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.

Пластические смазки состоят из двух компонентов: жидкой основы (минеральные, растительные, синтетические и другие масла) и загустителя (твёрдые углеводороды, различные соли высокомолекулярных жирных кислот – мыла, высокодисперсные силикагели и бентониты, другие продукты органического и неорганического происхождения). В своём составе содержат присадки , улучшающие эксплуатационные характеристики. В состав смазок вводят различные наполнители : графит, дисульфид молибдена, порошкообразные металлы или их окислы, слюду и др. Мыла – это соли высших жирных кислот, включающие ионы щелочных металлов (кальция, натрия).

Работа пластичной смазки

Загуститель – металлическое мыло, образует ёмкость для масла. Мыло образует решётчатый волоконный каркас, заполненный маслом. Выдавливание масла из этой губки происходит под воздействием механических сил и температур. Благодаря наличию структурного каркаса пластичные смазки ведут себя при небольших нагрузках как твёрдые тела (под действием собственного веса не растекаются, удерживаются на наклонных и вертикальных плоскостях), а под воздействием нагрузок, превышающих прочность структурного каркаса, текут подобно маслам. Однако, при снятии нагрузки, течение смазки прекращается и она вновь приобретает свойства твёрдого тела.

Преимущества пластичных смазок:

• способность удерживаться в негерметичных узлах трения;
• работоспособность в широких температурном и скоростном диапазонах;
• лучшая смазывающая способность;
• более высокие защитные свойства от коррозии;
• работоспособность в контакте с водой и другими агрессивными средами;
• большая экономичность.

Недостатки пластичных смазок:

• плохая охлаждающая способность;
• более высокая склонность к окислению;
• сложность подачи к узлу трения.

В зависимости от загустителя различают:

• кальциевые;
• натриевые;
• литиевые;
• синтетические.

В зависимости от температуры каплепадения различают:

• низкотемпературные;
• среднетемпературные;
• высокотемпературные.

По назначению пластичные смазочные материалы бывают:

• антифрикционные;
• защитные;
• уплотнительные.

Характеристики пластичных смазок:

1. Температура каплепадения – это температура, при которой от смазки, нагретой в стандартных условиях, выделяется первая капля масла. Эта температура должна быть больше на 10…20 °С температуры узла трения. Диапазон работы традиционных пластичных смазочных материалов – от -30 °С до +140 °С. Температура каплепадения: литиевых смазок – +170…+200 °С, комплексных кальциевых и бариевых – +230…+260 °С. Верхний температурный предел работоспособности литиевых смазок лежит в пределах +110…+130 °С, а комплексных кальциевых – +150…+160 °С.
2. Консинстенция характеризует степень жёсткости пластичных смазок. Её измеряют стандартными пенетрометрами, погружая в смазочный материал тарированный конус. Глубина погружения (в сотых долях сантиметра) за 5 секунд при температуре +25 °C называется числом пенетрации . Чем больше это число, тем меньше консистентность смазки. Высокое число пенетрации – смазка мягкая, низкое число – смазка жёсткая. С повышением температуры плотность пластичных смазок уменьшается. Чтобы установить характер такого изменения, число пенетрации определяют при +25 °С, +50 °С, +75 °С. Для работы в узлах трения со значительными тепловыми колебаниями выбирают материал с более пологой кривой пенетрации. Этот показатель можно использовать при оценке единообразия различных партий смазки.
3. Вязкость характеризует течение смазки после нарушения связей в её структурном каркасе в результате приложения критической нагрузки. Вязкость смазок зависит от температуры и от условий течения, то есть скорости деформации. С повышением температуры и увеличением скорости деформации вязкость смазок уменьшается. Особенно чувствительна вязкость смазок к изменению скорости деформации. Вязкость смазки определяет условия заправки в узлы трения при низких температурах, влияет на пусковые и установившиеся моменты сдвига подшипников, характеризует прокачиваемость по мазепроводам.
4. Наличие воды в смазке приводит к коррозии деталей узлов трения. Максимальное наличие воды: в кальцевых смазках – не выше 4%, в натриевых – не выше 0,5%, в защитных – наличие воды не допускается.
5. Испаряемость определяется в процентах улетучившегося масла при заданной температуре в строго регламентированное время. Потеря масла из-за испаряемости приводит к относительному повышению содержания загустителя в смазке и увеличению предела прочности, вязкости, а также изменению других эксплуатационных свойств смазок.
6. Водостойкость – способность смазок не растворяться в воде, не поглощать её из окружающей среды, не смываться и не изменять значительно своих свойств при контакте с ней. Стандартного метода определения водостойкости нет. При необходимости, в каждом отдельном случае в нормативно-техническую документацию записывают определённую методику (кипячение в горячей воде, смываемость с вращающегося подшипника или пластины).
7. Несущая способность смазывающей плёнки учитывает критическую температуру разрушения смазывающей плёнки, критическое давление, пластифицирующее действие и адгезионные силы, антифрикционные и противоизносные свойства, противозадирные и другие характеристики. Смазки в своем составе содержат поверхностно-активные вещества, поэтому их смазочная способность значительно выше, чем масла наполнителя. Несущую способность смазывающей плёнки смазок в граничном слое оценивают по результатам испытаний на трение и износ, к числу которых относится также метод оценки противоизносных и противозадирных свойств на четырехшариковой машине трения.
8. Антикоррозионные свойства характеризуют коррозионное действие смазки на металлы. Определяют методом погружения металлических пластин в смазку, выдержку в ней при заданной температуре с последующим визуальным определением наличия на пластине следов коррозионного воздействия. Появление коррозионных пятен на пластинах, значительное их потемнение, изменение цвета и внешнего вида смазки в зоне контакта с пластинами указывает на недостаточную антикоррозионную стабильность смазки.
9. Механические примеси при эксплуатации пластичных смазочных материалов не допускаются.
10. Наличие кислот и щелочей . Наличие кислот не допускается. Оптимальным является нейтральный состав. Щёлочь (до 0,2%) в смазке допускается для связывания кислот, образующихся при эксплуатации.

Типы пластичных смазок

Кальцевые (солидолы) – влагостойкие, могут содержать до 4% влаги, имеют хорошую механическую стабильность, имеют низкий коэффициент внутреннего трения, смешиваясь с водой, не образуют эмульсии. Используются в условиях высокой влажности при температуре -30…+55 °С. Расплавляясь, теряют содержащуюся в них воду, после охлаждения не восстанавливают свои физико-химические свойства.

Натриевые – чувствительны к влаге, соединяясь с водой, образуют эмульсию и выделяют коррозирующие щелочи и кислоты. Применяются при отсутствии контакта с водой при температуре -30…+150 °С. Обладают хорошей маслянистостью, хорошими уплотняющими свойствами и восстанавливают свои характеристики после расплавления.

Кальциево-натриевые – по влагостойкости и температурному диапазону занимают промежуточное место. Они эффективны для применения в условиях небольшой влажности при температуре 0…+110 °С.

Литиевые – в основе лежит литиевое мыло, имеющее положительные свойства кальциевых и натриевых смазок, но без их недостатков. Имеют хорошую маслянистость, отличную температурную устойчивость. Применяются при температуре -50…+150 °С при возможности проникновения воды.

Смазки с синтетическими маслами – в качестве масла используют полиальфаолефины эфирных и силиконовых масел, которые отличает большая устойчивость против старения, чем у минеральных масел. Загустители – литиевое мыло, бентонит. Имеют очень малые потери на трение и работают при температуре -70…+150 °С.

Краткий ассортимент пластичных смазок приведен в .

Таблица 5.2 – Ассортимент пластичных смазок

Наименование	Замена	Область применения
Смазка индустриальная ИП-1	ИП-1-Л, ИП-1-З	Для централизованной смазки подшипников скольжения и качения, направляющих и других узлов трения, для закладной смазки зубчатых муфт.
Солидол синтетический УСС-1	УСС-2	Для смазки под давлением подшипников скольжения и качения в холодное время года в условиях повышенной влажности, для смазки пресс-маслёнками.
Консталин УТС-1	УТС-2	Для смазки подшипников скольжения и качения, для цепных передач в условиях, полностью исключающих контакт смазки с водой, для механизмов доменного оборудования: втулок барабанов лебёдки управления конусами, подшипников и шарниров направляющих устройств, подшипников качения скиповой лебёдки, для кузнечно-прессового оборудования.
Индустриально-металлургическая №10		Для смазки бронзовых подшипников скольжения, рабочих валков прокатных клетей и для других узлов трения, работающих при повышенных нагрузках и средних скоростях.
Графитная УСС-А		Для смазки тяжелонагруженных открытых зубчатых передач, централизованной смазки высоконагруженных мест трения. Для цепей лебёдки управления конусами.
ЦИАТИМ 201, 202		Для смазки подшипников скольжения и качения (со скоростью вращения до 3000 об./мин. – 201; со скоростью вращения до 30000 об./мин. – 202).
Литиевая 203, 208		Для смазки узлов трения в условиях высоких удельных давлений (до 500 МПа – 203; до 2400 МПа – 208).
Канатная		Для смазки стальных канатов.

Присадки к пластическим смазкам

Антикоррозийные – используют при работе во влажной среде, при консервации и при хранении.

Антиокислительные – замедляют окисление при высокой температуре.

Антизадирные – соединения фосфора, хлора и серы повышают несущую способность смазочного слоя, иногда отрицательно влияют на подшипниковую сталь.

Маркировка пластичных смазок

Маркировка пластичных смазок обозначается буквами в следующем порядке:

1. Область применения:
   • У – универсальная;
   • И – индустриальная;
   • П – прокатная;
   • А – автотракторная;
   • Ж – железнодорожная;
2. Наименование группы (для универсальных смазок):
   • Н – низкотемпературная;
   • С – среднеплавкая;
   • Т – тугоплавкая;
3. Марка и специфические свойства:
   • М – морозостойкая;
   • В – влагостойкая;
   • З – защитная;
   • К – канатная.

Примеры маркировки:

• смазка УНЗ (универсальная, низкоплавкая, защитная);
• смазка УСС-1 (универсальная, среднеплавкая, синтетическая).

<

Пластичные смазки – это смазки предназначенные для уменьшения трения в узлах качения и скольжения (подшипниках, шарнирах, ступицах колес и т.д.), работающих в значительном диапазоне температур.

Для получения автомобильных пластичных смазок используют главным образом обычное нефтяное мало- и средневязкое масло типа веретенного, машинного и т.д., которое загущают. В качестве загустителя служит кальциевое, натриевое или литиевое мыло. Для улучшения консервационных, противоизносных свойств, химической стабильности, термостойкости в смазки вводят различные присадки, наполнители и стабилизаторы в количестве 0,001…5%.

Основными физико-химическими свойствами пластичных смазок, определяющими их эксплуатационные качества, являются: вязкость (пенетрация), предел прочности, температура каплепадения, водостойкость, коллоидная и механическая стабильность.

Пластичные смазки делятся на четыре группы:

• антифрикционные смазки
• консервационные смазки
• канатные смазки
• уплотнительные смазки

Антифрикционные смазки используются для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей.

Консервационные смазки используют для предотвращения коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации. Они обозначаются индексом «З». Консервационные смазки применяют для металлических изделий и механизмов всех видов, за исключением случаев требующих использования консервационных масел или твердых покрытий.

Канатные смазки применяют для предотвращения износа и коррозии стальных канатов и тросов. Их обозначают индексом «К».

Уплотнительные смазки используют для герметизации зазоров, облегчения сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых соединений и любых подвижных соединений, в том числе вакуумных систем. Уплотнительные смазки делятся на три подгруппы:

• арматурные (индекс «А»)
• резьбовые («Р»)
• вакуумные («В»)

Обозначение пластичной смазки кратко характеризует ее назначение, состав и свойства.

Обозначение состоит из пяти буквенных и цифровых индексов, указывающих: группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки; загуститель; рекомендуемый температурный интервал применения; дисперсионную среду; консистенцию смазки.

Приведем примеры обозначения пластичных смазок:

• СКа2/8-2: С – смазка общего назначения для обычных температур (солидол); Ка – загущена кальциевым мылом; 2/8 – предназначена для применения при температурах – 20…+80 °С (вязкость смазки при –20 ºС близка к 2000 Па·с); отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; 2 –пенетрация 265…295 при 25 °С;
• МЛи 3/13-3: М – многоцелевая; Ли – загущена литиевым мылом; 3/13 – предназначена для применения при температурах –30…+130 °С; отсутствие индекса дисперсионной среды свидетельствует о том, что смазка приготовлена на нефтяном масле; 3 – пенетрация 220…250 при 25 °С.

Для легковых автомобилей применяют следующие основные пластичные смазки:

• «Литол-24» – для подшипников ступиц колес, водяного насоса, промежуточной опоры карданных валов, подшипниковых узлов, не подверженных влиянию воды, подшипников редуктора заднего моста
• ЦИАТИМ-201 – для втулок валика прерывателя-распределителя, подшипников генератора, гибкого вала спидометра, замков и петель дверей и др.
• смазка № 158 – для игольчатых подшипников при сборке карданных шарниров, не имеющих пресс-масленок, приборов электрооборудования и закрытых подшипников
• УСсА – для листов рессор, троса привода тормозных механизмов в оболочке, буксирного троса
• ВТВ-1 – для наконечников проводов и полюсных выводов , торсионов крышки багажника, упора капота, ограничителя открывания дверей, шарниров и пружин крышки топливного бака. В аэрозольной упаковке ВТВ-1 применяют также для смазывания замочных скважин дверей и крышки багажника
• «Фиол-1» (литиевая) – для шлицевого соединения фланца переднего карданного вала, троса управления салазок перемещения сидений
• ШРБ-4 – для шаровых пальцев передней подвески и шарниров рулевых тяг
• ШРУС-4 – для шарниров равных угловых скоростей ведущих колес

Пластичные смазки – распространенный вид смазочных материалов, представляющих собой высокоструктурированные тиксотропные дисперсии твердых загустителей в жидкой среде. Как правило, смазки – это трехкомпонентные коллоидные системы, содержащие дисперсионную среду – жидкую основу (70-90%), дисперсную фазу – загуститель (10-15%), модификаторы структуры и добавки – присадки, наполнители (1-15%). В качестве дисперсионной среды смазок используют масла нефтяного и синтетического происхождения, реже их смеси. К синтетическим маслам относятся кремнийорганические жидкости – полисилоксаны, сложные эфиры, полигликоли, фтор- и хлорорганические жидкости. Их применяют преимущественно для приготовления смазок, которые используют в высокоскоростных подшипниках, работающих в широких диапазонах температур и контактных нагрузок. Для более эффективного использования смазок и регулирования их эксплуатационных свойств, например низкотемпературных, смазочной способности, защитных свойств, применяют смеси синтетических и нефтяных масел.

Загустителями служат соли высокомолекулярных жирных кислот – мыла, твердые углеводороды – церезины, петролатумы и некоторые продукты неорганического (бентонит, силикагель) или органического (пигменты, кристаллические полимеры, производные карбамида) происхождения. Наиболее распространенные загустители – мыла и твердые углеводороды. Концентрация мыльного и неорганического загустителя обычно не превышает 15%, а концентрация твердых углеводородов доходит до 25%. Для регулирования структуры и улучшения функциональных свойств в смазки вводят добавки (присадки и наполнители).

Присадки – поверхностно-активные вещества, улучшающие свойства смазок (противоизносные, противозадирные, антифрикционные, защитные, вязкостные и адгезионные, ингибиторы окисления, коррозии и другие. Многие присадки являются полифункциональными.)

Наполнители – это высокодисперсные, нерастворимые в маслах материалы, улучшают их эксплуатационные свойства. Наиболее распространены наполнители, характеризующиеся низкими коэффициентами трения: графит, дисульфид молибдена, тальк, слюда, нитрит бора, сульфиды некоторых металлов, и др.

По сравнению с маслами смазки обладают следующими достоинствами:

малый удельный расход (иногда в сотни раз меньший);

более простая конструкция машин и механизмов (что снижает массу, повышает надежность и ресурс работы);

более продолжительный период <<межсмазочных>> стадий;

значительно меньшие эксплуатационные затраты при обслуживании техники.

Смазки отличаются от жидких смазочных материалов:

они не растрескиваются под действием собственной массы

удерживаются на вертикальной поверхности и не сбрасываются инерционными силами с движущихся деталей.

5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СМАЗОК

Смазки систематизируют по различным классификационным признакам: консистенции, составу и областям применения (назначению).

По консистенции смазки подразделяют на полужидкие, пластичные и твердые. Пластичные и полужидкие смазки представляют коллоидные системы, состоящие из масляной основы и загустителя, а также присадок и добавок, улучшающих различные свойства смазок. Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем – дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т. п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел, и характеризуются низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки делятся на четыре группы.

Смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). Их называют мыльными смазками и в зависимости от катиона мыла подразделяют на литиевые, натриевые, калиевые, кальциевые, бариевые, алюминиевые, цинковые и свинцовые смазки. В зависимости от аниона мыла большинство мыльных смазок одного и того же катиона подразделяют на обычные и комплексные. Чаще других применяют комплексные кальциевые, бариевые, алюминиевые, литиевые и натриевые смазки. Смазки на комплексных мылах работоспособны в более широком интервале температур. Кальциевые смазки в свою очередь подразделяют на безводные, гидратированные (солидолы), стабилизатором структуры которых является вода, и комплексные, адсорбционный комплекс которых образуется высшими жирными кислотами и уксусной кислотой. В отдельную группу мыльных смазок выделяют смазки на смешанных мылах, в которых в качестве загустителя используют смесь мыл (литиевокальциевые, натриево-кальциевые и др.). Вначале указывают тот катион мыла, доля которого в загустителе большая.

Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения

жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла –

синтетические жирные кислоты) или жировыми (анион мыла – при

родные жиры), например, синтетические или жировые солидолы.

Смазки, для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества, называют смазками на неорганических загустителях. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые.

Смазки, для получения которых используют термостабильные высокодисперсные с хорошо развитой удельной поверхностью органические вещества, называют смазками на органических загустителях. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые.

Смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски), называют углеводородными смазками.

По областям применения смазки в соответствии с ГОСТ подразделяют на: антифрикционные, снижающие трение и износ в механизмах; консервационные, защищающие металлические изделия от коррозии; уплотнительные, герметизирующие зазоры в оборудовании и механизмах; канатные, используемые для смазывания стальных канатов. В свою очередь антифрикционные смазки подразделяют на смазки общего назначения для обычных и повышенных температур, многоцелевые, высокотемпературные, низкотемпературные, морозостойкие, отраслевые (автомобильные, железнодорожные, индустриальные), специальные, приборные и т. п. Уплотнительные смазки подразделяют на резьбовые, арматурные, вакуумные и т. д.

5.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СМАЗОК

Прочностные свойства. Частицы загустителя образуют в масле структурый каркас, благодаря которому смазки в состоянии покоя обладают пределом прочности на сдвиг. Предел прочности – это минимальная нагрузка, при приложении которой происходит необратимая деформация (сдвиг) смазки. Благодаря наличию предела прочности смазки не стекают с наклонных и вертикальных поверхностей, не вытекают из негерметизированных узлов трения. При приложении нагрузки, превышающей предел прочности, смазки начинают деформироваться, а при нагрузке ниже предела прочности они подобно твердым телам проявляют упругость.

Для определения предела прочности смазок предложены разные методы, основанные на осевом сдвиге коаксиальных цилиндров, на вырывании из смазки шурупа или пластины, на сдвиге смазки в оребренном капилляре и др. Наиболее распространенным методом является оценка прочности смазок на пластометре К-2. Сдвиг смазки осуществляется в специальном оребренном капилляре под давлением термически расширяющейся жидкости. Для большинства смазок предел прочности при температуре 20 о С лежит в пределах 100 – 1000 Па.

Вязкостные свойства. Вязкость определяет прокачиваемость смазок при низких температурах, стартовые характеристики и сопротивление вращению при установившихся режимах работы, а также возможность заправки узлов трения. В отличие от масел вязкость смазок зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. пРи увеличении скорости деформации вязкость резко снижается, поэтому обычно говорят об эффективной вязкости смазок при данном градиенте скорости и при постоянной температуре.

Увеличение концентрации и степени дисперсности загустителя приводит к повышению вязкости смазки. На вязкость смазки влияет также вязкость дисперсионной среды и технология их приготовления.

Для определения вязкости смазок используют капиллярные вискозиметры – АКВ-2 или АКВ-4, ротационные вискозиметры – ПВР-1 и реотесты.

Механическая стабильность (тиксотропные превращения смазок). При эксплуатации смазок в узлах трения уменьшаются их предел прочности и вязкость с последующим возрастанием этих показателей после прекращения механического воздействия. Такие дисперсные системы, самопроизвольно восстанавливающиеся, называют тиксотропными.

Тиксотропными свойствами обладают только такие смазки, которые после разрушения способны восстанавливаться.

Механическая стабильность смазок зависит от типа загустителя, размеров, формы и прочности связи между дисперсными частицами. Уменьшение размеров частиц загустителя (до определенных пределов) способствует улучшению механической стабильности смазок.

Оценка механической стабильности смазок основана на их разрушении в ротационном приборе – тиксометре (при стандартных условиях) – и определении изменения их механических свойств в процессе разрушения или непосредственно после его окончания. Механическая стабильность оценивается по специальным коэффициентам, которые рассчитывают по изменению предела прочности смазки на разрыв: К р – индекс разрушения, К в – индекс тиксотропного восстановления.

Пенетрация – это эмпирический показатель, лишенный физического смысла, не определяющий поведение смазок в условиях эксплуатации, но широко применяемый при нормировании их качества. Под пенетрацией понимают глубину погружения конуса (стандартного веса, в течение 5с) в смазку при 25 о С. Например, если смазка имеет пенетрацию 260, то, значит, конус погрузился в нее на 26 мм. Чем мягче смазка, тем глубже в нее погружается конус и тем выше пенетрация. Смазки с различными реологическими свойствами могут иметь одинаковую пенетрацию, что приводит к неверным представлениям об эксплуатационных свойствах смазок. Пенетрация как быстро определяемый показатель в производственных условиях позволяет судить об идентичности рецептуры и соблюдении технологии изготовления смазки. Число пенетрации смазок колеблется.

Температура каплепадения – это минимальная температура, при которой падает первая капля смазки, нагреваемой в определенных условиях. Температура каплепадения является эмпирическим показателем, зависящим от условий определения. Она условно характеризует температуру плавления загустителя смазки, однако не позволяет правильно судить о –ее высокотемпературных свойствах. Так, температура каплепадения литиевых смазок обычно 180 – 200 о С, а верхний температурный предел их работоспособности не превышает 120 – 130 о С.

Коллоидная стабильность смазок характеризует их способность в минимальной степени выделять масло при хранении и эксплуатации. Выделение масла может происходить самопроизвольно (под действием собственной массы смазки), а также ускоряться или замедляться под влиянием температуры и давления.

Коллоидная стабильность смазок зависит от степени совершенства структурного каркаса, которая, в свою очередь, определяется размерами, формой и прочностью связей структурных элементов. Значительное влияние на коллоидную стабильность смазок оказывает вязкость дисперсионной среды: чем выше вязкость масла, тем труднее ему вытекать из объема смазки.

Оценка коллоидной стабильности смазок основана на ускорении отделения масла при механическом воздействии, давлении центробежных сил, фильтровании под вакуумом и других факторов. Самым простым и удобным является механическое отпрессовывание масла из некоторого объема смазки, помещенной между слоями фильтровальной бумаги (прибор КСА). Коллоидная стабильность оценивается по объему масла, отпрессованного из смазки при комнатной температуре в течение 30 мин и выражается в процентах; для смазок она не должна превышать 30%.

Химическая стабильность. Под химической стабильностью обычно понимают стойкость смазок против окисления кислородом воздуха. Окисление приводит к разупрочнению, ухудшению коллоидной стабильности, понижению температуры каплепадения, смазочной способности и ряда других показателей.

Стабильность против окисления важна для смазок, заправляемых в узлы трения 1 – 2 раза в течение 10 – 15 лет, работают при высоких температурах, в тонких слоях и в контакте с цветными металлами. Медь, бронза,олово, свинец и ряд других металлов и сплавов ускоряют окисление смазок.

Оценка химической стабильности смазок основана на ускоренном окислении смазок под действием высоких температур и давлений (кислорода), а также в присутствии катализаторов. Показателями окисления являются изменение к.ч., количество, скорость и индукционный период поглощения кислорода, изменение структуры и свойств смазок.

Имеется несколько способов повышения стойкости смазок против окисления. Это – тщательный подбор масляной основы, выбор типа и концентрации загустителя, варьирование технологией производства. Наиболее перспективный способ-введения в смазки __________ присадок.

Испаряемость. Когда смазка применяется в условиях высоких температур и ее смена производится редко, испаряемость смазок имеет большое значение. Высокая испаряемость может отрицательно сказываться на защитных свойствах слоя смазки при длительном хранении покрытых ею изделий, особенно в жарком климате.

Некоторые смазки работают в условиях вакуума, где процесс испарения идет особенно интенсивно. При отсутствии движения воздуха испаряемость замедляется, и в замкнутом пространстве (например, в металлических бидонах, банках) испарение практически не происходит.

При испарении масла смазки растрескиваются, на поверхности слоя появляются корочки; при сильном испарении остаются только мыла, образующие сухие слои, не обладающие защитными и антифрикционными свойствами. Испарение масла из низкотемпературных смазок ухудшает их морозостойкость; высохшие смазки не обеспечивают работу механизмов при низких температурах.

Испаряемость смазок зависит от фракционного состава масла, входящего в их состав. Значительно быстрее высыхают смазки, приготовленные на масле МВП, медленнее – приготовленные на маслах индустриальных 12 и 20, еще медленнее – на тяжелых авиационных маслах МС-14, МС-20, МК-22 и др.

АССОРТИМЕНТ СМАЗОК

Ассортимент смазок включает более 200 наименований. Пластичные смазки практически не функциональны, т.е не взаимозаменяемы. Практически каждый узел, каждого отдельного агрегата требует своей смазки. Ассортимент смазок можно классифицировать по областям применения. Но даже в одной группе, нельзя придти к полной унификации смазок. Например, резьбовые смазки для дюймовой резьбы нельзя использовать для метрической и наоборот, и т.д.

Пластичные смазки имеют ряд преимуществ перед маслами: удерживаются в открытых узлах трения, имеют более продолжительный срок работы, ввиду меньшего расхода снижается общая стоимость использования смазочного материала. К недостаткам пластичных смазок можно отнести их высокую стоимость, сложность производства и неуниверсальность.

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

Буква	Назначение	Буква	Назначение
С	Общего назначения для обычных температур (солидолы)	Т	Редукторные трансмиссионные
О	Общего назначения для повышенных температур	Д	Приработочные (графитовые и другие)
М	Многоцелевые	У	Узкоспециальные (отраслевые)
Ж	Термостойкие	Б	Брикетные
Н	Морозостойкие	З	Консервационные
И	Противоизносные и противозадирные	К	Канатные
Х	Химически стойкие	А	Арматурные
П	Приборные	Р	Резьбовые
		В	Вакуумные

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.