Причины физического старения

Категория:
Эксплуатация транспортного оборудования цехов


Причины физического старения

В соответствии со стадиями существования машины причины старения можно разделить на конструкционные, технологические и эскплуатационные.

Конструкционными причинами физического старения являются ошибки, допущенные в процессе разработки машины. К ним можно отнести неполный учет эксплуатационных воздействий, неправильный или недостаточный точный расчет несущий способности (прочности, жесткости), неправильный выбор материала, конструктивных форм, неправильное назначение сопряжений, допусков, обработки, недостаточная защищенность узлов трения и неудовлетворительные условия смазки, отсутствие средств контроля за параметрами функционирования машины или состоянием деталей, низкое качество конструкторской документации.

При разработке машины в большинстве случаев руководствуются номинальными технологическими нагрузками, что оказывается недостаточным для обеспечения необходимого уровня надежности, так как реальный спектр нагрузок значительно отличается от номинальных. Определение спектра нагрузок особенно актуально для прокатных станов, имеющих разнообразный сортамент проката, для правильных и свертывающих машин, ножниц, величина усилий в которых зависит от температуры металла, условий захвата и большого числа других случайных факторов. В настоящее время имеется еще мало данных по спектрам нагрузок отдельных деталей металлургических машин. В ряде случаев при определении нагрузок, действующих на машину, не учитываются динамические силы, хотя зачастую их действие и является причиной разрушения деталей. Напряжения от динамических сил часто не определяются или определяются не всегда правильно, так как их оценка требует использования весьма сложного математического аппарата, зависит от точного знания распределения масс, движущихся с переменными скоростями, зазоров и характера упругих связей между элементами машины, что требует различных допущений.

Неправильный или недостаточно точный расчет прочности деталей связан как с неверным определением сил, так и с несовершенством применяемых расчетных методик и различными допущениями, принимаемыми в расчете. Реальные детали имеют сложную форму, и аналитическое определение напряжений в них методами сопротивления материалов затруднительно. Поэтому при расчетах упрощают, идеализируют форму таких деталей, что дает приближенное решение. Различные допущения вводят также при составлении расчетной схемы, учете жесткости деталей, сопряженных с рассчитываемой деталью, учете местных напряжений на участках опирания деталей и на участках приложения сил. При расчетах зачастую не учитывают действительное распределение напряжений по сечению детали, влияние эксцентриситетов, температурных, сварочных и других технологических остаточных напряжений, неправильно оценивают концентраторы напряжений.

Принятые допущения либо снижают необходимую прочность элементов машин, либо завышают ее,при этом, как следствие, оказываются завышенными размеры рассчитываемых элементов, что не всегда ведет к росту надежности машины. При работе машины в условиях неустановившегося движения с ростом размеров и массы деталей возрастают силы инерции этих деталей, а напряжения, вызванные этими силами, могут быть значительными и приводить к преждевременным отказам. Кроме того, рост массы машины влечет за собой рост первоначальной и эксплуатационной стоимости ввиду большого количества расходуемой на ее движение энергии и увеличения массы запасных частей.

При разработке машин нередко допускают ошибки в выборе конструктивных форм узла или отдельных его деталей. Часто размеры элементов назначают только на основе расчетных сил, а форму выбирают без учета фактического распределения напряжений. В напряженных сечениях детали делают проточки, переходы, отверстия и другие геометрические концентраторы напряжений. Далеко не всегда при конструировании узлов форму и размеры трущихся деталей рассчитывают с учетом обеспечения режима нормального гидростатического или гидродинамического трения в заданном диапазоне скоростей скольжения и нагрузок, что приводит к быстрой повреждаемости трущихся поверхностей.

Неправильный выбор материала часто оказывается причиной низких эксплуатационных свойств (усталостной прочности, износостойкости, термо- и коррозионной стойкости). Серьезной причиной физического старения машин является низкое качество или отсутствие нормативной конструкторской документации, регламентирующей режим работы, признаки патологического старения, допустимую степень старения и др.

Отсутствие средств контроля за параметрами функционирования машин (величиной действующих сил, давления, температуры, наличии или подачи охлаждающей воды, смазки и т.д.) приводит к перегрузке, перегреву, нарушению условий смазывания и, как следствие, к несвоевременному устранению неисправностей и к возникновению отказов.

Другие конструкционные недостатки (плохая ремонтопригодность, нетехнологичность, низкий уровень стандартизации и унификации) не обеспечивают быстрого и качественного проведения ремонтов и снижают эффективность использования машин.

Технологическими причинами физического старения металлургических машин являются несовершенство нормативной технологической документации на их изготовление и сборку, несовершенства технологического процесса их изготовление и сборки, отсутствие или слабый уровень контроля деталей при изготовлении.

Из-за несовершенства технологического процесса на любой стадии изготовления или сборки машин могут возникать побочные явления (дефекты). Дефект — это не результат физического старения, а результат нарушения хода технологического процесса или неблагоприятного сочетания различных факторов. Для каждого технологического процесса имеются, как правило,типичные виды дефектов.

В соответствии с технологическими процессами изготовления деталей металлургических машин дефекты изготовления можно объединить в следующие основные группы: дефекты литья дефекты пластической деформации (прокатки, ковки, штамповки), дефекты механической обработки, дефекты термической и химикотермической обработки, дефекты сварки и наплавки. При этом дефекты, возникающие на промежуточных технологических операциях, могут остаться незамеченными и перейти в готовую деталь. Это явление называется технологической наследственностью.

К дефектам сборки можно отнести несоблюдение допусков в сопряженных соединениях, отклонение от требований к степени затяжки болтовых соединений, сборку с перекосом, неправильную регулировку, наличие забоин и пр. Дефекты изготовления и сборки являются факторами, способствующими под влиянием эксплуатационных воздействий протеканию в материале деталей патологических процессов физического старения.

Эксплуатационными причинами физического старения являются эксплуатационные воздействия.

Все виды экплуатационных воздействий можно разделить на четыре группы: силовые, температурные, окружающей среды, трения. Интенсивность воздействия в процессе эксплуатации может быть различной и соответственно интенсивности меняется физическое состояние деталей. Отдельные воздействия испытывают лишь небольшие группы деталей. Большей частью имеют место различные сочетания воздействия, которые не всегда учитываются при разработке машин. Знание интенсивности и видов воздействий, их учет на всех стадиях существования машин позволяют управлять эксплуатационными свойствами деталей.

Знание и регламентация режимов эксплуатационных воздействий являются одним из наиболее существенных методов управления надежности машин.

Существенное влияние на интенсивность старения оказывает степень соблюдения нормальных условий эксплуатации машин. При соблюдении этих условий большинство эксплуатационных повреждений не приводит к непредвиденным остановкам машин и обычно устраняется во время технического обслуживания или ремонта. Нарушение нормальных условий эксплуатации приводит либо к более быстрому, чем при нормальной эксплуатации, физическому старению, либо к непредвиденным остановкам (авариям) при грубых нарушениях. Нарушение нормальных условий эксплуатации металлургических агрегатов и машин—явление распространенное и проявляется в статической или динамической перегрузке машин, повышении температуры до недопустимых значений, нарушении условий нормальной смазки, технологических инструкций, использовании машин не по назначению, несвоевременном проведении технического обслуживания и ремонта. Нередко эти нарушения связаны со стремлением к достижению максимальной производительности агрегата или машины без учета их технических возможностей.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум