Пластичные (консистентные) смазки. Свойства и обозначение смазок

Применяемые для смазки автомобилей пластичные смазки по их основному назначению подразделяют на антифрикционные, защитные и уплотнительные.

Антифрикционные смазки снижают износ и трение сопряженных деталей механизмов, ниже приведены применяемые группы антифрикционных смазок.

Антифрикционные смазки общего назначения для обычных температур (группа С) используют для узлов трения с рабочей температурой до 70°С. К этой группе смазок относят; солидолы, смазки AM (карданные), ЯНЗ-2, графитную УСсА, ЛИТОЛ-24 и ЦИАТИМ-201.

Солидолы вырабатывают загущением индустриальных масел кальциевыми мылами Жирных кислот, получаемых на основе натуральных растительных масел (жировой солидол) или синтетических жирных кислот. Солидолы предназначены для смазывания грубых и малоответственных поверхностей трения машин и механизмов, ручного инструмента. Солидолы работоспособны в течение относительно малого срока времени.

Пресс-солидол С используют главным образом для поверхностей трения шасси автомобилей, к которым он подается под давлением; солидол С -- для смазывания подшипников качения и скольжения, шаровых, винтовых и цепных передач, тихоходных шестеренных редукторов и других узлов трения. Жировой солидол УС, представляющий собой однородную мазь от светло-желтого до темно-коричневого цвета, выпускают двух марок: УС-1 (пресс-солидол) и УС-2, работоспособность которых ограничена диапазоном температур от -50 до +65°С. В маркировке буквы обозначают: у -- универсальная, с -- синтетическая, с -- сред не плавкая. Гидратированная кальциевая смазка графитная УСсА применяется для смазывания рессор автомобилей, открытых зубчатых колес, торсионных подвесок, резьб домкратов. По внешнему виду -- это однородная мазь от темно-коричневого до черного цвета. Применять солидолы в качестве защитных смазок не рекомендуется, так как в них содержится до 3 % воды, которая может вызывать коррозию металла под слоем смазки.

Смазка ЯНЗ-2 -- автомобильная тугоплавкая кальциево-натриевая служит дня смазывания подшипников ступиц колес, червячного вала коробки передач, генераторов автомобилей и др. По внешнему виду это однородная мазь от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Может заменять солидол.

Смазка ЛИТОЛ-24 -- универсальная смазка на литиевых мылах 12-оксистеариновой кислоты предназначена для поверхностей трения, для которых рекомендуются солидолы и смазка ЯНЗ-2.

До недавнего времени большую часть литиевых смазок готовили на мылах стеариновой кислоты -- ЦИАТИМ-201, которая предназначена для узлов трения, работающих при относительно низких нагрузках и невысоких температурах.

Смазки для повышенных температур (группа 0) используют для узлов трения с рабочей температурой до 110°С, К этой группе относятся смазки: ЦИАТИМ-202, ЛЗ-31, 1-13.

Смазка ЦИАТИМ-202 служит для смазывания подшипников качения, работающих в интервале температур -40 -- +110°С. Смазка токсична, и при работе с ней следует применять индивидуальные средства защиты. По внешнему виду это однородная мягкая мазь от желтого до светло-коричневого цвета.

Смазку ЛЗ-31 применяют для закрытых подшипников качения, не контактирующих с водой, а также для выжимного подшипника сцепления автомобилей ЗИЛ и ГАЗ, работающих в интервале температур от --40 до +20°С. По внешнему виду это мазь от светло-коричневого до светло-желтого цвета.

Смазка 1-13 на натриевых и натриево-кальциевых мылах предназначена для смазывания подшипников качения, опор карданного вала, первичного вала коробки передач, ступиц колес, оси и шарниров педалей управления. Смазка готовится загущением нефтяных масел натриево-кальциевым мылом касторового масла. Вариант указанной смазки -- смазка 1-ЛЗ, отличающийся присутствием антиокислителя дифениламина. Смазка по внешнему виду -- однородная мазь от светло-коричневого до коричневого цвета, применяется при температуре от --20 до +110°С„

Смазка Консталин (1 и 2) изготавливается на натриевых и натриево-кальциевых мылах, служит для поверхностей трения, работающих в условиях отсутствия влаги при температуре от --20 до +110°С. По внешнему виду -- это однородная мазь от светло-желтого до темно-коричневого цвета.

Редукторные (трансмиссионные) смазки (группа Т) предназначены для зубчатых и винтовых передач всех видов. К этой группе относится индустриальная кальциевая смазка ЦИАТИМ-208, Смазку используют для смазывания тяжелонагруженных шестеренных редукторов, работающих при температуре от--30 до +100°С. По внешнему виду это однородная вязкая жидкость черного цвета. Смазка токсична, поэтому при работе с ней следует применять индивидуальные средства защиты.

Морозостойкие смазки (группа Н) предназначены для поверхностей трения с рабочей температурой -- 40°С и ниже. К этой группе "относятся смазки ВНИИНП-257, ОКБ--122--7. Смазку ВНИИНП-257 применяют для смазывания шарикоподшипников и маломощных зубчатых передач. Смазка морозостойка, это мягкая консистентная мазь черного цвета, температура применения от -60 до + 150°С. Смазка ОКБ-122-7 служит для смазывания шарикоподшипников и других поверхностей трения, работающих в интервале температур от -40 до +ЮО°С. По внешнему виду это мазь от светложелтого до светло-коричневого цвета.

Химически стойкие смазки (группа X) предназначены для узлов трения, имеющих контакт с агрессивными средами. К этой группе откосятся смазки; ЦИАТИМ-205, ВНИИНП-279. Смазка ЦИАТИМ-205 предохраняет от спекания неподвижные резьбовые соединения., работающие при температуре --60 -- +50°С. По внешнему виду это однородная вазелинообразная мазь от белого до светло-кремового цвета.

К противозадирным и противоизносным смазкам (группа И) относится смазка ЦИАТИМ-203, которая служит для смазывания высоконагруженных шестеренных передач, червячных редукторов, опор скольжения и качения при температуре от -50 до +90°С. Это однородная мазь темно-коричневого цвета без комков.

Защитные (консервационные) смазки (группа К) предназначены для защиты металлических изделий и механизмов от коррозии при хранении, транспортировании и эксплуатации. Наиболее распространенной защитной

смазкой является технический вазелин (УН). Консерва-циснные смазки по объему производства занимают второе место после антифрикционных (около 15 % в общем объеме производства смазок). При правильном нанесении защитных смазок они препятствуют проникновению к металлической поверхности коррозионно-агрес-сибых веществ, влаги и кислорода воздуха, тем самым предотвращают коррозию в течение 10--15 лет. Для улучшения защитных и противокоррозионных свойств в смазки вводят специальные присадки. Наряду с пластичными защитными смазками используют жидкие консервационные масла, пленкообразующие ингибиро-ванные нефтяные составы (ПИНС), мастики и некоторые другие продукты нефтяного происхождения. Несмотря на широкое распространение консервационных пластичных смазок, они имеют ряд недостатков. Одним из серьезных является большая трудность нанесения и удаления их с защищаемых поверхностей по сравнению с жидкими продуктами. Чтобы нанести или удалить смазку, зачастую приходится разбирать механизм, что осложняет и удлиняет консервацию и расконсервацию изделий.

План лекции

1. Классификация и обозначение пластичных смазок.

2. Общие требования к пластичным смазкам для узлов автомобилей.

3. Свойства смазок и методы их оценки.

4. Производство пластичных смазок.

5. Ассортимент смазок, их применение и взаимозаменяемость.

1. Классификация и обозначение пластичных смазок

Для смазки ряда механизмов и деталей автомобиля используют густые мазеобразные продукты – пластичные смазки. Пластичной смазкой называют систему, которая при малых нагрузках проявляет свойства твердого тела; при некоторой критической нагрузке смазка начинает пластично деформироваться (течь подобно жидкости) и после снятия нагрузки вновь приобретать свойства твердого тела.

Смазки по своему составу является сложными веществами. В простейшем случае они состоят из двух компонентов – масляной основы (дисперсионная среда) и твердого загустителя (дисперсная фаза).

В качестве масляной основы смазок используют различные масла нефтяного и синтетического происхождения. Загустителями, образующими твердые частицы дисперсной фазы, могут быть вещества органического и неорганического происхождения (мыла жирных кислот, парафин, силикагель, бетонит, сажа, органические пигменты и т.п.). Размеры частиц дисперсной фазы очень малы – 0,1-10 мкм. Наиболее характерная форма частиц загустителя – мелкие шарики, ленты, пластинки, иголки, сростки кристаллов и др.

Добавки необходимы для улучшения эксплуатационных свойств смазок. К ним относятся:

- присадки – малорастворимые ПАВ (тоже, что и в моторных маслах). Не более 5 %;

наполнители , улучшающие антифрикционные и герметизирующие свойства (дисульфид молибдена, графит, слюда и др.). Наполнители составляют 1-20 % массы смазки;

модификаторы структуры , способствующие формированию более прочной и эластичной структуры смазки. Это ПАВ (кислоты, спирты и др.) и составляют 0,1 –1 % массы смазки.

Для большинства смазок на долю дисперсионной среды – жидкого масла приходится от 70 до 90 % массы смазок. От вязкости дисперсионной среды во многом зависят вязкостные характеристики смазок, например, прокачиваемость смазки при низких температурах. От вязкости дисперсионной среды смазок зависит в основном сопротивление вращению в таком важном узле трения, как подшипник качения.

Для производства смазок применяют мало - и средневязкие нефтяные масла и редко – синтетические. В РФ до 80% смазок готовят на маслах вязкостью не более 50 мм 2 /с при 50 °С. Смазки, приготовленные на маловязких маслах, можно применять при –60 °С. Вязкие масла применяют в основном для производства консервационных, а также некоторых сортов; термостойких смазок.

В смазки специального назначения (уплотнительные, резьбовые, для рессор и т.п.) применяют наполнители – графит, дисульфид молибдена. Наполнители увеличивают прочность смазки, препятствуют выдавливанию её из узлов трения.

В процессе эксплуатации автомобилей наибольшее применение получили мыльные и углеводородные смазки.

Загустителями в мыльных смазках являются мыла. Известны смазки загущенные мылами лития, натрия, кальция, цинка, стронция, бария, алюминия, применяют широко только кальциевое, литиевые, натриевые, бариевые и алюминиевые смазки.

Углеводородные смазки получают сплавлением нефтяных масел с твердыми углеводородами – парафином, церезином. Эти смазки занимают исключительное место среди консервационных (защитных) смазок благодаря их невысокой температуре плавления и обратимости структуры. Они абсолютно нерастворимы в воде и не проводят через себя водяные пары. Их можно наносить на металлические детали и поверхности, окуная в расплавленную смазку при 60-120 °С, распыливанием, при помощи кисти и т.д. Тонкий слой смазки (около 0,5 мм) надежно защищает поверхность от проникновения воды и пара.

В соответствии с классификацией (ГОСТ 23258-78) смазки разделены на четыре группы: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные.

Антифрикционные смазки делятся на подгруппы, обозначаемые индексами: С – общего назначения для обычной температуры (до 70 °С); О – для повышенной температуры (до 110 °С); М – многоцелевые, работоспособны от -30 до +130 °С в условиях повышенной влажности; Ж – термостойкие (150 °С и выше); Н – морозостойкие (ниже –40 °С); И – противозадирные и противоизносные; П – приборные; Д – приработочные (содержат дисульфид молибдена); Х – химически стойкие.

Консервационные (защитные) смазки, предназначенные для предотвращения коррозии металлических поверхностей при хранении и эксплуатации механизмов, обозначаются индексом 3.

Канатные – индексом К.

Уплотнительные смазки делятся на три группы: арматурные – А, резьбовые – Р, вакуумные – В.

В обозначении еще указывают :

тип загустителя (обозначают первыми двумя буквами входящего в; состав мыла металла: Ка – кальциевое. На – натриевое. Ли – литиевое, Ли-Ка – смешанное);

В табл. 1 представлены виды загустителей для различных смазок.

Таблица 1

Марки смазок и виды загустителей

рекомендуемый температурный диапазон применения (указывают дробью – в числителе уменьшенная в 10 раз без знака минус минимальная температура, в знаменателе - уменьшенная в 10 раз максимальная температура применения);

дисперсионную среду (обозначают строчными буквами: у – синтетические углеводороды, к – кремнийорганические жидкости, г – добавка графита, д – добавка дисульфида молибдена.

консистенцию (густоту), которую обозначают условным числом от 0 до 7.

Классификация смазок по консистенции (густоте) разработана Национальным институтом смазочных материалов США (NLGI). Согласно этой классификации смазки делятся на классы в зависимости от уровня пенетрации – чем выше численное значение пенетрации , тем мягче смазка. Класс 000, 00 – очень мягкая, аналогична очень вязкому маслу; класс 0, 1 – мягкая; класс 2 – вазелинообразная; класс 3 – почти твердая; класс 4,5 – твердая; класс 6 – очень твердая, мылообразная.

При выборе смазки лучше руководствоваться рекомендациями завода-изготовителя автомобиля.

Автомобильный транспорт является одним из основных потребителей пластичных смазок – около 25 % от общего производства.

В качестве примера можно привести классификационное обозначение по ГОСТ 23858-79 товарной литиевой смазки литол-24:

М Ли 4/13-3 – смазка многоцелевая антифрикционная, работоспособна в условиях повышенной влажности (М), загущена литиевым маслом (Ли). Рабочий диапазон температур составляет –40...+130°С (4/13). Отсутствие индекса дисперсионной среды означает, что смазка приготовлена на нефтяном масле. Цифра 3 характеризует консистенцию смазки.

Исходные данные…………………………………………..…………..3

Перечень листов графической части……………………...........4

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..…….......5

1.ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ свойства ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК……9

1.1. Температура каплепадения………………………………….…………..9

1.2. Механические свойства………………………………………….…..…..9

1.3. Эффективная вязкость………………………………………………….10

1.4. Коллоидная стабильность………………………………………………11

1.5. Водостойкость…………………………………………………………..11

2.КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК…..12

2.1.Смазки общего назначения……………………………………………...13

2.2.Универсальные смазки……………………………………………….….13

2.3.Специализированные смазки…………………………………………...14

2.4.Термостойкие смазки……………………………………………….…...14

2.5.Морозостойкие смазки……………………………………………...…...15

3.ХИММОТОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА………………………………………16

3.1.Химмотологическая карта горюче-смазочных материалов и спецжидкостей, применяемых по необходимости и при ремонтных работах………………………………………………………………………...20

4.ТАБЛИЦА ЗАПРАВОЧНЫХ ЕМКОСТЕЙ………………………………22

5.Список использУЕМОЙ литературы…………………....…….23

Исходные данные

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

ВВЕДЕНИЕ

Правильный выбор и рациональное использование эксплуатационных материалов во многом определяют надежность и долговечность техники, затраты на ее обслуживание и ремонт. Ошибка при выборе моторного масла может привести в лучшем случае к сокращению срока службы двигателя, в худшем — к его поломке.

Выбор и правильное применение масла осложняются зачастую тем, что технической документацией на некоторые машины предусматривается большое число марок смазочных материалов. Поэтому унификация их и использование заменителей могут иметь большое значение для упрощения эксплуатации автомобильной техники.

В автомобиле имеется большое число узлов и механизмов, где применяются пластичные смазки, разнообразие которых также предполагает грамотное их использование.

Для смазки ряда механизмов и деталей автомобиля используют густые мазеобразные продукты – пластичные смазки. Согласно одному из терминологических определений, отражающему объемно-механические свойства, пластичной смазкой называют систему, которая при малых нагрузках проявляет свойства твердого тела; при некоторой критической нагрузке смазка начинает пластично деформироваться (течь подобно жидкости) и после снятия нагрузки вновь приобретает свойства твердого тела.

Смазки по своему составу являются сложными веществами. В простейшем случае они состоят из двух компонентов – масляной основы (дисперсионная среда) и твердого загустителя (дисперсная фаза). Сочетая в себе свойства твердого тела и жидкости, пластичные смазки в качестве грубой модели могут быть представлены, как кусок ваты, пропитанной маслом. Волокна ваты соответствуют частицам дисперсной фазы, а масло, удерживаемое в вате, - дисперсионной среде смазки.

Свойства твердого тела придает смазке наличие структурного каркаса. Когда нагрузки малы, например под действием собственного веса, структурный каркас и сама смазка не разрушаются, а упруго деформируются. Это обусловлено природой загустителя – размером, формой, характером сцепления частиц дисперсной фазы.

Структурный каркас смазки не отличается сколько-нибудь значительной прочностью. Даже приложение малых нагрузок разрушает его, и смазка деформируется подобно пластично-вязкой жидкости. Благодаря этому смазку можно использовать в узле трения, свободно наносить на защищаемые от коррозии поверхности.

Процесс разрушения структурного каркаса пластичных смазок обратим. После снятия нагрузки течение смазки прекращается, структурный каркас практически мгновенно восстанавливается, и смазка вновь приобретает свойства твердого тела.

В качестве масляной основы смазок используют различные масла нефтяного и синтетического происхождения. Загустителями, образующими твердые частицы дисперсной фазы, могут быть вещества органического и неорганического происхождений (мыла жирных кислот, парафин, такие термостойкие материалы, как силикагель, бентонит, сажа, органические пигменты и т.п.).

Пластичные смазки предназначены для применения в узлах трения, где масло не удерживается или невозможно обеспечить непрерывное пополнение его запаса.

1.ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК

1.1.Температура каплепадения

В пластичной смазке при нагревании происходит необратимый процесс разрушения кристаллического каркаса, и смазка становится текучей. Переход из пластичного состояния в жидкое условно выражают температурой каплепадения , т.е. температурой, при которой из стандартного прибора при нагревании падает первая капля смазки. Температура каплепадения смазок зависит от вида загустителя и его концентрации.

По температуре каплепадения смазки делят на тугоплавкие (Т), среднеплавкие (С) и низкоплавкие (Н). Тугоплавкие смазки имеют температуру каплепадения выше 100 °С; низкоплавкие -до 65 ºС. Во избежание вытекания смазки из узла трения температура каплепадения должна превышать температуру рабочего узла на 15-20 ºС.

1.2.Механические свойства

Механические свойства смазок характеризуются пределом прочности смазок при сдвиге и пенетрацией.

Предел прочности — это минимальное удельное напряжение, которое нужно приложить к смазке, чтобы изменить ее форму и сдвинуть один слой смазки относительно другого. При меньших нагрузках пластичные смазки сохраняют свою внутреннюю структуру и упруго деформируются подобно твердым телам, а при больших давлениях структура разрушается, и смазка ведет себя как вязкая жидкость.

Предел прочности зависит от температуры смазки — с повышением температуры он уменьшается. Этот показатель характеризует способность смазки удерживаться в узлах трения, противостоять сбросу под влиянием инерционных сил. Для рабочих температур предел прочности не должен быть ниже 300—500 Па.

Пенетрация - условный показатель механических свойств смазок, численно равный глубине погружения в них конуса стандартного прибора за 5 с. Пенетрация - показатель условный, не имеющий физического смысла, и не определяет поведение смазок в эксплуатации. В то же время, так как этот показатель быстро определяется, им пользуются в производственных условиях для оценки идентичности рецептуры и соблюдения технологии изготовления смазок.

Число пенетрации характеризует густоту смазок и колеблется от 170 до 420.

1.3.Эффективная вязкость

Вязкость смазки при одной и той же температуре может иметь различное значение, которое зависит от скорости перемещения слоев относительно друг друга. С увеличением скорости перемещения вязкость уменьшается, так как частицы загустителя ориентируются по ходу движения и оказывают меньшее сопротивление скольжению. Увеличение концентрации и степени дисперсности загустителя приводят к увеличению вязкости смазки. Вязкость смазки зависит от вязкости дисперсной среды и технологии приготовления смазки.

Вязкость смазки при определенной температуре и скорости перемещения называется эффективной вязкостью и рассчитывается по формуле

где — напряжение сдвига; D — градиент скорости сдвига.

Показатель вязкости имеет большое практическое значение, Он определяет возможность подачи смазок и заправки в узлы трения с помощью различных заправочных устройств. Вязкость смазки определяет также расход энергии на ее перекачку при перемещении смазанных деталей.

1.4.Коллоидная стабильность

Коллоидная стабильность — это способность смазки сопротивляться расслаиванию.

Коллоидная стабильность зависит от структурного каркаса смазки, который характеризуется размерами, формой и прочностью связей структурных элементов. Следовательно, на коллоидную стабильность оказывает влияние вязкость дисперсной среды: чем выше вязкость масла, тем труднее ему вытекать.

Выделение масла из смазки увеличивается с повышением температуры, увеличением давления под действием центробежных сил. Сильное выделение масла не допустимо, так как смазка может ухудшить или потерять полностью свои смазочные свойства. Для оценки коллоидной стабильности используют различные приборы, способные выпрессовывать масло под действием нагрузки.

1.5.Водостойкость

Водостойкость — это способность смазки противостоять размыву водой. Растворимость смазки в воде зависит от природы загустителя. Наилучшей водостойкостью обладают парафиновые, кальциевые и литиевые смазки. Натриевые и калиевые - водорастворимые смазки.

2.КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК

Пластичные смазки подразделяются на четыре группы:

Антифрикционные - для снижения износа и трения скольжения сопрягаемых деталей;

Консервационные - для предотвращения коррозии при хранении, транспортировке и эксплуатации;

- канатные - для предотвращения коррозии и износа стальных канатов;

Уплотнительные - для герметизации зазоров, облегчения сборки и разборки арматуры, манжет, резьбовых, разъемных и любых подвижных соединений.

Антифрикционные смазки являются самой многочисленной группой пластических смазок и делятся на следующие подгруппы:

С - общего назначения;

О - для повышенной температуры;

М - многоцелевые;

Ж - термостойкие (узлы трения с рабочей температурой >150 °С);

Н - низкостойкие (узлы трения с рабочей температурой <40 °С);

И - противозадирные и противоизносные;

X - химически стойкие;

П - приборные;

Т - редукторные (трансмиссионные);

Д - приработочные пасты;

У - узкоспециализированные (отраслевые).

Консервационные смазки обозначаются буквой “3”, канатные — “К”.

Уплотнительные смазки имеют три подгруппы:

А - арматурные (для манжет);

Р - резьбовые;

В - вакуумные (для уплотнений в вакуумных системах).

В зависимости от применения смазки делят па общего назначения, многоцелевые и специализированные.

2. 1 .Смазки общего назначения

Кальциевые смазки имеют общее название — солидолы. Это самые массовые и дешевые антифрикционные смазки, относятся к сред не плавким. Кальциевые смазки выпускаются следующих марок: солидол Ж, прессолидол Ж, солидол С или прессолидол С.

Солидол С работоспособен при температуре от -20 до 65 °С. Прессолидол С - от -30 до 50 °С.

Натриевые и натриево-кальциевые смазки работают в более широком интервале температур (от -30 до 110 °С) и применяются главным образом в подшипниках качения.

Например, смазка автомобильная ЯНЗ-2 почти нерастворима в воде, но при длительном применении во влажной среде эмульгируется. Вытесняется универсальной смазкой Литол-24.

2.2.Универсальные смазки

Универсальные смазки водостойки и работоспособны в широком интервале температур, скоростей и нагрузок. Обладают хорошими консервационными свойствами. Загустителями для них служат литиевые мыла.

Литол-24 - можно использовать в качестве единой автомобильной смазки, она работоспособна при температуре от -40 до 130 °С.

Фиол-1, Фиол-2, Фиол-3 - смазки аналогичны Литол-24, но более мягкие, лучше удерживаются в узлах трения.

2. 3 .Специализированные смазки

К специализированным смазкам относятся около 20 марок смазок разного качества. Они наиболее эффективно используются в качестве несменяемых и непополняемых смазок в процессе эксплуатации.

Графитная - применяется преимущественно в открытых узлах.

AM карданная - для карданных шарниров равных угловых скоростей (Тракта, Рцеппа, Вейса) грузовых автомобилей, склонна к вытеканию из узлов.

Шрус-4 - для шарниров равных угловых скоростей (типа Бирфильд) легковых автомобилей; работоспособна при температуре от -40 до 130 °С, водостойка, имеет высокие противозадирные и противоизносные свойства.

ШРБ-4 - для герметизированных шарниров подвесок и рулевого управления, диапазон рабочих температур от -40 до 130 °С.

ЛСЦ-15 - применяется в шлицевых соединениях, шарнирах и осях приводов педалей, стеклоподъемниках; обладает высокой водостойкостью, адгезией (прилипаемостью) к металлам, хорошими консервационными свойствами.

2.4.Термостойкие смазки

Предел работоспособности термостойких смазок — от 150 до 250 °С.

Униол-ЗМ - водостоек, обладает хорошей коллоидной стабильностью и противозадирными свойствами.

ЦИАТИМ-221 - можно применять при температурах от -60 до 150 °С, химически стабильна к резине и полимерным материалам.

2.5.Морозостойкие смазки

Морозостойкие смазки работоспособны во всех узлах трения в условиях Крайнего Севера и Арктики.

Зимол - морозостойкий аналог смазки Литол-24.

Лита - многоцелевая морозостойкая рабоче-консервационная смазка, водостойкая.

ЦИАТИМ-201 - основная морозостойкая смазка для автомобилей, обладает посредственными противозадирными свойствами, при хранении выделяет масло. Зимол и Лита, уступая ей по морозостойкости, превосходят по противоизносным свойствам, работоспособности при повышенных температурах.

3.ХИММОТОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

Таблица 1.

Продолжение таблицы 1.

Продолжение таблицы 1.

Продолжение таблицы 1.

Продолжение таблицы 1.

3.1.Химмотологическая карта горюче-смазочных материалов и спецжидкостей, применяемых по необходимости и при ремонтных работах

Таблица 2.

Продолжение таблицы 2.

4.ТАБЛИЦА ЗАПРАВОЧНЫХ ЕМКОСТЕЙ

Таблица 3.

5.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы. М.; ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003 - 208 с.

2. Васильева Л. С. Автомобильные эксплуатационные материалы. – М.: Транспорт, 1986 – 280 с.

3. Автобусы семейства ПАЗ-3205: особенности конструкции, руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию, г.Павлово-на Оке. 2006 – 113 с.

За рубежом для маркировки трансмиссионных масел используют классификации SAE и API.

По классификации SAE масла подразделяются на летние (например, SAE140), зимние (75W) и всесезонные (75W90). Соответствие классов вязкости по ГОСТУ и SAE приведено в табл. 23.

Таблица 23

Примерное соответствие классов вязкости трансмиссионных масел по ГОСТ и SAE

По классификации API трансмиссионные масла подразделяются по уровню противоизносных и противозадирных свойств:

GL-1 - применяются в зубчатых зацеплениях при невысоких давлениях и скоростях скольжения (не содержат присадок);

Всего 5 классов, которые соответствуют группам, обозначенным по ГОСТ ТМ-1,-2,-3,-4,-5 .

Пластичные смазки используют для уменьшения трения и износа узлов, в которых создавать принудительную циркуляцию масла нецелесообразно или невозможно. Легко проникая в зону контакта трущихся деталей, смазки удерживаются на трущихся поверхностях, не стекая с них, как это происходит с маслом. Смазки применяются также в качестве защитных или уплотнительных материалов.

Достоинства и недостатки смазок

К достоинствам следует отнести способность удерживаться, не вытекать и не выдавливаться из негерметизированных узлов трения, более широкий, чем у масел, температурный диапазон применения. Перечисленные достоинства позволяют упростить конструкцию узлов трения, следовательно, уменьшить их металлоемкость и стоимость. Некоторые смазки обладают хорошей герметизирующей способностью и хорошими консервационными свойствами.

Основными недостатками являются удерживание продуктов механического и коррозионного износа, которые увеличивают скорость разрушения трущихся поверхностей, и плохой отвод тепла от смазываемых деталей.

Состав пластичных смазок. Масло является основой смазки, и на него приходится 70-90 % от ее массы. Свойства масла определяют основные свойства смазки. Загуститель создает пространственный каркас смазки. Упрощенно его можно сравнить с поролоном, удерживающим своими ячейками масло. Загуститель составляет 8-20 % от массы смазки.

Добавки необходимы для улучшения эксплуатационных свойств. К ним относятся:

Присадки - преимущественно те же, что используются в товарных маслах (моторных, трансмиссионных и т. п.). Представляют собой маслорастворимые поверхностно-активные вещества и составляют 0,1-5 % от массы смазки;

Наполнители - улучшают антифрикционные и герметизирующие свойства. Представляют собой твердые вещества, как правило, неорганического происхождения, нерастворимые в масле (дисульфид молибдена, графит, слюда и др.), составляют 1-20 % от массы смазки;

Модификаторы структуры - способствуют формированию более прочной и эластичной структуры смазки. Представляют собой поверхностно-активные вещества (кислоты, спирты и др.), составляют 0,1- 1 % от массы смазки.

Основные показатели качества смазок

Пенетрация (проникновение) - характеризует консистенцию (густоту) смазки по глубине погружения в нее конуса стандартных размеров и массы. Пенетрация измеряется при различных температурах и численно равна количеству миллиметров погружения конуса, умноженному на 10.

Температура каплепадения - температура падения первой капли смазки, нагреваемой в специальном измерительном приборе. Практически характеризует температуру плавления загустителя, разрушения структуры смазки и ее вытекания из смазываемых узлов (определяет верхний температурный предел работоспособности не для всех смазок).

Предел прочности при сдвиге - минимальная нагрузка, при которой происходит необратимое разрушение каркаса смазки и она ведет себя, как жидкость.

Водостойкость - применительно к пластичным смазкам обозначает несколько свойств: устойчивость к растворению в воде, способность поглощать влагу, проницаемость смазочного слоя для паров влаги, смываемость водой со смазываемых поверхностей.

Механическая стабильность - характеризует тиксотропные свойства, т.е. способность смазок практически мгновенно восстанавливать свою структуру (каркас) после выхода из зоны непосредственного контакта трущихся деталей. Благодаря этому уникальному свойству, смазка легко удерживается в негерметизированных узлах трения.

Термическая стабильность - способность смазки сохранять свои свойства при воздействии повышенных температур.

Коллоидная стабильность - характеризует выделение масла из смазки в процессе механического и температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении.

Химическая стабильность - характеризует в основном устойчивость смазок к окислению.

Испаряемость - оценивает количество масла, испарившегося из смазки за определенный промежуток времени, при ее нагреве до максимальной температуры применения.

Коррозионная активность - способность компонентов смазки вызывать коррозию металла узлов трения.

Защитные свойства - способность смазок защищать трущиеся поверхности металлов от воздействия коррозионно-активной внешней среды (вода, растворы солей и др.).

Вязкость - определяется величинами потерь на внутреннее трение в смазке. Фактически определяет пусковые характеристики механизмов, легкость подачи и заправки в узлы трения.

Пластичные смазки по консистенции занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазочными материалами (графитами). Несмотря на отсутствие в качестве критериев разбивки на классы других характеристик смазок, эта классификация признана основополагающей во всех странах. Некоторые производители указывают в документации не только класс смазки, но и уровень пенетрации.

Пластичные смазки (ПС) - это густые мазеобразные продукты. Имеют два основных компонента - масляную основу (дисперсионная среда) и твердый загуститель (дисперсная среда). Для улучшения консервационных, противоизносных свойств, химической стабильности, термостойкости в смазки вводят присадки в количестве 0,001...5 %.

Следует отметить, что не все нижеперечисленные классификации являются общепринятыми для отечественных и зарубежных производителей.

В классификационном обозначении указывают:

Дисперсионную среду;

Консистенцию.

Загуститель обозначается первыми двумя буквами входящего в состав мыла металла: "Ка" - кальциевое; "На" - натриевое; "Ли" - литиевое.

Тип дисперсионной среды и присутствие твердых добавок обозначают строчными буквами: "у" - синтетические углеводороды, "к" -кремнийорганические жидкости, "г" - добавки графита, "д" - добавка дисульфита молибдена. Смазки на нефтяной основе индекса не имеют.

Классификация по типу масла (основы):

На нефтяных маслах (полученных переработкой нефти);

На синтетических маслах (искусственно синтезированных);

На растительных маслах;

На смеси вышеперечисленных масел (в основном нефтяных и синтетических).

Классификация по природе загустителя.

Мыльные - это смазки, для производства которых в качестве загустителя применяют мыла (соли высших карбоновых кислот). В свою очередь, их подразделяют на натриевые (созданы в 1872 г.), кальциевые и алюминиевые (созданы в 1882 г.), литиевые (созданы в 1942 г.), комплексные (например, комплексные кальциевые, комплексные литиевые) и др. На мыльные приходится более 80 % всего производства смазок.

Углеводородные - смазки, для производства которых в качестве загустителя используются парафины, церезины, петролатумы и др.

Неорганические - смазки, для производства которых в качестве загустителя используются силикагели, бентониты и др.

Органические - смазки, для производства которых в качестве загустителя используются сажа, полимочевина, полимеры и др.

Классификация по области применения в соответствии с ГОСТ 23258-78 делит смазки на следующие группы.

Антифрикционные - снижают силу трения и износ различных трущихся поверхностей.

Консервационные - предотвращают коррозию металлических поверхностей механизмов при их хранении и эксплуатации. Консервационные - предназначены для предотвращения коррозии металлических поверхностей при хранении и эксплуатации, обозначаются индексом "З".

Уплотнительные - герметизируют и предотвращают износ резьбовых соединений и запорной арматуры (вентили, задвижки, краны). Уплотнительные делятся на три группы: А - арматурные; Р -резьбовые; В - вакуумные.

Канатные - предотвращают износ и коррозию стальных канатов. Канатные смазки обозначаются индексом "К".

В свою очередь, антифрикционная группа делится на подгруппы: С - общего назначения для температур до 70 °С, О - для повышенной температуры (до 110 °С), М - многоцелевые (-30...130 °С); Ж - термостойкие (150 "С и выше), Н - морозостойкие (ниже -40 0 С); И - противозадирные и противоизносные; П - приборные; Д - приработочные; Х - химически стойкие.

Пример. ПС Литол-24 (товарная марка) имеет следующее классификационное обозначение МЛи4/13-3: "М" - многоцелевая антифрикционная, работоспособна в условиях повышенной влажности; "Ли" - загущена литиевыми мылами; "4/13" - работоспособна в интервале температур от -40 до 130 "С, отсутствие индекса дисперсионной среды -приготовлена на нефтяном масле; "3" - условная характеристика густоты смазки.

Кальциевые смазки (солидолы) - антифрикционные пластические смазки. Они нерастворимы в воде, поэтому в условиях высокой влажности и при контакте с водой хорошо защищают металлические детали от коррозии. Недостаток - работоспособны при температурах до 60 0 С.

Солидолы синтетические (солидол С) - применяется в подшипниках качения и скольжения, в шарнирах, винтовых и цепных передачах. Их недостатки - низкая механическая стабильность, работоспособность при температурах до 50 °С.

Применение

В шарнирах рулевого управления, шкворнях поворотных кулаков, для пальцев рессор, оси педалей сцепления и тормоза, рычагов коробки передач, раздаточной коробки, валов разжимных кулаков тормозов, в механизмах лебедки, буксирных и седельных механизмах, шлицах и подшипниках карданных шарниров используются Литол-24, солидол С, пресс-солидол С.

Для карданных шарниров равных угловых скоростей используется AM карданная, Униол-1.

Подшипники ступиц колес, промежуточная опора карданного вала, выжимной подшипник сцепления, подшипники водяного насоса, передний подшипник первичного вала коробки передач, вал привода распределителя зажигания смазываются Литолом-24, ПС 1-13.

В подшипниках генератора, стартера, электродвигателей стеклоочистителя и отопителя используются Литол-24, N 158.

Шарниры привода стеклоочистителя, петли дверей смазываются Литолом-24, солидолом С.

Для рессор используется графитная смазка УСсА.

Клеммы аккумулятора смазываются Литолом-24, солидолом С, ВТВ-1, пушечной смазкой.

Для гибкого вала спидометра используются ЦИАТИМ-201, моторное масло.

Тросы стояночного тормоза, замка капота смазываются Литолом-24, ЦИАТИМ-201 .

Узлы трения и применяемые в них смазки представлены в табл. 24.

Пластические смазки – материалы представляющие смесь смазочного масла и твёрдого вещества загустителя для образования структурного каркаса.

По назначению можно выделить две основные функции пластических смазок: уменьшение износа и защиту деталей от коррозии.

В соответствии с классификацией по назначению предусмотрено четыре группы пластических смазок: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные. По составу смазки, в зависимости от типа загустителя делятся на углеводородные, мыльные, неорганические и органические.

По сравнению с жидкими смазочными материалами (маслами) смазки обладают рядом преимуществ, уступая им в то же время по некоторым свойствам.

Преимуществами смазок перед маслами являются:

– хорошее удержание на наклонных и вертикальных поверхностях;

– меньшее изменение вязкости в зависимости от температуры;

– лучшие показатели противоизносных и противозадирных свойств;

– лучшая защита металлических поверхностей от коррозионного воздействия внешней среды;

– высокая герметичность узлов трения, предохранение их от проникновения нежелательных продуктов;

– более надёжная и эффективная работа в жестких условиях эксплуатации при одновременном воздействии высоких температур, давлений, ударных нагрузок, переменном режиме скоростей и так далее;

– экономичность в применении благодаря более продолжительной работоспособности, меньшему расходу и меньшим затратам на обслуживание техники.

К недостаткам смазок следует отнести отсутствие отвода тепла от смазываемых деталей, более сложную систему подачи пластической смазки к узлу трения и низкую стабильность мыльных смазок к окислению.

Маркировка пластических смазок характеризует их назначение состав и свойства (Таблица 4.2).

Она состоит из пяти буквенных и цифровых индексов, расположенных в порядке, указывающем подгруппу классификации, загуститель, рекомендуемый (условный) температурный режим применения, дисперсную среду, консистенцию смазки.

Таблица 4.2. – Подгруппы пластических смазок

Рекомендуемый температурный режим применения обозначают округленно до 10°С дробью. В числителе уменьшенная в 10 раз минимальная температура без знака минус, а в знаменателе, также уменьшенная в 10 раз максимальная температура без знака плюс.

Пример: СКа 2/8 – 2:

С – смазка общего назначения;

Ка – загущена кальциевым мылолм;

2/8 – температурный режим от –20 до +80°С;

2 – пенетрация 265-295 при 25°С.

Тугоплавкие смазки и солидолы заменяют по пенетрации, температуре каплепадения и основе. Заменяющая смазка должна иметь пенетрацию не выше, а температуру каплепадения не ниже, чем у заменяемой смазки.

Рабочие жидкости

Требования к рабочим жидкостям, используемым в гидросистемах, отличаются от требований к смазочным маслам, так как они служат передатчиком энергии от двигателя к рабочим органам и одновременно должны смазывать и охлаждать движущиеся детали гидросистемы. Большие давления в гидросистеме (35 МПа) и большой перепад рабочих температур (–60°..+50°С) предъявляют определённые требования к гидравлическим жидкостям.

Рабочие жидкости для гидросистем должны:

– обладать высокими смазывающими и антикоррозионными свойствами;

– иметь высокую противопенную стойкость;

– иметь низкую температуру застывания;

– обладать достаточной вязкостью;

– обеспечивать минимальные потери (утечки при высоких температурах и минимальные потери давления при низких температурах);

– обладать совместимостью с материалами гидросистемы;

– не взаимодействовать с заменяемой жидкостью;

– быть долговечными, экономичными и недефицитными.

Рабочие жидкости в зависимости от эксплуатационных свойств делятся на группы, каждая из которых разделяется на классы по кинематической вязкости.

Таблица 4.3. – Группы гидравлических масел по эксплуатационным свойствам

Условные обозначения рабочих гидрожидкостей включает буквы и цифры:

· Первая группа знаков – МГ (минеральные гидравлические;

· Вторая группа знаков – цифры, обозначающие класс кинематической вязкости;

· Третья группа знаков обозначается буквами и указывает принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам.

Пример обозначения: МГ – 15 – В.

Изучить самостоятельно тормозные и охлаждающие жидкости.

Лекция 5

СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОГО УРОВНЯ

ДОЛГОВЕЧНОСТИ И БЕЗОТКАЗНОСТИ МАШИН

ТРЕБОВАНИЯ К НАДЕЖНОСТИ МАШИН

Для потребителей дорожных машин, как и многих технических объектов, важнейшим показателем является сокращение суммарных затрат на их приобретение и поддержание в технически исправном состоянии. В связи, с этим приведенные затраты рассматривают совместно.

Повышение надежности не может являться самоцелью и используется для снижения суммарных затрат перераспределением составляющих между сферами производства и эксплуатации. По мере повышения надежности затраты на производство машин растут, а на ремонты и обслуживание в процессе использования снижаются. При недостаточной надежности будет обратное соотношение. На современном этапе развития техники можно изготовлять машины с любой, в том числе и самой высокой, надежностью. Однако это может привести к чрезмерно большим затратам в производстве, не соответствующим снижению затрат в эксплуатации.

Надежность в конечном итоге оценивают соотношением затрат на производство объекта и поддержание его в технически исправном состоянии. Это соотношение анализируют одновременно с суммарными затратами и с учетом других показателей, оно может рассматриваться как уровень надежности.

Для выбора оптимального уровня надежности принят критерий, удельные приведенные затраты с уд :

где С – затраты на производство (изготовление) машины и поддержание её в технически исправном состоянии;

П – производительность объекта.

В этом случае возможны два варианта:

1) Для народного хозяйства общим критерием является максимум производительности П при требуемом приемлемом уровне затрат С.

2)Или минимум затрат С при требуемой производительности П.

Поскольку строительные объемы должны быть выполнены, обеспечим производительность машин условно постоянной и будем минимизировать затраты с уд в удельном исчислении (то есть будем рассматривать второй вариант).

Уровень надежности, представляющий собой отношение затрат на приобретение и поддержание в работоспособном (исправном) состоянии, необходимо находить за определенную наработку t, так как t влияет на затраты, связанные с поддержанием надежности. Примем за наработку ресурс до капитального ремонта t p – ресурс от начала эксплуатации до первого капитального ремонта. Будем иметь в виду, что одновременно с уровнем надежности необходимо выявить ресурс t p машины, а его определяют по критерию снижения эффективности.

С учетом сделанных предпосылок преобразуем соотношение (5.1). Если рассматривать производительность П как функцию только надежности машины, то П зависит в основном от коэффициента К т. и технического использования. Поскольку по мере увеличения наработки коэффициент К т . и уменьшается, необходимо вводить резерв для обеспечения прежней производительности, что связано с затратами c npo ст (t) на приобретение (изготовление) дополнительного числа машин, компенсирующих простои.

Если принять за меру измерения максимально возможную производительность машины стоимостью С о и ресурсом t p в данных условиях, характеризуемую с позиций надежности максимальным коэффициентом технического использования К т.и max . , то затраты на компенсацию простоев

(5.2)

где К т.и .(t) – средний коэффициент за наработку t.

Удельные затраты на приобретение прямо пропорциональны стоимости машины (без остаточной стоимости при списании и стоимости шин) С о и обратно пропорциональны общей производительности или общей наработке t. Следует иметь в виду, что все показатели, влияющие на производительность, кроме t в данном случае надо принимать постоянными. Следовательно, средние удельные затраты на приобретение (изготовление)

Поддержание надежности связано со стоимостями, во-первых, устранения отказов и неисправностей, частота появления которых меняется в зависимости от общей наработки (переменные затраты), и, во-вторых, проведения регулярных работ, например, таких, как смазочные (постоянные затраты). Первые из перечисленных затрат превалируют.

Переменные затраты с п. н (t ) являются функцией наработки t и зависят от стоимости запасных частей с з. ч и материалов с м трудовых затрат на устранение отказов с тр, а также от соответствующей части косвенных расходов. Потери от простоев с прост (t) также учитывают при определении с п.н (t ).

Учитывая сделанные предпосылки, критерий можно записать в виде

(5.4)

где с пн.ср.общ (t ) – общие средние удельные затраты на устранение отказов и неисправностей и на техническое обслуживание,

где с пн.ср (t) – средние удельные затраты на устранение отказов и неисправностей;

с т.о – затраты на техническое обслуживание.

Сформулируем теперь рассматриваемый критерий в окончательном виде. За критерий оптимизации принимают минимальную сумму средних удельных затрат на изготовление (приобретение) машин и поддержание их в работоспособном состоянии, обеспечивающем постоянную, максимально возможную в данных условиях производительность.

Соотношение (5.4) описывает средние удельные затраты в сферах производства (первый член) и эксплуатации (второй член). Но экспериментально определить можно не средние, а удельные интервальные затраты на поддержание надежности в эксплуатации

С пн.ин (t)=с з.ч (t) + с тр (t) + с м (t) + с прост (t). (5.6)

Удельные интервальные затраты, описываемые уравнением (5.6), повышаются по мере увеличения наработки, что объясняется характером изменения параметра потока отказов машины, и коэффициента технической готовности как функций наработки.

Наблюдение за эксплуатацией машин позволяет выявить удельные затраты на поддержание надежности по интервалам наработки с пн.ин (t). Закономерность протекания кривой c n н. н (t) как функции общей наработки определяется аппроксимированием этих данных. Для этого используют формулу степенной функции (в тн./ч)

(5.7)

где b – угловой коэффициент, тн/ч n +1 .

На рис. 5.1 соотношение (5.7) отражено кривой 1 показывающей удельные затраты на поддержание надежности при их интервальной оценке. Однако для использования уравнений (5.4) и (5.5) необходимо определить средние удельные затраты с начала эксплуатации.

Для этого определим площадь под кривой 1 на интервале наработки от 0 до t и поделим ее на t :

(5.8)

Рис.5.1. Удельных затрат на приобретение и поддержание надежности от наработки t

Уравнение (5.8) отражено кривой 2 на рис. 5.1. Ее ординаты меньше ординат кривой 1 в 1/(п + 1) раз, что видно из сопоставления соотношений (5.7) (5.8).

Затем отразим кривой 3 средние удельные затраты на приобретение в соответствии с соотношением (5.3).

Средние суммарные удельные затраты (в тн/ч) на приобретение с пр (t) и поддержание надежности с пн.ср (t) определяются уравнением

(5.9)

и кривой 4.

Поскольку затраты с пн. (t) уменьшается, а с пн. ср (t) повышается по мере увеличения наработки t, то имеется наработка, при которой сумма этих затрат минимальна. Эта наработка и является ресурсом, отклонение от которого приводит к повышению удельных затрат.

Для определения минимальных затрат с уд. min , соответствующих оптимальному ресурсу t p , возьмем производную уравнения (5.9) и приравняем ее нулю (вторая производная положительная)

(5.10)

тысч.ч (5.11)

чем и решается задача определения ресурса по избранному критерию. Однако равенство (5.10) позволяет определить не только ресурс t p ,но и соотношение между затратами на изготовление машины и переменными затратами на поддержание надежности при наработке t = t p .

(5.12)

Правая часть равенства (5.12) отражает суммарные переменные затраты с пн (t p) на поддержание надежности за ресурс t p:

(5.13)

что позволяет использовать равенство (5.12) для нахождения n :

(5.14)

Соотношение (5.14) показывает, что при оптимальном ресурсе t p переменные затраты на поддержание надежности за ту же наработку в п раз меньше стоимости изготовления машины.

В связи с этим можно преобразовать для случая t = t p и с уд = с уд. min уравнения (5.4) и (5.5)

(5.15)

и представить графически (рис. 5.2.) как площади S o суд . min R = А и S otpR = В затраты в производстве и переменные в эксплуатации за ресурс t p .

Отношение этих площадей согласно уравнению (5.14) численно равно п. Чем больше п при прочих равных условиях, тем выше уровень надежности, и наоборот

Рис. 5.2. Затраты на приобретение и поддержание надежности машин

Как показал анализ экспериментальных данных, у моделей машин довоенного выпуска показатель п < 1, послевоенного выпуска п = 1, а текущего производства п = 1,5 с тенденцией увеличения до п = 2.

Уравнение (5.15) позволяет совместно рассматривать п и стоимость объекта С о , выявляя методом последовательного приближения минимальное значение с уд. min . То же относится и к соотношению величин с то, C 0 и с уд. min .

Изменение показателя степени п при t [уравнение (5.7)] приводит к соответствующему изменению соотношения площадей А и В отражающих затраты в производстве и эксплуатации, т. е. изменению уровня надежности. Для увеличения показателя п необходимо снизить затраты на поддержание надежности на наработке от 0 до t < t p .

Это может быть достигнуто увеличением среднего ресурса деталей, лимитирующих надежность, и снижением разброса их ресурса, а также улучшением ремонтопригодности машины, снижающей трудоемкость работ и простои.

Совершенствование показателей долговечности элементов, как правило, повышает затраты на их изготовление. В соответствии с этим увеличивается и стоимость объекта С о . Целесообразность повышения затрат на производство машин проверяют уравнением (5.15) при предварительном выявлении межремонтного ресурса по уравнению (5.11).

Затраты на техническое обслуживание с т. о [уравнение (5.15)] также следует снижать. Но при этом необходимо учитывать, что, во-первых, объем технического обслуживания влияет на скорость изнашивания и, следовательно, на ресурс t p , а во-вторых, снижение с т. о без изменения t p может повысить стоимость машины С о. Проверкой вариантов выявляют оптимальное решение по критерию минимума удельных затрат, что принципиально возможно с использованием электронно-вычислительных машин.

Методика данного расчета, как и вообще сложных инженерных расчетов, связана с применением ряда коэффициентов. Кроме того, прогнозируется эффективность технологических и конструктивных мероприятий, которые отражены в распределениях ресурсов деталей. Поэтому возникает необходимость в опытной эксплуатации и испытаниях, в процессе которых конструкция должна доводится до ранее установленных показателей.

5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖРЕМОНТНОГО РЕСУРСА. УПРАВЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТЬЮ МАШИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ

Межремонтный ресурс - ресурс между смежными капитальными ремонтами машин. Определяют его принципиально так же, как и ресурс до первого капитального ремонта, но с тем отличием, что стоимость машины С 0 в уравнении (5.11) принимают условно равной стоимости капитального ремонта, что оправдано отсутствием фактических данных по стоимостям машин, направляемым в капитальный ремонт. Межремонтный ресурс меньше, примерно на 20% ресурса до первого капитального ремонта.

Управление надежностью преследует цель полной реализации свойств надежности машин, заложенных при конструировании и обеспеченных производством как новых, так и капитально отремонтированных машин.

Для достижения этого необходимо при регламентированных затратах С пн (t p), определяемых по соотношению (5.13), обеспечить выполнение ресурса по значению не менее t p , рассчитанного по соотношению (5.11). Это требует минимизировать скорость изнашивания деталей и сборочных единиц, что уменьшает удельные затраты на устранение отказов и неисправностей, а следовательно, при одних и тех же суммарных затратах на устранение отказов можно обеспечить больший ресурс t p .

Рис. 5.3. Области допустимых состояний машины

На рис. 5.3 кривые 1 и 4 и ресурс t p отражают результаты подконтрольной эксплуатации и расчетов по аналогии с рис. 5.1. Рассмотрим рис. 5.3 с позиций управления. Под кривой 1 находится пространство (плоскость) возможных состояний управляемой системы – надежности машины, а область допустимых состояний – заштрихованная площадь соответствует затратам С пн (t p).

Основная задача управления заключается в таком воздействии на управляемую систему, чтобы отражающая ее точка не находилась выше кривой 1 , т. е. не занимала положение, показанное кривой 1" , так как в этом случае регламентированные затраты С пн (t p ) будут исчерпаны за ресурс t" p и t" p < t р (заштрихованные площади равны), а суммарные удельные затраты с" уд. min > с уд. min

Последующая задача управления заключается в минимизации ординат отражающей точки. В результате получим кривую 1" и t" p , при этом t" p > t p и c" y д min < с уд min , a площадь под кривой 1", ограниченная абсциссой t" p , вновь будет численно равна С пн (t р ). Для решения этой задачи требуется минимизировать угловой коэффициент b в соотношении (5.7). При этом имеется в виду, что уровень надежности п = const.

Для решения рассмотренных задач необходима информация о состоянии управляемой системы.

В интересах точности желательно располагать систематической информацией о расходе средств на каждую машину по всем составляющим уравнения (5.6). Это практически сложно или даже невозможно.

В реальных условиях эксплуатации в достаточно полной мере учету поддаются лишь затраты на запасные части. Точность и достоверность информации здесь обеспечиваются бухгалтерским учетом. Но именно запасные части, как правило, лимитируют техническое состояние машин. Существует тесная связь (коэффициент корреляции r>= 0,7 ) между затратами на запасные части и поочередно трудовыми затратами А, затратами на материалы В и компенсацию простоев С. Поэтому критерием, характеризующим нормальное использование ресурса, можно считать расход запасных частей как функцию наработки.

Поэтому для управления процессом использования ресурса следует рассчитывать суммарные стоимости С з.ч (t р ) за ресурс и удельные расходы запасных частей с з.ч (t р) по интервалам наработки и рассматривать их в качестве норматива. С учетом сделанных предпосылок преобразуем уравнение (5.6)

с пн. ин (t) = C з. ч + C тр + C м + C прост = C з. ч (1 + A +B + C), (5.16)

затем уравнение (5.12)

(5.17)

и, на конец, уравнение (5.7)

(5.18)

Затем фактические расходы, информация о которых должна быть систематической (например, ежеквартальной), необходимо сопоставить с расчетными нормативными данными по интервалам наработки. Если фактические расходы не превышают нормативных, то процесс эксплуатации данной машины протекает нормально. В противном случае необходимо выявить причину перерасхода (неквалифицированное управление, низкое качество технического обслуживания, применение топлив, масел и смазок, не соответствующих конструкции машины и т. п.) и принять соответствующие меры.

Таким образом, метод управления надежностью машин в эксплуатации сводится к следующему.

1. Устанавливают норму расхода запасных частей (в денежном выражении) по моделям машин и соответствующий ей ресурс. Эта норма является основной, при достижении суммарного нормативного расхода машину направляют в капитальный ремонт или списывают. Ресурс дает возможность судить, правильно ли эксплуатируется машина.

2. Нормы расхода запасных частей устанавливают по интервалам ресурса. Это позволяет обеспечить систематический контроль за техническим состоянием машины, использованием ее ресурса, выявить факты неправильной эксплуатации и своевременного принятия, соответствующих мер

3. Фактический расход запасных частей сопоставляют с нормативным расчетным.

Лекция 6

6. Система планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта техники

6.1. Основные понятия и определения системы ППР

Для поддержания машин в исправном и работоспособном состоянии при их эксплуатации используется система планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта техники (система ППР и ТО). Система ППР и ТО основана на непрерывном контроле состояния машин, профилактическом характере основных мероприятий и на жестком планировании их по времени выполнения и по объему работ.

Система называется плановой потому, что все её мероприятия осуществляются по заранее разработанному плану, и предупредительной потому, что мероприятия носят предупредительный характер (восстановление работоспособности машины или её узлов не дожидаясь их выхода из строя).

Система ППР – это совокупность взаимосвязанных технических средств, документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества машин. Система ППР представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий, проводимых в плановом порядке для обеспечения работоспособности и исправности машин в течении всего срока их службы при соблюдении заданных условий и режимов эксплуатации.

Система ППР построена на периодичности чередования технических обслуживаний и ремонтов, виды которых, а также периодичность и состав работ установлены заводом изготовителем в эксплуатационной и ремонтной документации для каждой машины

В системе ППР и ТО используются следующие основные понятия и определения .

Межремонтный цикл – время работы машины в часах от начала эксплуатации до первого капитального ремонта или между двумя очередными капитальными ремонтами.

Периодичность ремонтов и ТО – время работы машины в часах между 2-мя очередными одноименными ремонтами или ТО.

Техническое обслуживание – комплекс работ для поддержания исправности или работоспособности машины (объекта) при подготовке и использовании по назначению, при хранении и транспортировке. Комплекс работ должен быть минимальным, но достаточным для решения задач ТО.

Задачами ТО являются:

1) снижение скорости изнашивания;

2) обеспечение требуемого уровня вероятности, безотказной работы в периоды между обслуживаньями;

3) эффективное использование топлива, шин и других эксплуатационных материалов с позиций исправности машин.

Структура межремонтного цикла – количество, периодичность и наименование ремонтов и ТО за межремонтный цикл.

Рис. 6.1. График структуры ремонтного цикла одноковшового экскаватора: периодичности ТО-1, ТО-2, ТО-3 и Т, и К соответственно – 60, 240, 960 и 5760 м.ч.