Варнаков В.В. и др. Технический сервис машин сельскохозяйственного назначения

Подождите немного. Документ загружается.

УДК

631.3:658.5(075.8)

ББК40.72я73

В18

ВВЕДЕНИЕ

•

Редакторы: Я.

А/.

Щербакова,

М.

Н.

Ершова,

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор Я.

Я.Лезин

(Мордовский государствен-

ный университет) и д-р техн. наук, профессор Я. А. Власов (Пензенская государ-

ственная сельскохозяйственная академия).

Варнаков В.

В-

и др. Технический сервис машин сельско-

В18 хозяйственного назначения/ В. В.

Варнаков,

В. В. Стрель-

цов,

В. Н. Попов, В.

Ф.

Карпенков

—

М.:

Колос,

2000. —

256

с.,

ил. (Учебники и

учеб,

пособия для студентов высш.

учебн.

заведений).

ISBN

5-10-003626-5.

Рассмотрены основы технического сервиса машин в АПК Российской

Федерации; основные этапы и направления развития предприятий техни-

ческого сервиса; основы надежности

машин;

организационные основы тех-

нического сервиса; организация производственного процесса ремонтного

предприятия;

аттестация

и сертификация предприятий.

Для студентов по специальностям 230100 «Сервис и техническая эксп-

луатация транспортных и технологических машин и оборудования в сельс-

ком хозяйстве» и

3|1300

«Механизация сельского хозяйства».

УДК

631.3:658.5(075.8)

ББК 40.72я73

ISBN

5-10-003626-5

В условиях реформирования экономических отно-

шений в Российской Федерации наблюдаются сниже-

ние объемов сельскохозяйственного производства,

ухудшение состояния и старение машинно-тракторно-

го парка, поэтому особенно актуальным становится со-

вершенствование организации технического сервиса в

АПК. Вхождение России в мировой рынок требует но-

вых подходов в организации технического сервиса ма-

шин в АПК. Для этого необходимо использовать

опыт,

накопленный как в нашей

стране,

так и в странах с

раз-

BHjroJt

рыночной

экономикой^

^Сельское

хозяйство РФ характеризуется недоста-

точным уровнем механизации и большими трудозат-

ратами. Так, затраты труда при производстве 100 кг

зерна составляют

1,2

чел.-ч,

сахарной свеклы —

0,9

чел.-ч.

Уровень механизации при производстве

картофеля — 54

овощей — 26, при содержании

крупного рогатого скота — 68

В АПК РФ насчитывается более

120

тыс. фермерс-

ких хозяйств различной площади: до

5га—18%;

20га

—30;

50га — 27; 100га— 14; 200га

—6,6;

более

200

га-2,8%.

Развитие рыночных отношений привело к значи-

тельному увеличению расходов на техническое обслу-

живание и ремонт

машин,

особенно для мелких сельс-

ких

товаропроизводителей.

До недавнего

времениТГРоссии

имелась сеть пред-

приятии, занимающихся техническим сервисом. Далее

приведены исполнители технического сервиса в АПК

(на конец 90-х

годов).

Наименование Число

Ремонтные заводы 156

Специализированные мастерские (предприятия 818

«Сельхозтехники»)

Мастерские

общего назначения 1288

Станции

технического обслуживания автомобилей 941

(СТОА)

Станции

технического обслуживания тракторов 1503

i(CTOT)

Станции технического обслуживания животновод-

1528

|ства

(СХОЖ)

Современный парк машин АПК РФ

разнообразен,

нем имеется сложная и дорогостоящая

техник^

При

этом в

сельском

хозяйстве используется свыше 50 %

техники,

прошедшей техническое обслуживание и

ре-

монт.мехническое

обслуживание и ремонт являются

вынужденными и необходимыми условиями поддержа-

ния техники в работоспособном

состоянии,

особенно в

прследнее время, когда значительно сократились по-

ставки техники селу: тракторов в

1,3

раза, зерноубороч-

ных машин в 2 раза, мелиоративной техники в 3 раза.

Цены на многие виды техники возросли в 100 раз. Число

техники в хозяйствах

сократилось,

раз и

более^

Отмечается снижение инженерного

рбеспечения,

причем в АПК более интенсивно, чем в

промышленно-

сти.Пзсвязи

с сокращением парка тракторов, автомоби-

лрй и комбайнов увеличивается нагрузка на технику,

из-за чего возрастают затраты на поддержание ее

рабо-

трспособном состоянии. Снижение

работоспособности

машин ведет к нарушению агротехнических сроков и,

следовательно,

к потере

урожаяД

Опыт многих зарубежных стран с развитой

рыноч-

цой

экономикой показывает, что наиболее

рациональ-

цая

форма организации технического обслуживания и

ремонта машин в сельском хозяйстве — дилерская сис-

тема. В этом случае, как показали исследования, ис-

пользуют одноуровневый маркетинговый канал, что

со^

кращает число посредников между заводом-изготови-

телем

и сельским товаропроизводителем и делает снаб-

жение более оперативным. При этом предприятия

технического сервиса решают задачи маркетинга, ли-

зинга и т, п.

Технический сервис машин в АПК

РФ,

проводят ди-

лерские пункты, фирменные станции технического

обслуживания, машинно-технологические станции

(МТС), специализированные ремонтные предприятия,

снабженческие организации. Разработаны концепции

региональных центров, основанные на принципах

организации фирменного сервиса, задачей которых яв-

ляются сосредоточение высокопроизводительной тех-

ники и ее эффективное использование.

Обслуживаемые объекты: фермерские хозяйства,

предприятия,

техника индивидуальных владельцев.

^Закономерностью

является потребность в техничес-

ком обслуживании и ремонте как импортной техники,

так и

отечественной^

Например, наработка двигателя

ЗМЗ-53

до капитального ремонта составляет 30...

35 тыс. км пробега, ресурс двигателя ДТ-75М — 5487

мото-часов

(мото-ч).

В последние годы хозяйствами РФ

-Затрачено

на техническое обслуживание 5,81

млрд

р.,

что составляет

22,9

% балансовой стоимости машинно-

тракторного парка (МТП) и 7,5 % валовой продукции

сельского

хозяйства^

Сервис — это товар, который требует присутствия

потребителей. Так, во Франции ежегодный прирост

производства в службах сервиса составляет 4,2

тогда

как в промышленности —

2,9%.

(Технический

сервис включает

&дсдук»щ^йтсомялекс

усдук

изучение потребностей и платежеспособного

спроса потребителей на машины и

услуги;

оказание ин-

формационно-консультационных услуг; обеспечение

потребителя машинами, оборудованием, запасными

частями; предпродажную подготовку машин, монтаж,

работы по пуску и наладке технологических комплек-

сов; обучение потребителей правилам эксплуатации

машин и оборудования; диагностику и техническое об-

служивание машин; ремонт машин, включая доставку;

организацию услуг по

аренде,

прокату; проведение ме-

ханизированных

работ)

tt4?ii; создание материально-

технической базы для ремонта,

технически)

обслужи-

вания (ТО)

flpjf _

("Система

организации технического сервиса в РФ ба-

зируется на определенных принципах. Прежде всего

она строится, исходя из приоритета производителей

сельскохозяйственной

продукции.

Материально-тех-^

ническую

базу предприятий технического сервиса в ос-

новном составляют объекты

ремонтно-обслуживаю-

щих

производств. Разнообразие исполнителей техни-

ческого сервиса (дилерские пункты, машинно-техно-

логические станции и др.) создает рынок услуг и конку-

ренцию. Взаимоотношения заводов-изготовителей и

исполнщедайигехнического

сервиса и

товаропроизЪо-

ЯиТедей

строятся

на экономических интересах.

Дбпус

"кается

участие зарубежных фирм-изготовителей в тех-

ническом сервисе машин, применяемых в сельском хо-

зяйстве.

По данным

ГОСНИТИ,

при рациональной органи-

зации технического сервиса на

8...

12%

сокращается

время на техническое обслуживание и

ремонт,

на 20...

28 % увеличивается наработка на трактор и на

34...46

повышается его производительность.

В этих условиях необходима четкая государственная

политика по организации современного технического

сервиса

АПК.

Научные разработки для технического сервиса в

АПК проводит Российская академия сельскохозяй-

ственных наук, по направлениям которой работает 15

учреждений

инженерного профиля, а также вузы стра-

ны и др.

Систему

организации технического сервиса должна

обеспечивать: высокую готовность машин, максималь-

ную

нарабртку

техники, грамотное обслуживание и экс-

плуатацию,

соблюдение интересов товаропроизводите-

лей; подготовку кадров.

Организация технического сервиса в новых эконо-

мических условиях требует научного подхода и новых

форм, обеспечивающих эффективное использование

имеющейся материально-технической базы сельскохо-

зяйственных производителей.

РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ

1.1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ

РЕМОНТНО-ОБСЛУЖИВАЮЩЕЙ

БАЗЫ

Машинно-тракторный парк страны стал эффективно использо-

ваться с созданием в

3Q-e

годы машинно-тракторных станций

(МТС). Их

особенностью,

являлось то, что техника принадлежала

этим станциям и техническое обслуживание и ремонт проводили на

базе ремонтной мастерской в МТС.

В 1961 г. было создано объединение «Сельхозтехника», в задачи

которого входили техническое обслуживание и ремонт техники,

принадлежащей колхозам и совхозам.

В 1985 г. из «Сельхозтехники» был выделен

«Агроснаб»,

при со-

здании

которого преследовалась цель избежать монополизма в

рнабжении

сельхозпроизводителей запасными частями. При этом

решали задачу

оптимизаиии

снабжения хозяйств запчастями. Раз-

^ещение

ремонтных предприятий

проектировали,

исходя из

радиу-

ра оптимальных перевозок.

В 1987 г. был создан

«Мехэнергосервис»

с целью расширения

рпектра услуг и приближения сервиса к товаропроизводителю. В

этих условиях продолжала действовать планово-предупредитель-

ная система технического обслуживания и

ремонта.

Реорганизация структуры

ремонтно-обслуживающей

базы в

центре привела к изменениям на региональном уровне:

планирование

ремонтно-обслуживающих

услуг перешло от цен-

тра

на региональный уровень;

изменились взаимоотношения предприятий

объединения

«Мех-

энергосервис» и товаропроизводителей;

возникла необходимость более детальной координации работ по

техническому обслуживанию и ремонту на

областном

уровне;

потребитель стал ориентироваться на предприятия с более высо-

ким качеством ремонтно- обслуживающих работ и широким спект-

ром услуг.

Уход от централизованного планирования привел к усилению

плановой работы на отдельных предприятиях. С уменьшением

Объемов

работ на предприятиях снизилась их рентабельность, что

вынудило их выпускать продукцию не только для сельского хозяй-

ства,

но и для пищевой и легкой промышленности. Из-за возрос-

ших цен уменьшились объемы работ, и основные виды ремонтов

стали выполнять в мастерских хозяйств. Однако

ртсутствие

мае-

терских оборудования, необходимого для проведения качественно-

го ремонта, снизило надежность техники и увеличило убытки от ее

простоев.

Ремонтная

база сельскогр хозяйства первоначально развивалась

за счет строительства новых ремонтных предприятий. Постепенно

эта тенденция стала меняться. Так, в 80-х годах на строительство

новых ремонтных предприятий было направлено 25 % капитало-

вложений, а на реконструкцию и техническое перевооружение дей-

ствующих ремонтных предприятий — 75 %.

Высока^

стоимость основных производственных фондов ремон-

тно-обслуживающих

предприятий, значительные капиталовложе-

ния, направляемые на реконструкцию и техническое перевооруже-

ние, требовали выбора объектов реконструкции и технического пе-

ревооружения.

Увеличение капиталовложений на реконструкцию и техничес-

кое перевооружение, значительные экономические потери вслед-

ствие волевых решений по

ррконструкции

и техническому перевоо-

ружению требовали поиска научно обоснованных методов плани-

рования и организации ремонта машин.

Включение в систему агропромышленного комплекса предпри-

ятий перерабатывающей

пррмышленности

привело к необходимо-

сти ремонта техники этой отрасли на специализированных ремонт-

ных

предприятиях,

что вызвало необходимость их перепрофилиро-

вания. Начавшиеся изменения хозяйственного механизма в стране

застали развитие ремонтной

базы

в условиях, когда не были решены

основные вопросы реконструкции и технического перевооружения

действующих

ремонтно-обслуживающих

предприятий.

Кооперация

ремонтных предприятий кардинально изменила

методику

планирования:

от централизованного планирования к

планированию на местах.

Поэтому обоснование размеров капитальных вложений на ре-

конструкцию и техническое перевооружение, а также перепрофи-

лирование ремонтных предприятий стало в этот период еще более

актуальным.

В новых условиях потребовалось совершенствование организа-

ции ремонта машин.

Инвестиционная

политика последних лет изменилась — прихо-

дится учитывать источники финансирования. Так, если раньше ка-

питальные вложения в основном распределяли из центра по регио-

нам, то в других условиях средства на развитие предприятий аграр-

ного сектора стали зарабатывать прежде всего сами производствен-

ные коллективы.

При этом предприятия

ремонтно-обслуживающей

базы призва-

ны были работать в условиях изменившихся взаимоотношений с

потребителем.

Перестройка привела к

разбалансированию

сложной централи-

зованной системы технического обслуживания и ремонта

машин

сельском хозяйстве, а это, в свою очередь, снизило рентабельность

ремонта машин, что заставило отдельные

ремонтно-обслуживаю-

щие предприятия приступить к выпуску другой, экономически бо-

лее выгодной продукции. Это сразу же сказалось на готовности ма-

шинно-тракторных парков колхозов, совхозов и других сельскохо-

зяйственных предприятий.

Особые трудности

ремонтно-обслуживающая

база стала испы-

тывать в условиях перехода к рыночным отношениям. В сложном

положении оказались крупные специализированные ремонтные

предприятия из-за снижения объемов работ по ремонту автомоби-

лей, тракторов и сельскохозяйственной техники,

что

потребовало

поиска новых направлений создания системы технического сервиса

машин в сельском хозяйстве.

Такая

система

должна:

во-первых, обеспечивать высокую готовность машин, макси-

мальную сменную выработку, необходимую загрузку. Только при

этих условиях может окупиться дорогостоящая техника;

во-вторых, благодаря профессиональному обслуживанию про-

длевать срок работы машин и этим снижать затраты на их приобре-

тение;

в-третьих, считать главным интерес производителя сельскохо-

зяйственной продукции. В условиях рынка фермеры, коллектив-

ные хозяйства, подразделения реформированных хозяйств должны

иметь возможность обратиться в любую организацию или

подраз-

П т

Франция

США

канада

РФ

И*

I'?

,..

\\ttn

Франция

США Канада РФ

П П

Н*

*Ъ

\...-.Д.--.

.--1-^-1—'

Франция

США Канада

РФ

Франция

США Канада

Рис. \.

Число и фактический срок службы техники в России и

странах

рыночной

экономикой:

а — тракторы; б— комбайны

деления

агросервиса

и получить по заявке

дещевые

услуги. Следо-

вательно, необходимы различные формы обслуживания и агросер-

висные

формирования.

Так, в странах с рыночной экономикой, где действуют дилерские

системы технического сервиса, завод-изготовитель и дилер (посред-

ник) отвечают за работоспособное состояние проданной сельскохо-

зяйственной техники в течение всего срока ее работы (прототип со-

временной

МТС),

что значительно повышает фактический срок

службы машин в сельском хозяйстве этих стран (рис.

1.1).

1.2.

ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНОЙ

ТЕХНИКИ (НА ПРИМЕРЕ ГЕРМАНИИ)

Рынок в обществе осуществляет разделение труда, регулирова-

ние спроса и предложения. Это означает, что предприниматели

производят

то,

что пользуется спросом, а потребители имеют спрос

на товары, которые соответствуют их представлениям о качестве и

цене.

Автомобильный бизнес в странах с рыночной экономикой ори-

ентирован на будущее. Автомобиль в западном обществе — это

прежде всего свидетельство социального статуса и уже потом сред-

ство передвижения. Для большинства автопотребителей на Западе

наличие автомобиля — это не только возможность доехать из пунк-

та А в пункт Б, но и средство создания имиджа,

Расстояние (км), проезжаемое, например, средним немцем в

год, постоянно увеличивается:

1910г.—

702;

1935г.—

1157;

1980 г. — 1450; 1989 г. — 10 900

(из

них

9400

км

на личном транспор-

те);

1998г.—

14000км.

На западном рынке имеется множество моделей автомобилей

различных марок. Растущие потребности способствуют увеличе-

нию цен на

цовые

автомобили,

повышению

комфортности, надеж-

ности, экономичности, а инфляция — росту цен на машины. Сред-

ние цены в Германии (DM), на новые автомобили по годам следую-

щие:

1980

г.-16

800; 1983

г. - 18

500;

1986г.

23600;

1989г.-

300;

1998

г.-31

500.

Насыщение рынка автомобилями в Германии уже достигнуто.

Поэтому продажа каждого нового автомобиля требует больших зат-

рат на рекламу, выплаты за подержанный автомобиль и т. д. Новые

автомобили более надежны, меньше нуждаются в техническом об-

служивании и ремонте (ТОР), что означает для предпринимателя

снижение объемов технического обслуживания и ремонта.

В условиях насыщения рынка большое

значение

приобретает

продажа подержанных автомобилей и сопутствующих товаров. При

этом производитель стремится произвести товар с минимальными

затратами и продать за максимальную цену. Чем больше имеется

возможностей получить максимальную

прибыль,

тем больше про-

изводителей заинтересовано в производстве такого товара. Высо-

кий спрос на определенные товары способствует конкуренции про-

изводителей из-за большого их числа. Вслед за этим при наличии на

рынке большого числа одинакового товара цена на него начинает

падать. Например, в Германии при торговле новыми автомобилями

не получают такой рентабельности, как от проведения техническо-

го обслуживания и ремонта, объем которых в два раза больше, чем

объем реализации новых автомобилей.

Большое значение в условиях насыщения рынка приобретает

продажа запасных частей и принадлежностей к автомобилю. В Гер-

мании одна из самых высокооплачиваемых работ — обслуживание

клиентов при реализации

автомобилей,

поскольку клиент — осно-

ва успеха цредпринимателя, выполнение желаний первого

—ос-

новная задача последнего.

Особенности

технического сервиса автомобилей в Германии —

широкий спектр услуг, переход от

специализированных

услуг (на-

пример, вулканизации) к услугам до всему

спектру.

Перспективна

продажа высоконадежных запасных

частей-

В Германии каждый

покупатель хочет иметь автомобиль с индивидуальной отделкой. В

этих условиях в общем объеме услуг по

техническому

сервису особо

выделяется продажа различных принадлежностей, количество ко-

торых в Германии составляет,

внутренние принадлежности —

13;

автомагнитолы—

18;

люки на

крыше—

10; диски из легких

сплавов — 13; принадлежности безопасности —

настройка

—

электрооборудование — 9; остальное — 21.

Анализ технических услуг на рынке Германии показывает тен-

денцию снижения затрат

на

услуги за счет ремонта и восстановле-

ния машин и более полное удовлетворение запросов

потребителей.

Контрольные

вопросы.

Что

привело

к изменению развития

ремонтно-обслужи-

вающей

базы? 2. Какова тенденция изменения парка сельскохозяйственной техни-

ки? 3. В чем заключается положительный опыт технического сервиса зарубежных

фирм? 4. Что входит в понятие «технический сервис машин»? 5. Что должен уметь

делать инженер по техническому сервису машин?

2. ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВО

МАШИН

2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ МАШИН

2.1.1. ПРИЧИНЫ

НАРУШЕНИЯ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ МАШИН

В процессе эксплуатации машины подвергаются различным воз-

действиям и их технические характеристики изменяются. Можно

выделить три источника воздействий:

внешние,

связанные с условиями работы, включая действия опе-

ратора, управляющего машиной и проводящего техническое обслу-

живание и ремонт;

внутренние,

связанные с рабочими

процессами,

протекающими

в машине и агрегатах (в двигателе внутреннего

сгорания);

потенциальная энергия, розникающая в деталях машин при их из-

готовлении (различные внутренние

напряжения).

Все источники воздействий, проявляющиеся в виде механичес-

кой, тепловой, химической энергии, вызывают в деталях машин

необратимые процессы и

приводят

к изменению параметров.

Отказы деталей возникают в основном из-за усталости материа-

ла, коррозионного

разрушения,

изнашивания поверхностей тре-

ния.

Классифицируют

их по ряду признаков:

1) природе происхождения — естественные и преднамеренные;

2) месту возникновения (определяют слабые элементы объекта,

требующие усиления или изменения

конструкции);

3) времени возникновения (позволяют судить о моменте его по-

явления в течение «жизненного» цикла

машины);

4) характеру возникновения — внезапные, постепенные, пере-

мещающиеся, устойчивые, самоустраняющиеся. Физическая при-

рода внезапных отказов — усталость металлов. Физическая приро-

да постепенных отказов — накопление необратимых изменений в

поверхностных слоях металла;

5) взаимосвязи отказов (определяют их

совместимость).

К зави-

симым отказам относят заедание вкладышей коленчатого вала,

возникающее, например, вследствие отказа масляного насоса дви-

гателя;

6) внешним признакам (определяют доступность обнаружения

отказов невооруженным

глазом);

7) степени воздействия отказов (позволяют сделать заключение

о возможности дальнейшего использования объекта или его эле-

мента). При полном отказе неремонтируемых элементов их рабо-

тоспособность не восстанавливают. Частичный отказ присущ ре-

монтируемым объектам и их элементам. Эти отказы часто называют

соответственно ресурсными и

эксплуатационными;

8) причине возникновения: исследовательские (ошибки

конст-

руирования),

расчетно-конструкторские

(ошибки

выбора

кинема-

тики),

производственно-технологические

(несовершенство техно-

логии), эксплуатационные (нарушения правил эксплуатации, пе-

регрузки, нарушения графика технического

обслуживания);

9) последствиям или

затратам:

тягчайшие с человеческими жерт-

вами (отказ рулевого управления или

тормозов),

тяжелые, средние

и незначительные (в зависимости от затрат времени и средств на их

устранение).

Отказы подразделяют по группам сложности:

первая группа — отказы, устраняемые ремонтом или заменой де-

талей,

расположенных снаружи сборочных единиц, и агрегатов без

разборки последних, а также отказы, устранение которых требует

внеочередного

проведения

ТО-1

ТО-2;

вторая группа — отказы, устраняемые ремонтом или заменой

легкодоступных сборочных единиц и агрегатов (или их

деталей),

также отказы, устранение которых требует

раскрытия

внутренних

полостей основных агрегатов без их разборки или внеочередного

проведения операций

ТО-3;

третья группа —

отказы,

для устранения которых необходима

разборка основных агрегатов.

2.1.2. ФИЗИЧЕСКОЕ И МОРАЛЬНОЕ СТАРЕНИЕ МАШИН

Физическое старение машин — это изменение с

течением

време-

ни свойств материалов, деталей, узлов машин под действием раз-

личных полей (физического, химического), приводящее к тому,

чтр

объект не может больше выполнять свои

функции,

Физическое старение подразделяют на старение при эксплуата-

ции и старение при хранении машин.

Моральным старением машин называют уменьшение их стоимос-

ти в связи с научно-техническим прогрессом. Оно может происхо-

дить в результате:

снижения стоимости новых машин той же

конструкции;

появления более современных конструкций машин.

Моральное старение оценивают критерием морального износа,

=[(С

-С

ОСТ

)/С

]100,

(2.1)

где

— первоначальная стоимость машины,

р.;

Ост

— стоимость воспроизводства

Машин с учетом появления более совершенной конструкции и снижения ее

стоимц-

сти,

р.

2.1.3. ВИДЫ ТРЕНИЯ

Трение

— основная причина изнашивания деталей

машин.

Про-

блемы трения, изнашивания и смазывания изучает наука триболо-

гия, базирующаяся на фундаментальных законах физики, химии,

механики сплошных сред, термодинамики и материаловедения.

Согласно

ГОСТ

23.002—78

(обеспечение износостойкости изде-

лий) различают:

внешнее трение — явление сопротивления относительно-

му перемещению, возникающее между двумя телами в зонах сопри-

косновения поверхностей;

внутреннее трение — в жидкостях, газах, пластичных ма-

териалах. Рассматривают трения скольжения, качения, покоя.

Амонтон сформулировал закон для случая сухого трения, Н:

F=f

(2.2)

Лк

— коэффициент трения скольжения; Р~ нормальная к плоскости трения на-

грузка, Н

Б.

Ef.

Дерягин предложил молекулярную теорию трения, соглас-

но

котррой,

Н,

F=f

№

pbS),

(2.3)

где

ро

— добавочное давление, вызванное силами ионно-атомного притяжения,

мПа;

S—

площадь контакта,

м^.

Сила сухого трения качения шара или цилиндра по плоской по-

верхности по закону Кулона, Н:

(2.4)

• сила сопротивления проскальзыванию

где

— коэффициент трения качения; А

из-за

адгезии,

Н.

Сила трения качения примерно в 10 раз меньше силы трения

скольжения.

Теория трения базируется на трех теоретических положениях.

Первое — сила внешнего трения имеет физико-химическую при-

роду, Н.

F^vft

viF*

(2.5)

где

— коэффициент, учитывающий соотношение прочности трущихся поверхно-

стей в зависимости от их химического

состава;

— деформационная составляющая

силы трения, Н; V2 — коэффициент, учитывающий изменение химического состава

трущихся поверхностей или прочность их адгезионного сцепления;

— адгезион-

ная составляющая силы трения, Н.

Второе (по Б. Н. Костецкому), основанное на первом законе

термодинамики, гласит, что работа внешнего трения

Ар

расходует-

ся на образование теплоты и поглощение

энергии,

Дж:

+bE, (2,6)

где

— часть работы внешнего трения, перешедшая в теплоту, Дж;

Д£—количе-

ство энергии, поглощенное поверхностными слоями трущихся деталей, Дж.

Третье (об установившемся процессе

трения)—

при установив-

шемся трении происходят износ детали и динамическое саморегу-

лирование образования и разрушения вторичных структур.

При заданных материалах, условиях их взаимодействия и суще-

ствует область изменения режима

трения,

в которой интеграл отно-

шения энергии к работе сил трения цо деформируемому объему

принимает минимальное значение:

(2-7)

где

V—

объем, воспринимающий

нагружение

трением,

Рассмотрев основные положения

теории

внешнего трения твер-

дых тел, можно обоснованно управлять процессом изнашивания

деталей машин, сведя их износ к минимуму.

2.1.4. ИЗНАШИВАНИЕ

ДЕТАЛЕЙ

МАШИН

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с

поверхности твердого тела при трении и (или) увеличении его оста-

точной деформации, проявляющейся в постепенном изменении

размеров и (или) формы тела.

Износ является результатом

изнашивания,

определяемым в ус-

тановленных единицах. Одна из зависимостей износа детали или

соединения от времени показана на рисунке

2.1.

Период

нормальной

эксплуатации

Рис. 2.1. Зависимость износа (И) от наработки (I):

ОА — период

приработки;

ЛВ

— период нормативной эксплуатации;

ВС—

период

повышенного износа; а — угол,

характеризующий

изнашивание

Практически процесс изнашивания оценивают по следующим

показателям:

скорости изнашивания, м/ч,

dH/dt,

(2.8)

где

Я—значение

изнашивания, м; t— время изнашивания, ч;

удельной интенсивности изнашивания

y^/^nUf.pAf),

(.-^-У)

где

— деформированный объем металла на фактической площади

контакта,

;

я — число циклов; rf

— средний диаметр элементарной зоны фактического кон-

такта, м;

—

фактическая площадь контакта,

;

интенсивности линейного изнашивания

где Z — путь трения, м.

(2.10)

Износостойкость — свойство материала сопротивляться изна-

шиванию. Это величина, обратная скорости изнашивания.

Для теоретического расчета интенсивности изнашивания по

справочным данным используют формулу:

"ср

(2.11)

где

— коэффициент, учитывающий вид контакта

= 1 при пластическом контак-

те;

= 0,5 при

упругом

контакте); Ь, v

—параметры

шероховатости

контактирую-

щих поверхностей;

— относительное сближение контактирующих поверхностей

под

нагрузкой;

тах

—

максимальная высота шероховатостей

поверхности,

м;

—

коэффициент, учитывающий отличие контурной площади контакта от номиналь-

ной;

— число циклов до разрушения.

Класс

Разряд

Интенсивность

изнашивания

_. 3

12345

ю-

12345

ю-

12345

ю-

12345

ю-

При обозначении деталей пишут, например: направляющие ста-

нины имеют класс износостойкости

(КИ)

в пределах

9/4...10/5,

здесь числитель — класс, знаменатель — разряд.

Интервал записывают так, чтобы

нем находились 95 % всех раз-

меров.

Изнашивание деталей подразделяют на механическое и корро-

зионно-механическое (рис. 2.2).

Наиболее характерные причины образования различных видов

изнашивания приведены в таблице

2.1.

Изнашивание

[Ч

механическое

усталостное

при заедании

(адгезионное)

эрозионное|

абразивное

коррозиоино-

механичеекое

Цокислителъное

при

фретгинг-

коррозии

—

*•!

гидроабразивное]

—

газрабразивное

—

гидроэрозионное

—

газоэрозионное |

—

электроэрозионное]

l-Ц

водородное

Рис. 2.2. Классификация видов изнашивания

2.1. Виды изнашивания и причины их образования

Вид изнашивания

Причина образования

Пример

Усталостное

При заедании (ад-

гезионное)

При фретганге

Абразивное

Гидро(газо)абра-

зивное

Эрозионное

Гидро(газо)эро-

зионное

Механическое изнашивание в результате Подшипники

усталостного разрушения при повторном

деформировании микрообъемов материа-

ла поверхностного слоя

Изнашивание в результате схватывания, Втулка колеса плуга

глубинного вырывания материала, пере-

носа его с одной поверхности трения на

другую и воздействия возникающих не-

ровностей на сопряженную поверхность

Механическое изнашивание соприкаса-

ющихся тел при малых колебательных от-

носительных перемещениях

Механическое изнашивание материала в

результате в основном режущего или ца-

рапающего действия на него твердых час-

тиц, находящихся в свободном

иди

зак-

репленном состоянии

Абразивное изнашивание в результате

действия твердых частиц, взвешенных в

жидкости (газе) и перемещающихся отно-

сительно

изнащиваемого

тела

Механическое изнашивание в результате

воздействия потока жидкости и (иди) газа

Тоже

Шлицы

Л«мех

плуга

Плунжерные пары,

выпускные

клапа-

НЬ1

Насосы

Продолжение

Вид изнашивания

Причина образования

Пример

Электроэрозион-

Эрозионное изнашивание поверхности

ное в

результате

воздействия разрядов при

прохождении электрическою тока

Кавитационное

Гидроэрозионное изнашивание при Турбины

движении твердого тела относительно

жидкости, при котором

пузырьки

газа

захлопываются вблизи поверхности, что

создает местное повышение давления

или температуры

Водородное Повреждение поверхностей при трении

в результате выделения водорода из ок-

ружающей среды или из компонентов

пар трения и его накопления в тонком

поверхностном слое

Окислительное

Коррозионно-механическое

изнашива-

ние, при котором основное влияние на

изнашивание имеет химическая реакция

материала с кислородом или окисляю-

щей окружающей средой

При

фретшнг-

Коррозионно-механическое изнащива-

коррозии ние соприкасающихся тел при малых ко-

лебательных относительных перемеще-

ниях

Контакты прерыва-

телей

Тормозные

колодки,

барабаны,

диски

Шарнирно-болто-

вые

соединения

Пружины, вклады-

ши

Износ металлов зависит от многих факторов. Четко разделить

действия отдельных факторов сложно. Поэтому для количествен-

ного описания процессов изнашивания при внешнем трении наи-

более приемлемы теория вероятностей и методы математической

статистики.

Изучение процесса изнашивания показывает, что оно имеет

тройственную

(механо-физико-химическую)

природу: непосред-

ственный механический контакт (или через среду), химическую ре-

акцию активного слоя металла, разрушение структуры металла.

2.1.5. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА

В практике исследования износостойкости деталей

наиболее

ча-

сто применяют следующие методы:

микрометрирование,

взвеши-

вание, снятие профилограмм, метод искусственных баз, радиоизо-

топные методы (радиоактивные изотопы и индикаторы, нейтрон-

ная активация), спектральный анализ. Далее рассмотрены преиму-

щества

и недостатки этих методов.

Микрометрирование. Преимущества: непосредственное измере-

ние, простота и доступность, возможность наблюдения поверхнос-

тей износа. Недостатки: длительность испытаний и большая трудо-

емкость, зависимость результатов от деформации детали, неизбеж-

ность сборки и разборки.

Взвешивание. Преимущества: точность измерения до 0,0001 г,

простота — для мелких деталей. Недостатки: необходима разборка

узлов,

затруднено

измерение линейного износа, требуется тщатель-

ная очистка.

Снятие профилограмм. Преимущества: высокая точность измере-

ний, возможность определения шероховатости и волнистости. Не-

достатки:

большая

трудоемкость из-за операций разборки-сборки,

сложность снятия профилограмм, невозможность исследования де-

талей, подверженных пластической деформации.

Метод

искусственных

баз. Преимущества: возможность оценки

износа детали при продолжительном испытании и применение его

для определения износа деталей из мягких сплавов и соединений с

высокими контактными напряжениями. Недостатки: трудоемкость

в 1,5 раза больше, чем при микрометрировании, и необходимость

расчета износа по формулам:

для

вала

для втулки

ЛЯ=ОД25(/2-/2)(1//-+1/Л);

АЯ=ОД25(/

)(1/г-1/4

(2.12)

(2.13)

\ - - / •

где

— длина вырезанной лунки до и после

испытания,

м;

г—

радиус, который

описывает

резец

при формировании лунки, м; Л — радиус цилиндрической поверх-

ности,

м.

Радиоизотопные методы. Преимущества метода радиоактивных

изотопов: не требует разборки, отличается высокой чувствительно-

стью и скоростью исследований. Недостатки: дорогостоящее обо-

рудование,

специальные меры защиты, сложность процесса актива-

ции.

Преимущества метода радиоактивных индикаторов: непрерыв-

ный контроль, точность наблюдений. Недостаток: дорогостоящее

оборудование.

Преимущества

метода нейтронной активации: простота исследо-

вания. Недостатки: сложность процесса активации и измерения.

Метод спектрального анализа. Преимущества: не требует разбор-

ки и специальной подготовки, кроме отключения фильтров, высо-

кая чувствительность, возможность проследить динамику. Недо-

статок: позврляет определять только суммарное значение износа

всех

стальнцх

и чугунных

деталей.

2.1.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО И ДОПУСТИМОГО

ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ

Предельное состояние деталей устанавливают по предельному

износу.

Рекрмендуют

три критерия предельного состояния деталей

и соединений: технический (безотказность), технологический (ка-

чество работы) и экономический.

Предельные

износы

базовых деталей часто устанавливают

по

его

практическим данным, полученным при эксплуатации и ремонте

машин-

Для определения полного ресурса детали

необходимо иметь

кривую ее износа в зависимости от наработки и значения предель-

ного износа

Я„

тогда

п =

[Я

пр

/(Я

пр

доп

)]

мр

(2.14)

где

ащ

— допустимый износ детали, м,

мр

— межремонтный ресурс детали, мото-ч.

Додустимым

называют такой износ, при котором деталь сможет

проработать в машине еще один межремонтный срок. Из формулы

(2.14)

получаем:

-"доп

(•*

д. п

•*

мр)/

-*д,

t|]

-"пр

•

(2.15)

2.2. КАЧЕСТВО ОТРЕМОНТИРОВАННЫХ МАШИН

2.2.1.

КОНЦЕПЦИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА

(Децентрализация

ремонтно-обслуж^вающих

предприятий в це-

лях максимального обеспечения регионов услугами по обслужива-

нию и ремонту техники в новых условиях повысила актуальность

проведения их сертификации с позиции улучшения технического

сервиса.

1950 1960 1970 1980 1990

1993

1997 1999

РИС.

2.3. Изменение концепций обеспечения

качества

Год

—

Статистиче

роизводств

:кий

анализ

а и качества

Классические

методы

—

Корреляцией

ный

аначиз

Регрессионной

анализ

Дисперсионной

анализ

Факторный

анализ

Гармонический

анализ

Инженернор

прогнозирование

Планирование

эксперимента

—

Простейшие

мет

оды

Причинно

ипедстэен-

ные

диаграммы

Диаграммы парето

[

Гистограммы

Контрольные листки

Графики

рассеивания

Выборочный метод |

—

Статистический анализ

состояния технологи-

ческих процессов

Метод контрольных

карт

Расчетные методы

__С

—

Метод случайных

функций

Метод

элементарных

погрешностей

>пытно-статистические

методы

Метод больших

выборок

Метод

мгновенных

выборок

Метод

приреденных

отклонений

Графо-

аналитические

методы

—

Экспертные методы

—

Экспертный метод

рангов

Метод

дельфи

Метод

предпочтений

Ре гистрационные

методы

—

Метод

малитетов

—

Сертификационные оценки

Статистическое регу-

лирование технологи-

ческих процессов

Метод предельных

размеров

Метод

индивидуаль-

Метод

сокращенного

доступа

Метод заградительных

зон

Метод контроля

эксцентристов

Метод группировки

Метод учета дефектов

Метод среднеарифме-

тических отклонений

Метод медиан

Метод

размахов

Метод кумулятивных

сумм

Метод бал аде

Метод рангов

Комбинированные

методы

—

Метод интеграции

•1

Зонный метод

—

Рис. 2.4. Статистические методы управления качеством продукции