами.

Основными недостатками подефектной технологии являются: невозможность обеспечения своевременного и объективного контроля устранения дефектов, ритмичной работы предприятия, громоздкость первичной документации. Из многолетнего опыта работы ремонтных предприятий установлено, что дефекты на деталях, поступающих в капитальный ремонт, повторяются в определенных сочетаниях и подчиняются определенной закономерности. Так, деталь, приведенная на рис. 55, имеет четыре сочетания дефектов.

Рис. 56. Схемы движения деталей по участкам ремонта:
а — при подефектной технологии; б — при маршрутной технологии; 1 — склад деталей, ожидающих ремонта; 2— сварочный участок; 3 — слесарный участок; 4 — токарный участок; 5 — фрезерный участок; 6 — шлифовальный участок; 7 — участок гальванической обработки; 8 — комплектовочный склад; А — Д — группы ремонтируемых деталей

Сочетание 1—дефекты 1, 2, 3, 5; сочетание 2 —дефекты 1, 4, 5а; сочетание 3 — дефекты 1, 2, 3, 4; сочетание 4 — дефекты 2, 3, 4, 6.

На заводах с большой производственной программой (авто- и трактороремонтных) применяют маршрутную технологию ремонта деталей, в которой разрабатывается технологический процесс на комплекс дефектов, с которыми деталь поступает в капитальный ремонт. В рассмотренном примере следует иметь четыре технологических процесса (маршрута) восстановления вала ведущей шестерни. Таким образом, под маршрутом ремонта понимают такое сочетание дефектов на детали, которое определяется их естественной взаимосвязью, единством технологического процесса и экономической целесообразностью восстановления. Если для устранения дефектов, входящих в состав маршрута, требуется выполнение механических, сварочных и гальванических работ, то в маршрутной технологии предусматриваются вначале сварочные, затем гальванические и механические работы (шлифование, полирование).

Из схемы движения ремонтируемых деталей при подефектной технологии (рис. 56, а) видно, что направляемую в ремонт партию (принимаемую за 100%) дробят на части в зависимости от характера дефектов на деталях и способов их устранения. Детали, составляющие группу А (35%) подают на сварочный участок (заварка трещин), затем на слесарный (зачистка мест сварки) и далее после контроля в комплектовочный склад. Детали групп Б—Д соответственно проходят другие участки и после контроля также поступают в комплектовочный склад. При наличии на детали нескольких дефектов, требующих различных способов восстановления, последовательность их устранения определяется не технологией, а работниками цеха, исходя из их опыта. При этой схеме возможны случаи, когда деталь может попасть на склад готовой продукции с каким-либо не устраненным дефектом.

Из схемы движения ремонтируемых деталей при маршрутной технологии (см. рис. 56, б) видно, что партия ремонтируемых деталей не дробится в течение всего производственного цикЛа, так как для всех деталей этой партии требуется одинаковый технологический процесс ремонта, поскольку они имеют общий маршрут ремонта (одно и то же сочетание дефектов). При этом правильно осуществляется очередность выполнения ремонтных операций с сохранением базовых поверхностей деталей, повышается качество планирования, обеспечивается ритмичная работа ремонтного предприятия и снижается себестоимость ремонта.

При разработке маршрутной технологии необходимо тщательное изучение состояния деталей, требующих ремонта, с целью выявления их характера и вариантов сочетаний. Количество маршрутов должно быть минимальным (не более пяти), иначе усложняется планирование и увеличивается площадь складов.

Маршрут ремонта должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами их ремонта, а также обеспечивать экономическую целесообразность восстановления деталей.

Контролер при дефектовке деталей отмечает краской на наружных поверхностях детали номер маршрута.

Основным учетным документом дефектовочного отделения при маршрутной технологии является дефектовочная ведомость. При этом детали, требующие ремонта, с соответствующим корешком дефектовочной ведомости поступают на склад деталей, ожидающих ремонта, где они приходуются и раскладываются по стеллажам и ячейкам с учетом номера маршрута.