Tipos de desgaste. Tipos y causas de desgaste de las piezas Tipos de desgaste de las piezas
Durante la operación, el equipo y sus elementos, al estar sujetos a diversas influencias, cambian de condición, tamaño y propiedades. Estos cambios pueden ocurrir sin problemas (cambio regular) y abruptamente (cambio irregular). Las razones de estos cambios son fenómenos de desgaste, estimados por un cambio en las dimensiones geométricas de los elementos de la máquina, su masa, o por algunos otros signos indirectos (desgaste debido a un cambio de forma sin pérdida de masa, etc.).
Tener puesto- un proceso que conduce a un cambio no solo en el exterior, sino también en las características de resistencia de los elementos de la máquina, lo que reduce gradualmente su confiabilidad y conduce a fallas en la operación.
El proceso de desgaste más intenso ocurre en los elementos conjugados de las máquinas, especialmente cuando se mueven entre sí. En la fig. 7 muestra los principales factores que determinan los procesos de desgaste en las máquinas.
Arroz. 7. Principales factores determinantes de los procesos de desgaste en máquinas y equipos.
Tener puesto- el resultado del desgaste, manifestado en forma de separación o deformación permanente del material de la pieza. La consecuencia del desgaste, por regla general, es una violación de las interfaces, las conexiones cinemáticas y el funcionamiento de las partes de una unidad o mecanismo dado en su conjunto.
El desgaste de la máquina puede ser mecánica, molecular-mecánica, corrosión-mecánica, corrosión.
Desgaste mecánico ocurre como resultado de influencias mecánicas e incluye los siguientes tipos de desgaste: abrasivo, hidroabrasivo, gas abrasivo, erosivo, fatiga, cavitación.
desgaste abrasivo Se produce como resultado de la acción de corte y rayado de las partículas sólidas. Estas partículas, que han entrado desde el exterior o se han separado (astillado, cepillado, etc.) de piezas en contacto y fricción entre sí, aumentan significativamente su desgaste.
Desgaste por chorro de agua Se produce como resultado de la acción de partículas sólidas atrapadas en el flujo de un líquido aceitoso que sirve de lubricante entre las piezas.
Desgaste abrasivo por gas Surge como resultado de la acción de las partículas sólidas atrapadas entre las partes que se frotan con los flujos de gas.
desgaste por erosión superficies de las piezas se produce como resultado de la exposición a flujos de líquido o gas que contienen partículas sólidas o inclusiones excesivamente pequeñas.
El desgaste abrasivo por gas es típico de los motores de combustión interna, y el desgaste erosivo es típico de sus partes: sistema de válvulas, boquillas de inyectores, chorros de carburador, etc.
desgaste por fatiga se produce como resultado de la deformación repetida del material de las piezas. Surge y se desarrolla en las capas superficiales de las piezas más estresadas, principalmente de trabajo, debido a la acción a largo plazo de las cargas, especialmente aquellas que son variables en valor y dirección. En este tipo de desgaste, la causa de las fallas de las piezas son las grietas por fatiga que comienzan a desarrollarse en la parte de la superficie donde actúan los esfuerzos de tracción y, por regla general, desde el lugar donde aparecieron diversos tipos de riesgos, muescas y delaminaciones.
desgaste por cavitación se manifiesta en el movimiento relativo de los sólidos en un medio líquido. Con mayor frecuencia, se observa en las camisas del bloque de cilindros, los sistemas de refrigeración y lubricación de los motores de combustión interna, los álabes de las bombas de aceite y agua, etc.
Desgaste mecánico molecular ocurre como resultado de la acción simultánea de fuerzas mecánicas y moleculares o atómicas. Debido a su irregularidad y rugosidad, las superficies de fricción y contacto mutuo de las partes de contacto tienen contactos a través de los cuales se transmiten cargas específicas significativas, por lo tanto, es posible que se produzcan roturas en la película lubricante (aceites, ungüentos), y a altas velocidades relativas de movimiento de las superficies de las piezas, se produce un calentamiento excesivo que conduce a la evaporación de la película de aceite lubricante o ungüentos y al asentamiento de partículas en las piezas en contacto. En el futuro, se produce la separación y destrucción de los lugares de colocación de las piezas. En este caso, se forma un rebaje en una de las superficies y una protuberancia en la otra, es decir. transferencia de metal de una superficie a otra.
El tipo de desgaste considerado se observa en el proceso de rodaje de piezas y elementos de máquinas.
Corrosión-desgaste mecánico ocurre durante la fricción de los materiales que han entrado en interacción química con el medio ambiente (oxígeno del aire y otros gases). Bajo la acción de un ambiente oxidante agresivo, se forman películas de óxido en las superficies de contacto y fricción de las piezas, que se eliminan como resultado de la fricción mecánica, y las superficies liberadas de estas películas se oxidan nuevamente, etc., es decir tiene lugar el proceso de desgaste. Un ejemplo es el desgaste de partes del grupo cilindro-pistón de los motores debido a la presencia en el ambiente de agentes corrosivos tales como ácidos sulfúrico, sulfuroso y orgánico.
La influencia más significativa en el proceso de desgaste la ejercen las fuerzas de fricción, que provocan desgaste mecánico y de otro tipo en las superficies en contacto mutuo. Además, el desgaste por fricción es toda una serie de procesos simultáneos: abrasión, aplastamiento, oxidación, etc.
Proceso abrasión Ocurre cuando una parte de la máquina o su elemento se desliza con respecto a otra. Este fenómeno se denomina fricción de primer tipo y ocurre debido a que las superficies en contacto, por regla general, presentan irregularidades (rugosidades) que impiden el libre movimiento (deslizamiento) de una parte sobre otra. El proceso de abrasión es tanto más intenso cuanto más rugosas son las superficies en contacto. La intensidad del desgaste aumenta si se introducen abrasivos u otras inclusiones entre las superficies de contacto.
El proceso de abrasión también ocurre durante el rodamiento mutuo de las superficies de las piezas de la máquina bajo carga y durante los impactos. Este fenómeno se llama fricción del segundo tipo. Se produce debido a que, como consecuencia de rodamientos o impactos, aparecen microfisuras y, a menudo, macrofisuras en las superficies de las partes en contacto, con su posterior desarrollo en profundidad y la formación de una fina película metálica, que posteriormente se desmorona y se despega, dando como resultado el llamado desgaste en caso de destrucción mayor. Las causas de dicho desgaste pueden ser la fatiga de la superficie, así como el daño estructural al metal de las superficies de contacto debido al calor y los golpes. El tipo considerado de desgaste mecánico a menudo aparece en las superficies de trabajo de engranajes y engranajes helicoidales, rodamientos, diversos dispositivos de soporte, etc.
Figura 8. Desgaste de las piezas acopladas: a - aumento del desgaste; b - tasa de desgaste
Desgaste por corrosión- destrucción de partes metálicas de máquinas bajo la influencia del medio ambiente, especialmente húmedo. La destrucción en este tipo de desgaste comienza, por regla general, desde las superficies exteriores, penetrando gradualmente en profundidad. El tipo más común de corrosión es la oxidación, es decir, combinación de metal con oxígeno atmosférico. Como resultado de la corrosión, las superficies sin pintar de las partes metálicas de las máquinas se cubren primero con una capa oscura y luego con fallas corrosivas profundas (si no se toman las medidas necesarias), mientras que las partes metálicas adquieren una estructura frágil y esponjosa. Las piezas de las máquinas con bajo contenido de carbono están sujetas a los mayores daños y desgaste como resultado de la corrosión. La intensidad de la corrosión aumenta en presencia de una serie de gases y líquidos que contienen ácidos y álcalis.
Hay dos tipos de procesos de desgaste por corrosión: químico Y electroquímico.
corrosión química se manifiesta bajo la influencia del oxígeno atmosférico y varios gases (dióxido de carbono, dióxido de azufre), así como líquidos que no conducen la corriente eléctrica (aceites y ungüentos de refinación de petróleo, varias resinas). La intensidad del desgaste químico de las piezas depende de la calidad de los materiales que las componen, del grado de oxidación a altas temperaturas y de las condiciones de funcionamiento (ambiente neutro o agresivo, etc.).
Corrosión electroquímica ocurre en medios que conducen corriente eléctrica, es decir en electrolitos: soluciones de sales, ácidos, álcalis, así como en una atmósfera húmeda y suelo.
El patrón de desgaste creciente de los elementos del equipo, especialmente en sus articulaciones, se expresa mediante una curva que tiene tres tramos claramente definidos que caracterizan los períodos de funcionamiento de las articulaciones (Fig. 8):
I- el período de rodaje, cuando las juntas se desgastan muy intensamente, pero la tasa de desgaste disminuye gradualmente;
II- el período de funcionamiento normal, cuando las condiciones en la superficie de las partes articuladas se vuelven constantes y el desgaste se produce a un ritmo constante;
III- el período de emergencia, el desgaste más intensivo, cuando el desgaste (holguras) alcanza valores inaceptables.
El período de funcionamiento normal de un equipo (unidad de montaje, piezas, etc.):
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donde - la duración de las partes de rodaje; - desgaste correspondiente al desgaste máximo permitido (holgura) en las interfaces de las piezas; - desgaste correspondiente al final de las piezas de rodaje; tg- coeficiente que caracteriza la tasa de desgaste de las piezas.
Los siguientes factores principales influyen en la tasa de desgaste de un período normal de funcionamiento: condiciones de funcionamiento: presión, naturaleza de las cargas, velocidades relativas, temperaturas, etc.; propiedades de los materiales, su variabilidad en el trabajo; condiciones de acoplamiento, la naturaleza del contacto de los elementos de acoplamiento, la calidad del procesamiento del material del que están hechos estos elementos; puntualidad y calidad de los servicios técnicos; conformidad de los combustibles y lubricantes utilizados.
Además del desgaste, los fenómenos de deformación plástica de los elementos del equipo son posibles debido a cargas inaceptables sobre estos elementos.
Los cambios en las máquinas y sus elementos se expresan mediante la siguiente dependencia funcional:
donde - factores operativos (la naturaleza y características de la producción de obras, modos de uso de máquinas, condiciones climáticas, etc.); - factores de diseño (características cinemáticas y dinámicas de las máquinas, propiedades de los materiales de los que están hechos sus elementos, etc.); - factores tecnológicos (tipo de materiales de los que están hechos los elementos de la máquina, métodos y calidad de su procesamiento, etc.); - características subjetivas y calificaciones del personal que realiza el mantenimiento de la máquina (conductores, mecánicos, camiones cisterna, etc.).
El desgaste de las máquinas y sus elementos se dividen en morales y físicos.
Obsolescencia- disminución en el costo del equipo bajo la influencia del progreso técnico.
Este tipo de desgaste tiene dos formas de manifestación. La obsolescencia de la primera forma es la depreciación de las máquinas debido al constante crecimiento de la productividad laboral en las industrias que producen estas máquinas, así como la fabricación de productos, materiales, etc. para ellas. El área de distribución de esta forma de obsolescencia está determinada por la tasa de progreso técnico de ese sector de la economía nacional y las industrias afines que producen estas máquinas o componentes para ellas, materiales, etc.
Pérdida de valor del equipo por obsolescencia de la primera forma:
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donde esta el costo inicial del equipo, rub.; - el costo de reposición de la máquina o el costo de su reproducción completa en el momento del desgaste físico, teniendo en cuenta la aparición de diseños más avanzados, frotar.
Costo de reposición del equipo después de cierto tiempo T:
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donde esta el costo inicial del auto, rub.; R- el aumento anual promedio en la productividad laboral en la industria y las industrias relacionadas que producen el tipo especificado de equipo.
La obsolescencia de la segunda forma es la depreciación del equipo debido a la aparición de nueva tecnología, es decir. máquinas similares o cercanas a ellas, pero diseños más avanzados. Un indicador de la obsolescencia de esta forma es el coeficiente de reducción del costo de las máquinas debido al progreso técnico, expresado como una fracción de su costo original:
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Deterioro físico Surge como consecuencia del desgaste mecánico molecular-mecánico y corrosivo-mecánico y consiste en el desgaste de los elementos estructurales y no estructurales de las máquinas. El desgaste físico aparece tanto como resultado de la acción directa de las máquinas y sus elementos (desgaste como resultado de la acción directa de las máquinas), como como resultado de la acción indirecta de los equipos y sus elementos individuales (desgaste como resultado de la acción de los equipos). inactividad: durante el tiempo de inactividad, cuando se ven afectados por condiciones atmosféricas y otras adversas). La depreciación se determina como un porcentaje: los elementos nuevos en el equipo (piezas, unidades de ensamblaje, etc.) se toman como 100% de servicio y los desgastados, cuyo uso es imposible, se toman como 100% de desgaste.
En términos de valor, se determina el desgaste físico del equipo (% del costo de reproducción):
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donde esta el costo estimado de la reparacion del equipo, rub.; - costo de reemplazo del equipo o costo de reproducción completa del equipo en el momento de su deterioro físico, teniendo en cuenta la aparición de diseños más avanzados, rublos; a es el valor relativo del desgaste residual, que se establece a partir de los datos experimentales de la reparación de dicho equipo, %.
La reparación del equipo es conveniente si el costo de restaurar el equipo es menor que el costo de adquirir uno nuevo, es decir,< , где - стоимость нового оборудования. При этом нельзя не учитывать степени совершенства конструкции, соответственно, и технико -экономических показателей как старого, так и нового оборудования.
Depreciación general de equipos por depreciación física y moral como parte del costo inicial:
Fig. 9 Gráfico del desgaste total de una máquina, compuesta por elementos reemplazables o completamente renovables en varias vidas útiles (según indicadores agregados)
El desgaste total del equipo se determina mediante dos métodos: analítico Y gráfico. El más obvio es el método gráfico.
En el eje horizontal (Fig. 9), se representa la vida útil completa de la máquina T (aceptada de acuerdo con las tablas de vida útil estándar), y en el eje vertical, el indicador máximo de desgaste total. Primero, el desgaste del elemento principal no reemplazable y no renovable del equipo (estructura principal, cama, etc.) se determina con el valor de desgaste absoluto. Una línea recta trazada desde el origen hasta el punto representa la línea de desgaste total del elemento en cuestión. Al final de la vida útil del equipo, este elemento estará completamente desgastado con el tiempo (desgaste parcial).
La vida útil de los elementos de la máquina se toma de acuerdo con los resultados de una verificación experimental, datos de prueba o de acuerdo con los libros de referencia reglamentarios.
Al determinar el desgaste total, se sigue el siguiente orden: hacer una lista de todos los elementos estructurales y no estructurales de la máquina; determinar su vida útil; seleccione elementos constructivos y no constructivos en grupos para que cada uno de ellos pueda considerarse como un elemento ampliado; determinar la vida útil y el costo de todos los elementos simultáneamente reemplazables o renovables de cada uno de estos grupos; haga una tabla y calcule el desgaste total para cualquier intervalo de uso de la máquina o construya un gráfico de desgaste basado en indicadores agregados.
Para determinar la vida o costo de los elementos ampliados y la frecuencia de su renovación, se pueden utilizar datos sobre la frecuencia y costo promedio del mantenimiento y reparación correspondiente, junto con el costo promedio de los repuestos reemplazados.
Una parte significativa de los costos de la empresa: los costos asociados con el uso de maquinaria, equipos e instalaciones de producción. Su uso tiene un rasgo característico: a diferencia de los recursos materiales, no se consumen en un ciclo de producción. Los recursos de capital duran años y se desgastan.
La depreciación del equipo es la pérdida de su valor y rendimiento. El desgaste puede ocurrir por muchas razones: envejecimiento de los equipos, pérdida de competitividad, etc. Hoy, la lucha contra el desgaste y la prolongación de la vida útil de los equipos es una tarea muy urgente.
La depreciación en el sentido económico significa la pérdida de valor del equipo durante su operación. En este caso, se distinguen dos tipos de desgaste: físico y moral. El desgaste físico se produce por el envejecimiento de los equipos y la pérdida de su rendimiento, y el desgaste moral por la pérdida de competitividad.
La depreciación física es la pérdida de activos fijos de su valor de consumo original, como resultado de lo cual se vuelven inutilizables y requieren reemplazo con nuevos fondos. Esto es desgaste normal. Es el resultado de períodos pasados de operación, influencias ambientales y tiempo de inactividad. Como resultado del desgaste físico, empeoran las características técnicas del objeto, aumenta la probabilidad de averías y accidentes, disminuye la vida útil residual del objeto en su conjunto o de algunos de sus componentes y partes. Esto conduce a un aumento de los residuos, el riesgo de accidentes graves, la incapacidad de las máquinas y equipos para cumplir con los requisitos para su correcto funcionamiento. Los costos de producción (materiales, energía), los costos de mantenimiento y reparación también aumentan.
El tipo físico de desgaste se divide en subespecies:
1. Por la razón que causó el desgaste, se distingue el desgaste del primer y segundo tipo. La depreciación del primer tipo se acumula como resultado de la operación. La depreciación del segundo tipo ocurre debido a accidentes, desastres naturales, violaciones de las normas de operación, etc.
2. Según el tiempo de flujo, el desgaste se divide en continuo y de emergencia. Continuo es una disminución gradual en los indicadores técnicos y económicos de los objetos. Emergencia: desgaste, que fluye rápidamente con el tiempo.
3. Según el grado y naturaleza de la distribución, el desgaste puede ser global y local. Global: desgaste, que se extiende uniformemente por todo el objeto. Local: desgaste, que afecta partes y componentes individuales del objeto.
4. Según la profundidad del flujo, se distinguen desgastes parciales y completos. Parcial - depreciación, lo que permite la reparación y restauración del objeto. Plena implica la sustitución de este objeto por otro.
5. Si es posible restaurar las propiedades de consumo perdidas, el desgaste puede ser removible e irreparable.
6. Según la forma de manifestación, se distinguen desgastes técnicos y estructurales. El desgaste estructural se manifiesta en el deterioro de las propiedades protectoras de los revestimientos externos y el aumento de la fatiga de las principales partes y componentes de los equipos, que aumentan la probabilidad de accidentes. El desgaste técnico es el desgaste, expresado en una disminución de los valores reales de los parámetros técnicos y económicos en comparación con los valores estándar o de pasaporte.
La disminución del valor de los bienes de capital puede estar asociada no sólo a la pérdida de sus cualidades de consumo. En tales casos, hablamos de obsolescencia.
La obsolescencia se entiende como una disminución en el costo de los equipos y otros activos fijos hasta el final de su vida útil debido a una disminución en el costo de reproducción de los mismos, ya que nuevos tipos de activos fijos comienzan a producirse más baratos, tienen mayor productividad y son técnicamente más avanzado. Por lo tanto, el uso de máquinas y equipos obsoletos se vuelve económicamente poco rentable como resultado de su baja productividad y alto costo.
El tiempo de obsolescencia y su grado están determinados por la influencia de muchos factores. En primer lugar, estas son las características y la escala de producción. La maquinaria y el equipo, cuyo uso se vuelve no rentable en algunas condiciones de producción, pueden usarse con éxito en otras. En este caso, podemos hablar de obsolescencia parcial de los equipos. Las pérdidas por obsolescencia se pueden eliminar actualizando y renovando el equipo, así como usándolo para realizar trabajos donde sigue siendo rentable.
Las pérdidas por obsolescencia completa solo se eliminan reemplazando las máquinas y equipos obsoletos por otros nuevos, más avanzados y rentables. A veces, la mejora de los equipos y maquinarias existentes es más eficaz que su sustitución. Por lo tanto, una forma más racional de reducir la obsolescencia es la modernización de maquinaria y equipos.
Hay dos formas de obsolescencia.
La obsolescencia del primer tipo se debe al crecimiento de la eficiencia en la producción de bienes de capital. Es causado por la aparición de medios de trabajo similares, pero más baratos.
Obsolescencia del segundo tipo: depreciación de activos fijos debido a la creación de equipos nuevos, más productivos y mejorados.
Para evaluar el grado de desgaste físico, se utilizan los siguientes métodos de evaluación:
Método experto basado en el examen del estado técnico real del objeto;
Método de análisis de vida útil basado en la comparación de la vida real y estándar del equipo.
Los tipos de desgaste se distinguen de acuerdo con los tipos de desgaste existentes - mecánico (abrasivo, fatiga), corrosión, etc.
El desgaste mecánico es el resultado de las fuerzas de fricción cuando una parte se desliza sobre otra. Con este tipo de desgaste, se produce abrasión (corte) de la capa superficial del metal y distorsión de las dimensiones geométricas de las partes de trabajo conjuntas. El desgaste de este tipo ocurre con mayor frecuencia durante la operación de piezas comunes como un eje, un cojinete, un marco, una mesa, un pistón, un cilindro, etc. También aparece durante la fricción de rodadura de las superficies, ya que este tipo de la fricción está inevitablemente acompañada: también hay fricción por deslizamiento, pero en tales casos, el desgaste es muy pequeño.
El grado y la naturaleza del desgaste mecánico de las piezas dependen de muchos factores: las propiedades físicas y mecánicas de las capas superiores del metal; condiciones de trabajo y la naturaleza de la interacción de las superficies de contacto; presión; velocidad relativa de movimiento; condiciones para la lubricación de las superficies de fricción; el grado de rugosidad de este último, etc. El efecto más destructivo en las piezas es el desgaste abrasivo, que se observa en los casos en que las superficies de fricción están contaminadas con pequeñas partículas abrasivas y metálicas. Por lo general, estas partículas caen sobre las superficies de fricción durante el procesamiento de palanquillas fundidas en una máquina, como resultado del desgaste de las superficies mismas, la entrada de polvo, etc. Conservan sus propiedades de corte durante mucho tiempo, forman arañazos, marcas de rozaduras en la superficies de piezas, y también, mezclándose con la suciedad, actúan como una pasta abrasiva, como resultado de lo cual se produce un roce intenso y desgaste de las superficies de contacto. La interacción de las superficies de las piezas sin movimiento relativo provoca el aplastamiento del metal, que es típico de las conexiones enchavetadas, ranuradas, roscadas y de otro tipo.
El desgaste mecánico también puede ser causado por un mal mantenimiento del equipo, por ejemplo, irregularidades en el suministro de lubricación, mala reparación e incumplimiento de sus plazos, sobrecarga de energía, etc.
En. Durante el funcionamiento, muchas piezas de la máquina (ejes, dientes de engranajes, bielas, resortes, cojinetes) están sujetas a la acción a largo plazo de cargas dinámicas variables, que tienen un efecto más negativo sobre las propiedades de resistencia de la pieza que las cargas estáticas. El desgaste por fatiga es el resultado de cargas variables que actúan sobre una pieza, provocando la fatiga del material de la pieza y su destrucción. Los ejes, resortes y otras partes se destruyen debido a la fatiga del material en la sección transversal. En este caso, se obtiene un tipo característico de fractura con dos zonas: la zona de desarrollo de grietas y la zona a lo largo de la cual se produjo la fractura. La superficie de la primera zona es lisa, mientras que la segunda es descascarillada ya veces granular.
La falla por fatiga del material de la pieza no conduce necesariamente a su falla inmediata. También es posible la aparición de grietas por fatiga, pelado y otros defectos, que, sin embargo, son peligrosos, ya que provocan un desgaste acelerado de la pieza y del mecanismo. Para evitar fallas por fatiga, es importante elegir la forma correcta de la sección transversal de una pieza recién fabricada o reparada: no debe tener transiciones bruscas de un tamaño a otro. También hay que recordar que una superficie rugosa, la presencia de arañazos y arañazos pueden provocar grietas por fatiga.
El desgaste por agarrotamiento se produce como resultado de la adherencia ("agarrotamiento") de una superficie a otra. Este fenómeno se observa con una lubricación insuficiente, así como con una presión significativa, en la que dos superficies de contacto se acercan tanto que las fuerzas moleculares comienzan a actuar entre ellas, lo que lleva a su agarrotamiento.
El desgaste corrosivo es el resultado del desgaste de piezas de máquinas e instalaciones que están bajo la influencia directa del agua, el aire, los productos químicos y las fluctuaciones de temperatura. Por ejemplo, si la temperatura del aire en un local industrial es inestable, cada vez que sube, el contenido
Arroz. una.
a - guías de cama y mesa, b - superficies internas del cilindro, c - pistón, d, d - eje, f, g - dientes de rueda, h - roscas de tornillo y tuerca, y - embrague de fricción del disco; 1 - mesa, 2 - cama, 3 - faldón, 4 - puente, 5 - fondo, 6 - orificio, 7 - cojinete, 8 - cuello del eje, 9 - hueco, 10 - tornillo , // -- tornillo; Y - lugares de desgaste, P "fuerzas actuantes
en el aire, el vapor de agua, en contacto con las partes metálicas más frías, se deposita sobre ellas en forma de condensado, lo que provoca la corrosión, es decir, la destrucción del metal debido a los procesos químicos y electroquímicos que se desarrollan en su superficie. Bajo la influencia de la corrosión, se forman erosiones profundas en las piezas, la superficie se vuelve esponjosa y pierde resistencia mecánica. Estos fenómenos se observan, en particular, en partes de prensas hidráulicas y martillos de vapor que funcionan con vapor o agua.
Normalmente, el desgaste por corrosión va acompañado de desgaste mecánico debido al acoplamiento de una pieza con otra. En este caso, se produce la denominada mecánica de corrosión, es decir, complejidad y desgaste.
La naturaleza del desgaste mecánico de las piezas. El desgaste mecánico de las piezas del equipo puede ser completo si se
la superficie de la pieza, o local, si alguna parte de la misma está dañada (Fig. 1, a-i).
Como resultado del desgaste de las máquinas guía, se viola su planitud, rectitud y paralelismo debido a la acción de cargas desiguales en la superficie deslizante. Por ejemplo, las guías rectilíneas 2 de la máquina (Fig. 1, a) bajo la influencia de grandes cargas locales se vuelven cóncavas en la parte media (desgaste local), y las guías cortas 1 de la mesa que se acoplan con ellas se vuelven convexas.
Los cilindros y camisas de pistón en motores, compresores, martillos y otras máquinas también se desgastan de manera desigual (Fig. 1, b). El desgaste se produce en la zona de movimiento de los anillos del pistón y se manifiesta en forma de desgaste de las paredes internas del cilindro o camisa. La forma del diámetro interior del cilindro está distorsionada: se forman desviaciones de la cilindricidad y la redondez (forma de barril), se producen arañazos, rozaduras * y otros defectos. En los cilindros de los motores de combustión interna, su parte superior, que experimenta las presiones más altas y las temperaturas más altas, es la que sufre el mayor desgaste. En los equipos de forja y prensado, por el contrario, el mayor desgaste se presenta en la parte inferior del cilindro, donde se encuentra el pistón durante los impactos. El desgaste del pistón (Fig. 1, c) se manifiesta en la abrasión y el rayado en la falda.
El desgaste de los ejes (Fig. 1, d, e) se manifiesta por la aparición de varios defectos: los ejes se doblan, torcen y también se rompen debido a la fatiga del material; se forman matones en sus cuellos; los cuellos cilíndricos se vuelven cónicos o en forma de barril. Las desviaciones de la redondez también son adquiridas por los orificios de los cojinetes lisos y casquillos. El desgaste desigual de los cuellos de los ejes y las superficies de los orificios de los casquillos durante la rotación del eje es el resultado de la acción de varias cargas en diferentes direcciones. Si solo la fuerza de su gravedad actúa sobre el eje durante la rotación, aparece desgaste en la parte inferior del cojinete (ver Fig. 1, d, izquierda).
En los engranajes, los dientes se desgastan con mayor frecuencia: se forman raspaduras, los dientes cambian de forma, tamaño y se rompen. La rotura de los dientes, la aparición de grietas en los radios, la llanta y el cubo de los engranajes, el desgaste de los orificios de montaje y las chavetas se produce por tres motivos principales: 1) sobrecarga de los engranajes; 2) entrada de cuerpos extraños en él; 3) montaje incorrecto (por ejemplo, montaje de engranajes en un eje con ejes desalineados).
Los tornillos de avance tienen una rosca trapezoidal o rectangular. Las roscas del tornillo y su tuerca se desgastan, las vueltas se vuelven más delgadas (Fig. 1, Z.). El desgaste de la rosca en los tornillos suele ser desigual
* Agarrotamiento: daño a la superficie de fricción en forma de surcos anchos y profundos en la dirección del deslizamiento. dimensional, ya que la gran mayoría de las piezas procesadas en máquinas tienen una longitud más corta que el husillo. La parte del hilo que más trabaja se desgasta con más fuerza. Las tuercas de los tornillos guía se desgastan más rápido que los tornillos. Las razones de esto son las siguientes: la rosca de las tuercas es inconveniente para limpiarla de la contaminación; las tuercas en algunos casos están mal lubricadas; para una tuerca asociada a un tornillo, todas las roscas están involucradas en el trabajo, mientras que para un tornillo solo una pequeña parte de sus vueltas, igual al número de vueltas de la tuerca, trabajan al mismo tiempo.
En los acoplamientos de discos, como resultado de la acción de las fuerzas de fricción, los extremos de los discos están sujetos al mayor desgaste (Fig. 1, i); sus superficies están desgastadas, aparecen rasguños, raspaduras, se altera la planitud.
En las conexiones roscadas, el perfil de la rosca se desgasta con mayor frecuencia, como resultado, la brecha aumenta en ellas. Esto se observa en
Arroz. 2. Desgaste de rodamientos:
a - por desalineación, b - al girar el anillo interior sobre el eje, c - por apriete excesivo, d - por defecto en el prensaestopas; yo - puntos de desgaste
las interfaces no solo funcionan, sino que también sujetan, por ejemplo, tornillos de sujeción de pernos de montaje que se desatornillan con frecuencia. El desgaste de las conexiones roscadas es el resultado de un apriete insuficiente o, por el contrario, excesivo de tornillos y tuercas; el desgaste es especialmente intenso si la conexión de trabajo percibe cargas grandes o alternas: los pernos y tornillos se estiran, el paso de la rosca y su perfil se distorsionan, la tuerca comienza a "atascarse". En estos casos, son posibles averías de emergencia de las partes de conexión. Los bordes de las cabezas de los pernos y tuercas se desgastan con mayor frecuencia porque se desatornillan con las llaves incorrectas.
En conexiones enchavetadas, tanto las chavetas como los chaveteros se desgastan. Las posibles razones de este fenómeno son el aflojamiento del ajuste de la pieza en el eje, el ajuste incorrecto de la llave en el casquillo.
En los rodamientos, debido a varias razones (Fig. 2, a-d), las superficies de trabajo están sujetas a desgaste: aparecen marcas de viruelas, se observa descamación de las superficies de las cintas de correr y las bolas. Bajo la acción de cargas dinámicas, se produce su rotura por fatiga; bajo la influencia de ajustes excesivamente apretados de los cojinetes en el eje y en la carcasa, las bolas y los rodillos quedan atrapados entre los anillos, como resultado de lo cual son posibles las distorsiones de los anillos durante la instalación y otras consecuencias indeseables.
Las diferentes superficies de deslizamiento también están sujetas a patrones de desgaste característicos (Fig. 3). Durante el funcionamiento de los engranajes, debido a la fatiga de contacto del material de las superficies de trabajo de los dientes y bajo la acción de tensiones tangenciales, se produce el astillado de las superficies de trabajo, es decir, la separación de partículas del material.
Fig. 3.
a - astillado, b - pelado, c - corrosión, d - erosión, e - rasguños, e - rayado, g - pegado, h - desgarro profundo del material y su transferencia desde otra superficie de fricción rial, lo que lleva a la formación de hoyos en la superficie de fricción (Fig. 3, a). La destrucción de las superficies de trabajo de los dientes debido a un astillado intenso (Fig. 3, b) a menudo se denomina descamación (hay una separación de la superficie de fricción del material en forma de escamas).
En la fig. 3c muestra una superficie dañada por la corrosión. La superficie del anillo de polvo de hierro fundido (Fig. 3, d) está dañada debido al desgaste por erosión, que ocurre cuando el pistón se mueve en el cilindro en relación con el líquido; las burbujas de gas en el líquido estallan cerca de la superficie del pistón, lo que crea un aumento local de la presión o la temperatura y provoca el desgaste de las piezas. La superficie del tambor de freno (Fig. 3, e) muestra los riesgos que aparecen cuando un cuerpo sólido o partículas sólidas actúan sobre un tambor giratorio. Las incautaciones (Fig. 3, f) se forman como resultado de la incautación de superficies durante la fricción debido a la acción de fuerzas moleculares entre ellas. En la fig. 3, g muestra la superficie de trabajo de la pieza con partículas extrañas adheridas, y en la fig. 3, h - la superficie de la pieza con desgaste durante el atasco como resultado del fraguado - desgarro profundo del material y su transferencia desde otra superficie de fricción.
Trabajo práctico nº 1
"Estudio independiente y toma de notas del tema: "Desgaste de piezas de equipos industriales""
La esencia del fenómeno del desgaste.
La vida útil de los equipos industriales está determinada por el desgaste de sus piezas.- un cambio en el tamaño, forma, masa o estado de sus superficies debido al desgaste, es decir, deformación residual de cargas permanentes o debido a la destrucción de la capa superficial durante la fricción.
La tasa de desgaste de las piezas del equipo depende de muchos factores:
Ø condiciones y modo de su trabajo;
Ø material del que están hechos;
Ø la naturaleza de la lubricación de las superficies de fricción;
Ø fuerza específica y velocidad de deslizamiento;
Ø temperatura en la zona de interfase;
Ø estado del medio ambiente (polvo, etc.).
cantidad de desgaste caracterizado por unidades establecidas de longitud, volumen, masa, etc.
La depreciación se determina:
Ø cambiando los espacios entre las superficies de contacto de las piezas, \
Ø fuga en sellos,
Ø disminución en la precisión del procesamiento del producto, etc.
El desgaste es:
ü normal y
u emergencia.
Normal o natural se llama desgaste que se produce durante el funcionamiento correcto, pero a largo plazo, de la máquina, es decir, como resultado del uso de un recurso dado de su funcionamiento.
emergencia o progresiva, Llamado desgaste, que ocurre dentro de un corto tiempo y alcanza tales proporciones que la operación posterior de la máquina se vuelve imposible.
A ciertos valores de cambios resultantes del desgaste, límite de desgaste, provocando un fuerte deterioro en el rendimiento de las piezas individuales, los mecanismos y la máquina en su conjunto, lo que provoca la necesidad de su reparación.
Tasa de desgaste - esta es la relación de los valores de las cantidades de caracterización con el intervalo de tiempo durante el cual surgieron.
La esencia del fenómeno de la fricción.
La causa principal del desgaste de las piezas (especialmente el acoplamiento y el roce entre sí) es la fricción.
Fricción - el proceso de resistencia al movimiento relativo que ocurre entre dos cuerpos en las áreas de contacto de sus superficies a lo largo de las tangentes a ellos, acompañado por la disipación de energía, es decir, su transformación en calor.
En la vida cotidiana, la fricción es tanto beneficiosa como perjudicial.
Beneficio radica en el hecho de que debido a la rugosidad de todos los objetos sin excepción, como resultado de la fricción entre ellos, no se produce el deslizamiento. Esto explica, por ejemplo, que podamos movernos libremente por el suelo sin caernos, que los objetos no se nos escapen de las manos, que un clavo se sujete firmemente a la pared, que un tren se desplace sobre raíles, etc. El mismo fenómeno de rozamiento se observa en el mecanismos de máquinas, cuyo trabajo está acompañado por el movimiento de partes que interactúan. En este caso, la fricción da resultado negativo - desgaste de las superficies de contacto de las piezas. Por lo tanto, la fricción en los mecanismos (a excepción de la fricción de los frenos, las correas de transmisión y los engranajes de fricción) es un fenómeno indeseable.
Tipos y naturaleza de las piezas de desgaste.
Los tipos de desgaste se distinguen de acuerdo con los tipos de desgaste existentes:
Tipos de desgaste:
Ø mecánico(abrasivo, fatiga ),
Ø corrosivo y etc.
Desgaste mecánico es el resultado de la acción de las fuerzas de rozamiento al deslizar una pieza sobre otra.
Con este tipo de desgaste, se produce abrasión (corte) de la capa superficial del metal y distorsión de las dimensiones geométricas de las partes de trabajo conjuntas. El desgaste de este tipo ocurre con mayor frecuencia durante la operación de interfaces comunes de piezas como un eje - cojinete, marco - mesa, pistón - cilindro, etc. También aparece durante la fricción por rodadura de las superficies, ya que la fricción por deslizamiento inevitablemente acompaña a este tipo de fricción. , sin embargo, en tales casos, el desgaste es muy pequeño.
El grado y la naturaleza del desgaste mecánico de las piezas depende de muchos factores:
Ø propiedades físicas y mecánicas de las capas superiores del metal;
Ø condiciones de trabajo y la naturaleza de la interacción de las superficies de contacto; presión; velocidad relativa de movimiento;
Ø condiciones para la lubricación de las superficies de fricción;
Ø grado de rugosidad de estos últimos, etc.
El efecto más destructivo sobre los detalles ha desgaste abrasivo, que se observa en los casos en que las superficies de fricción están contaminadas con pequeñas partículas abrasivas y metálicas.
Por lo general, tales partículas llegan a las superficies de fricción durante el procesamiento de palanquillas fundidas en la máquina, como resultado del desgaste de las superficies mismas, la entrada de polvo, etc.
Conservan sus propiedades de corte durante mucho tiempo, forman rayones y rozaduras en las superficies de las piezas y, cuando se mezclan con la suciedad, actúan como una pasta abrasiva, como resultado de lo cual se produce un roce intenso y un desgaste de las superficies de contacto. La interacción de las superficies de las piezas sin movimiento relativo provoca el aplastamiento del metal, que es típico de las conexiones enchavetadas, ranuradas, roscadas y de otro tipo.
El desgaste mecánico también puede ser causado por un mal mantenimiento del equipo, como irregularidades en el suministro de la lubricación, reparaciones de mala calidad e incumplimiento de sus plazos, sobrecarga de energía, etc.
Durante el funcionamiento, muchas piezas de la máquina (ejes, dientes de engranajes, bielas, resortes, cojinetes) están sujetas a la acción a largo plazo de cargas dinámicas variables, que tienen un efecto más negativo sobre las propiedades de resistencia de la pieza que las cargas estáticas.
desgaste por fatiga es el resultado de cargas variables que actúan sobre la pieza, provocando la fatiga del material de la pieza y su destrucción. Los ejes, resortes y otras partes se destruyen debido a la fatiga del material en la sección transversal. En este caso, se obtiene un tipo característico de fractura con dos zonas: la zona de desarrollo de grietas y la zona a lo largo de la cual se produjo la fractura. La superficie de la primera zona es lisa, mientras que la segunda zona está descascarada ya veces granular.
La falla por fatiga del material de una pieza no conduce necesariamente a su falla inmediata. También es posible que se produzcan grietas por fatiga, desconchados y otros defectos que, sin embargo, son peligrosos, ya que provocan un desgaste acelerado de la pieza y del mecanismo.
Para evitar fallas por fatiga, es importante elegir la forma correcta de la sección transversal de una pieza recién fabricada o reparada: no debe tener transiciones bruscas de un tamaño a otro. También hay que recordar que una superficie rugosa, la presencia de arañazos y arañazos pueden provocar grietas por fatiga.
Desgaste por convulsionesOcurre como resultado de la adherencia ("agarrotamiento") de una superficie a otra..
Este fenómeno se observa con una lubricación insuficiente, así como con una presión significativa, en la que dos superficies de contacto se acercan tanto que las fuerzas moleculares comienzan a actuar entre ellas, lo que lleva a su agarrotamiento.
Desgaste corrosivo es el resultado del desgaste de partes de máquinas e instalaciones que están bajo la influencia directa del agua, aire, productos químicos, fluctuaciones de temperatura. Por ejemplo, si la temperatura del aire en un local industrial es inestable, cada vez que sube, el contenido
Arroz. una. La naturaleza del desgaste mecánico de las piezas:
pero- guías de cama y mesa, B- superficies internas del cilindro,
en- pistón, re, re- eje, e, w- dientes de rueda h- roscas de tornillos y tuercas,
Y- embrague de disco de fricción;
1 - mesa, 2 - cama, 3 - falda, 4 - puente, 5 - fondo, 6 - agujero,
7 - Llevando, 8 - cuello del eje 9 - brecha, 10 - tornillo, 11 - tornillo;
Y- lugares de desgaste, R- esfuerzos activos
En el aire, el vapor de agua, en contacto con las partes metálicas más frías, se deposita sobre ellas en forma de condensado, lo que provoca la corrosión, es decir, la destrucción del metal debido a los procesos químicos y electroquímicos que se desarrollan en su superficie. Bajo la influencia de la corrosión, se forman corrosiones profundas en las piezas, la superficie se vuelve esponjosa y pierde resistencia mecánica. Estos fenómenos se observan, en particular, en partes de prensas hidráulicas y martillos de vapor que funcionan con vapor o agua.
Normalmente, el desgaste por corrosión va acompañado de desgaste mecánico debido al acoplamiento de una pieza con otra. En este caso, se produce la denominada corrosión mecánica, es decir, complejo, desgaste.
Conferencia número 3. Desgaste de partes del equipo. Tipos de desgaste.
Tener puesto - destrucción superficial gradual del material con un cambio en las formas geométricas y propiedades de las capas superficiales de las piezas.
Hay desgaste:
Normal;
- emergencia.
Dependiendo de las causas, el desgaste se divide en 3 categorías:
1. químico;
2. físico;
3. térmica
Desgaste normal - cambio dimensional que ocurre en poco tiempo debido a una instalación, operación y mantenimiento inadecuados.
Desgaste químico - consiste en la formación de las capas más finas de óxido en la superficie de las piezas, seguida de la exfoliación de estas capas. La destrucción en curso va acompañada de la aparición de óxido, corrosión del metal.
Deterioro físico - el motivo puede ser:
Cargas significativas;
fricción superficial;
Impacto abrasivo y mecánico.
Y al mismo tiempo, aparecen los detalles:
microfisuras;
grietas;
La superficie de metal se vuelve áspera.
El desgaste físico es:
Viruela;
- cansado;
- abrasivo;
ropa termica - caracterizado por la formación y posterior destrucción de enlaces moleculares dentro del metal. Ocurre debido a la temperatura alta o baja.
Razones para el desgaste:
1. La calidad del material de las piezas.
Por regla general, para la mayoría de las piezas, la resistencia al desgaste es mayor cuanto más dura es su superficie, pero no siempre el grado de dureza es directamente proporcional a la resistencia al desgaste.
Los materiales con alta dureza tienen una alta resistencia al desgaste. Sin embargo, esto aumenta la probabilidad de arañazos y desprendimiento de partículas de material. Por lo tanto, tales piezas deben tener una alta viscosidad, que impida el desprendimiento de partículas. Si dos partes hechas de materiales homogéneos experimentan fricción, entonces con un aumento en el coeficiente de fricción se desgastan rápidamente, por lo tanto, las partes más costosas y difíciles de reemplazar deben fabricarse con un material más duro, de alta calidad y costoso, y las piezas simples más baratas deben estar hechas de un material con un bajo coeficiente de fricción.
2. La calidad del tratamiento superficial de la pieza.
Hay tres periodos de desgaste de las piezas:
El período inicial de rodaje se caracteriza por un rápido aumento en el espacio de las juntas móviles;
- el período de desgaste constante - hay un desgaste lento y gradual;
Un período de desgaste rápido y creciente, causado por un aumento significativo en las holguras y un cambio en las formas geométricas de las piezas.
Para aumentar la vida útil de las piezas, debe:
Acortar el primer período tanto como sea posible, mediante un procesamiento muy preciso y limpio de las piezas;
Aumentar el segundo período máximo;
Prevenir el tercer período.
3. Lubricación.
Una capa de lubricante introducida entre las partes en fricción rellena todas las asperezas e irregularidades y reduce la fricción y el desgaste muchas veces.
4. La velocidad de movimiento de las piezas y la presión específica.
Sobre la base de datos experimentales, se ha establecido que bajo cargas específicas normales y velocidades de movimiento de 0,05 a 0,7, la capa de aceite no se rompe y la pieza funciona durante mucho tiempo. Si aumenta la carga, el desgaste de la pieza aumentará muchas veces.
5. Violación de la rigidez en partes fijas.
6. Violación de aterrizajes.
7. Violación del arreglo mutuo de partes en compañeros.
