Politechnika

Białostocka

Zamiejscowy Wydział Mechaniczny

w Suwałkach

Laboratorium z przedmiotu:

PODSTAWY EKSPLOATACJI MASZYN

EKSPLOATACJA MASZYN

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Numer ćwiczenia:

Temat ćwiczenia:

IDENTYFIKACJA RODZAJÓW ZUŻYĆ E LEMENTÓW MASZYN I

URZĄDZEŃ

Kod:

                

Opracował:

dr inż. Zdzisław Kondrat

2004

Zawartość instrukcji

1. Wprowadzenie

2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

3. Metodyka badań

4. Prezentacja i analiza wyników badań

5. Wymagania BHP

6. Literatura

Sprawozdania studenckie (cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego, opis

stanowiska badawczego, przebieg realizacji eksperymentu, zestawienie i analiza

wyników badań, wnioski, inne) .

1. Wprowadzenie

W wyniku eksploatacji maszyn i urządzeń następuje pogorszenie stanu

technicznego poszczególnych mechanizmów. Objawia się to spadkiem

sprawności mechanicznej, wzrostem temperatury w danym układzie, wzrostem

natężenia hałasu i drgań. Przyczyny takich skutków, to:



zjawisko tarcia, prowadzące do uszkodzeń warstwy wierzchniej par trących,



zjawisko zmęczenia materiału,



procesy korozji, procesy erozji.

W wyniku działania w/w zjawisk i procesów następują zmiany stanu

detali maszyn i urządzeń . Proces taki prowadzący do pogorszenia wartości

użytkowych nazywany jest zużywaniem. Stan elementów maszyn i urządzeń na

określonym etapie procesu zużywania nazywany jest zużyciem.

Ze względu na rodzaj działającego czynnika zużywanie elementów

maszyn dzieli się na:



mechaniczne - występuje w miejscach st yku dwóch poruszających się

względem siebie części maszyn, co prowadzi do ubytków materiału, a

przyczyną są tylko oddziaływania mechaniczne;



korozyjne - powodowane przez różnego rodzaju korozj e;



korozyjno-mechaniczne - efekt mechanicznych i korozyjnych odd ziaływań.

Dwie podstawowe grupy zużywania:



zużywanie dynamiczne - cechą jest występowanie przez pewien czas tylko

zmian jakościowych (zgniot, narastanie mikropęknięć), ubytek materiału

następuje dopiero po pewnym czasie;



zużywanie quasi-statyczne — ubytek materiału z powierzchni następuje

przez cały czas trwania procesu.

Tribologiczne rodzaje zużywania

Zużywanie ścierne

- niszczenie warstw wierzchnich w wyniku

skrawającego,

bruzdującego,

rysującego

i

ścinającego

oddziaływania

nierówności ich powierzchni l ub cząstek ciał obcych (ścierniwa) i produktów

ich zużycia znajdujących się pomiędzy tymi powierzchniami; proces

intensywny, w układach tribologicznych jest niedopuszczalny.

Zużywanie przez sczepianie 1 rodzaju (adhezyjne)- proces niszczenia

powierzchni podczas tarcia, polegający na powstawaniu sczepień metalicznych

obu powierzchni trących a następnie odrywaniu cząstek metalu; powstają

głębokie wyrwania, nalepianie cząstek metalu, zwiększona chropowatość.

Występuje w przypadku: dużych obciążeń,. małych prę dkości względnych i

ubogiego smarowania lub niewystarczających właściwości smarnych .

Zużywanie przez sczepianie II rodzaju ( cieplne) - proces intensywnego

niszczenia powierzchni, w warunkach nagrzania stref tarcia do temperatury

zmiękczenia metalu, zacho dzący w wyniku powstawania sczepień, ich

niszczeniem, rozmazywaniem materiału, przyklejaniem rozmazanego materiału;

występuje przy dużych obciążeniach, dużych prędkościach i braku smarowania,

prowadzi zwykle do zatarcia, jest niedopuszczalnym rodzajem zuży wania.

Zużywanie

przez

utlenianie

-

chemiczno-mechaniczna

postać

zużywania; charakteryzuje się tworzeniem się warstewek tlenkowych na

powierzchni metali i ich stopniowym usuwaniem; należy do normalnego rodzaju

zużywania, intensywność zużywania niewielka;

występuje przy tarciu

ślizgowym i tocznym, jest typowe dla części obficie smarowanych. Zużywanie

wodorowe - chemiczno-mechaniczna postać zużywania; wskutek adsorpcji

wodoru na powierzchni stali i żeliwa i jego dyfuzji w głąb materiału następuje

kruche pękanie w mikroobjętościach warstwy wierzchniej i jej niszczenie pod

wpływem sił normalnych i stycznych.

Zużywanie przez łuszczenie (spaling)

- proces o charakterze

dynamicznym, zmęczeniowym, typowym dla tarcia tocznego przy braku

smarowania lub niedostatku m ateriału smarowego; polega na stopniowym

narastaniu naprężeń w warstwie wierzchniej, a następnie powstawaniu i

rozprzestrzenianiu się mikropęknięć prowadzących do odpadania cząstek

materiału od podłoża; wygląd powierzchni - kratery, wżery; produkty zużycia w

postaci płatków, łusek; zużywanie na ogół niedopuszczalne.

Zużywanie gruzełkowe (pitting) - zużywanie zmęczeniowe, występujące

przy tarciu tocznym lub tocznym z poślizgiem, w obecności smaru; w łożyskach

tocznych, napędach krzywkowych, przekładniach zębatych; ubytki materiału

drobne jamki; smar wciskany w mikropęknięcia intensyfikuje proces niszczenia;

Zużywanie przez fretting ( cierno -korozyjne lub korozja tarciowa) –

w elementach poddanych działaniu drgań lub niewielkich poślizgów, w ruchu

postępowo-zwrotnym oraz intensywnie działającego środowiska korozyjnego;

powstają ubytki miejscowe; ulegają zrywaniu warstewki tlenków, odkrywany

jest czysty metal, który bardzo szybko u tlenia się a warstewka tlenków jest

następnie ścierana; narażone są koła zębate i łożyska toczne, sworznie, nity oraz

inne elementy ciasno pasowane.

Scuffing - procesy zużywania ściernego i adhezyjnego; w warunkach

przerwania warstwy smarnej pod wpływem o ddziaływania dużego obciążenia

lub zbyt cienkiej warstwy smarnej; następuje łączenie i rozrywanie połączeń

wierzchołków nierówności współpracujących powierzchni.

Nietribologiczne rodzaje zużywania

Korozja chemiczna - niszczenie metali w wyniku działania n a nie

suchych gazów lub cieczy nie przewodzących prądu elektrycznego.

Korozja elektrochemiczna - polega na niszczeniu metali w wyniku

przepływu przez granicę metal -elektrolit prądu elektrycznego; proces korozji

następuje w wyniku zetknięcia metalu z wodą

lub innymi cieczami

przewodzącymi prąd elektryczny.

Rodzaje korozji ze względu na wygląd zewnętrzny lub zmianę

właściwości metali:



korozja równomierna

-obejmuje zasięgiem całą powierzchnię

przedmiotu metalowego (np. rdzewienie żel aza);



korozja wżerowa - występuje w postaci plam lub wżerów;



korozja selektywna (parting), np. odcynkowanie mosiądzu, cynk

przechodzi do roztworu, pozostaje gąbczasta warstwa miedzi;



korozja międzykrystaliczna - przebiega na granicy ziaren metalu, n p.

korozja międzykrystaliczna niektórych stali kwasoodpornych;



korozja naprężeniowa

- w wyniku jednoczesnego oddziaływania

środowiska korozyjnego i naprężeń rozciągających.

Zużywanie erozyjne - pod wpływem szybko przepływających gazów,

cieczy oraz płynów zanieczyszczonych twardymi cząstkami.

Erozja kawitacyjna - niszczenie materiałów pod wpływem mikrouderzeń

hydraulicznych, zachodzących w wyniku implozji pęcherzyków parowo -

gazowych; pęcherzyki te powstają w obszarach obniżonego ciśnienia(np. obszar

ssania w pompach), w wyniku implozji mogą powstawać lokalnie ciśnienia

rzędu dziesiątków a nawet setek MPa. Cykliczne uderzenia cząstek cieczy o

powierzchnię detali prowadzą do zmęczenia warstw wierzchnich i oddzielania

się cząstek materiału.

2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie studentów z rodzajami zużyć

elementów maszyn i urządzeń, przećwiczenie indywidualnego identyfikowania

rodzajów zużyć tribologicznych i nietribologicznych a także przedstawienia

sposobów podwyższenia trwałości badanych rzeczywistych elementów.

3. Metodyka badań:

a) studenci otrzymują zużyte detale maszyn i urządzeń; każdy student

otrzymuje po 3-4 detale;

b) studenci dokonują makroskopowo oględzin detali, analizują, które z

powierzchni uległy zużyci u;

c) posługując się lupą, suwmiarką i mikrometrem studenci określają

wielkość i rodzaje występujących zużyć, dokonują analizy, w jakich

warunkach te zużycia wystąpiły; dokonują kwalifikacji do grupy zużyć

normalnych i awaryjnych; określają rodzaj zużycia;

d) dla każdego z detali każdy student przedstawia sposób

podwyższenia trwałości.

4. Prezentacja i analiza wyników ćwiczenia

a) Przedstawić szkice detali, w stosunku do wskazanych przez

prowadzącego ćwiczenie powierzchni, określić dla każdego de talu:



prawdopodobne warunki pracy,



opis wyglądu powierzchni,



rodzaj zużycia,



sposób podwyższenia trwałości.

b) Wnioski

5. Wymagania BHP



praca w laboratorium rozpoczyna i kończy się na znak

prowadzącego,



praktyczna część ćwiczenia odbywa się zgodnie z instrukcją ,



należy bardzo uważać na ostre krawędzie detali,



każde ewentualne skaleczenie zgłosić prowadzącemu ćwiczenie,



w laboratorium obowiązuje cisza i spokój,



w przypadku zaobserwowania jakichkolwiek uchybień w

warunkach oraz czynnościach, które mogły by przyczy nić się do

powstawania

szkód

w

wyposażeniu

należy

niezwłocznie

powiadomić prowadzącego ćwiczenia,



należy odkładać wszystkie przedmioty na właściwe im miejsce

(nieporządek może stanowić o bezpieczeństwie pracy),



w laboratorium należy zachować ostrożność, ze względu na

bezpieczeństwo własne i innych uczestników ćwiczeń.

6. Literatura

1. Hebda M., Wąchał A. Tribologia", WNT, Warszawa 1980 r.

2. Lawirowski Z.: „Tribologia - tarcie, zużycie, smarowanie” Wydawnictwo

Naukowe PWN, Warszawa 1993r.

3. Legulko S.: „Podstawy eksploatacji maszyn”. Wydawnictwo Politechniki

Poznańskiej, Poznań.