Ремонт технологического оборудования

Учебник

Москва
КУРС 
ИНФРА-М 
2018

Ремонт 
технологического 
обоРУдования 

Допущено
Учебно-методическим объединением вузов по образованию 
в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ)  
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,  
обучающихся по направлению подготовки 
«Конструкторско-технологическое обеспечение  
машиностроительных производств»

а.г. схиРтладзе 
в.а. скРябин

Удк 621(075.8)
ббк 30.8я73
 
с92

схиртладзе а.г.,
Ремонт технологического оборудования : учебник / А.Г. Схиртладзе, В.А. Скрябин. — М.: КУРС : ИНФРА-М, 2018. — 352 с.

ISBN 978-5-906923-80-6 (КУРС)
ISBN 978-5-16-013569-4 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-106229-6 (ИНФРА-М, online)

В учебнике рассмотрены основные виды ремонта и восстановления 
деталей технологических машин. Изложены физические основы различных процессов, применяющихся при ремонте и восстановлении деталей. 
Освещены вопросы подбора технологического оборудования, режимных 
параметров и материалов для ремонта и восстановления деталей и сборочных технологических машин.
Предназначен для студентов, бакалавров, магистров и специалистов 
в области машиностроения. 
 

УДК 621(075.8)
ББК 30.8я73

С92

ISBN 978-5-906923-80-6 (КУРС)
ISBN 978-5-16-013569-4 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-106229-6 (ИНФРА-М, online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

© Схиртладзе А.Г., Скрябин В.А., 
   2017
© КУРС, 2017

Р е ц е н з е н т ы:
Захаров О.В., доктор технических наук, профессор кафедры «Технология 
машиностроения» ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический 
университет им. Ю.А. Гагарина»;
Шумячер В.М., доктор технических наук, профессор, зав. кафедры «Строительство, технологические процессы и машины» Волжского политехнического 
института (филиал) ВолгГТУ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время главным направлением неуклонного подъема 
народного хозяйства страны является ускорение научно-технического прогресса, перевод экономики на интенсивный путь развития, 
рост производительности труда, улучшение качества продукции. 
Главной предпосылкой этого является широкое внедрение высокопроизводительных технологий, распространение имеющегося производственного опыта.
Восстановление деталей технологического оборудования является 
огромным резервом экономии материальных ресурсов предприятий 
и государства в целом.
Технологические возможности методов восстановления и ремонта 
позволяют быстро и качественно подготовить к эксплуатации различное оборудование, сэкономить время и средства, что непременно 
отразится на себестоимости конечной продукции. Эффективность 
такого подхода особенно проявляется в условиях небольших объемов 
производства, что на сегодняшний момент весьма актуально.
Материал, изложенный в учебнике, содержит необходимые сведения по вопросам, связанным с подготовкой ремонтного производства, включает в себя конкретную технологическую информацию, 
которая может быть полезна самым различным специалистам.

Глава 1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕМОНТА 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 
И ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Характеристика вредных процессов, вызывающих 
потерю работоспособности машины

При эксплуатации машин процессы, вызывающие повреждения 
и разрушения деталей, именуют вредными. Повреждение детали — 
это частичная потеря ею служебных свойств. Разрушение — это всякий протекающий в материале или на его поверхности процесс, приводящий к невозможности выполнения деталью заданных функций.
К вредным процессам относятся: изнашивание рабочих поверхностей деталей вследствие трения, разрушение и повреждение деталей под действием различных нагрузок (пластическое деформирование, излом, усталость металла, тепловое и электроэрозионное разрушение), под действием химически активных сред (химическая 
и электрохимическая коррозия), потеря сообщенных детали служебных свойств (размагничивание, потеря упругости) и др.
По скорости протекания вредные процессы А.С. Проников разделяет на три группы: быстропротекающие, средней скорости и медленные. К быстропротекающим процессам относятся колебания 
рабочих нагрузок, вибрации узлов, изменение сил трения в подвижных соединениях. Периодичность изменения быстропротекающих 
процессов может измеряться долями секунды. К процессам средней 
скорости, измеряемым минутами и часами, относятся климатические условия эксплуатации (температуры окружающей среды и самой 
машины, влажность среды). К медленным процессам, измеряемым 
сутками и месяцами, относятся изнашивание деталей, коррозия, усталость металла и др.
Полностью ликвидировать вредные процессы нельзя. Замедлить 
их протекание можно путем проведения технического обслуживания 
и текущих ремонтов, что обеспечивает поддержание машины в работоспособном состоянии. Однако со временем работоспособность 
машины, несмотря на проводимые технические обслуживания и текущие ремонты, снижается, и эксплуатация машины становится 

экономически нецелесообразной или технически невозможной. 
В этом случае машины подлежат капитальному ремонту или списанию после неоднократного капитального ремонта.
Ниже рассматриваются сущность вредных процессов и пути 
уменьшения их отрицательного действия.

1.2. Виды изнашивания деталей машин

Изнашивание — это процесс постепенного изменения размеров 
и формы тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и в его остаточной деформации. Результатом 
изнашивания является износ, который выражается обычно в единицах линейных величин, в отдельных случаях — в единицах массы.
Изнашивание деталей — одна из основных причин снижения 
срока службы машин. Изнашивание зависит от ряда факторов, 
в частности от условий трения.
виды трения. Внешнее трение есть явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах 
соприкосновения поверхностей по касательным к ним. С целью 
упрощения терминологии внешнее трение далее именуется просто 
трением.
Различают трение покоя и движения. Трение покоя — это трение 
двух тел при предварительном смещении. Трение движения — это 
трение двух тел, находящихся в относительном движении.
В зависимости от вида относительного движения различают трение скольжения, трение качения и трение качения с проскальзыванием. Примерами трения качения с проскальзыванием являются 
трение между зубьями колес в зубчатых передачах, трение шариков 
и роликов по поверхностям колец шарико- и роликоподшипников.
В зависимости от наличия между трущимися телами смазки различают трение сухое, граничное и жидкостное.
Сухое трение — это трение движения двух твердых тел без смазки 
на соприкасающихся поверхностях. Оно может быть получено в чистом виде в условиях абсолютного вакуума, т.е. при отсутствии воздействия окружающей среды. В практике к условиям сухого трения 
несколько приближается работа звеньев гусениц на песчаном сухом 
грунте.
Граничное трение — это трение движения двух твердых тел, имеющих на своих поверхностях незначительный слой смазочного материала (порядка 0,1 мкм), обладающего свойствами, отличающимися от объемных свойств жидкостей при жидкостном трении.

Жидкостное трение — явление сопротивления относительному 
перемещению, возникающее между двумя трущимися телами, разделенными слоем смазочного материала, в котором проявляются его 
объемные свойства.
Основной характеристикой трения является его сила, т.е. сила 
сопротивления относительному перемещению двух тел при трении.
виды изнашивания. Изнашивание подразделяется на три основные группы: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое. Механическое изнашивание наблюдается при 
механическом взаимодействии материалов изделия; молекулярномеханическое изнашивание происходит в результате механического 
взаимодействия материалов и одновременного воздействия молекулярных или атомарных сил; коррозионно-механическое изнашивание происходит при трении материала, вступившего в химическое 
взаимодействие со средой.
Рассмотрим разновидности приведенных трех групп процессов 
изнашивания.
механическое изнашивание подразделяют на абразивное и усталостное.
Абразивное изнашивание — это процесс, при котором трущиеся 
поверхности разрушаются в результате царапающего или режущего 
действия твердых тел или частиц. Абразивные частицы могут попасть 
на поверхность материалов в результате неудовлетворительной фильтрации масла либо в результате твердых образований разрушенных 
микрообъемов, а также могут быть продуктами окисления смазочных 
материалов. Скорость абразивного изнашивания составляет от 0,5 
до 50 мкм/ч.
Разновидностью абразивного изнашивания является гидро- и газоабразивное изнашивание, когда износ происходит в результате 
воздействия на материал твердых частиц, увлекаемых, соответственно, потоком жидкости или газа. Гидроабразивному изнашиванию подвержены плунжеры и втулки топливных насосов дизелей, 
отверстия в корпусах и золотники гидрораспределителей, цилиндры 
гидросистем и др. Газоабразивному изнашиванию подвержены, например, детали воздухоочистителей двигателей.
Разновидность механического изнашивания — кавитационное 
изнашивание поверхности при относительном движении твердого 
тела в жидкости в условиях кавитации, т.е. при нарушении сплошности потока жидкости с образованием кавитационных (воздушных) 
пузырей, которые уменьшаются в объеме с большой скоростью и затем разрываются. Это приводит к гидравлическому удару жидкости 

о поверхность детали с образованием разрушений в виде каверн диаметром от 0,2 до 1,2 мм.
Усталостное изнашивание поверхности трения или отдельных ее 
участков является следствием многократного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновению трещин и отделению с поверхностного слоя частиц материала. Основной показатель усталостного изнашивания — глубина деформируемого слоя 
на поверхности трения.
Усталостное изнашивание возможно как при трении качения, так 
и при трении скольжения и зависит от удельного давления в сопряжении, свойств материала детали и частоты циклов нагрузки. При 
чистом качении наблюдается контактная усталость, которая проявляется в образовании местных очагов разрушения в виде осповидных 
углублений (питтинг). При трении скольжения образуется износ, 
связанный с усталостной природой разрушения (см. п. 1.5). В таких 
сопряжениях, как зубчатые передачи, опоры качения, кулачок–ролик, могут иметь место оба вида разрушения, так как в этих парах 
наблюдаются и качение и скольжение.
молекулярно-механическое изнашивание подразделяют на адгезионное и избирательный перенос.
Адгезионное изнашивание происходит в связи с возникновением на 
отдельных участках контактирующих поверхностей молекулярных 
(адгезионных) взаимодействий, силы которых превосходят прочность связей поверхностного слоя материала с основным материалом 
детали. Проявление атомно-молекулярных связей зависит от свойств 
материалов контактирующих поверхностей. К адгезионному изнашиванию склонны пары с металлическими поверхностями. Адгезионное изнашивание выражается в глубинном выравнивании материала и переносе его с одной поверхности на другую, что приводит, 
как правило, к заеданию деталей. Износ при заедании может возникнуть в зубчатой паре или в опорах качения при высоких контактных 
нагрузках и отсутствии смазки.
Изнашивание в условиях избирательного переноса также характеризуется атомарными явлениями в зоне контакта и наблюдается, например, при трении металлополимерных пар, когда полимер переносится на поверхность металла, образуя на ней мономолекулярный 
слой. Образование в данном случае прослойки благоприятно сказывается на фрикционных характеристиках пары и приводит к резкому 
уменьшению интенсивности изнашивания.
коррозионно-механическое изнашивание подразделяют на окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии.

Окислительное изнашивание возникает при наличии на поверхностях трения защитных пленок, образовавшихся в результате взаимодействия материала детали с кислородом. Согласно исследованиям 
Б.И. Костецкого, существуют три формы окислительного износа: 
первая образуется в результате удаления с поверхности трения ультрамикроскопических химически адсорбированных пленок; вторая — при удалении микропленок твердых растворов и эвтектик 
химических соединений кислорода и металла; третья — в результате 
периодического образования и отслаивания крупных слоев химических соединений кислорода и металла. Окислительное изнашивание — это установившийся стационарный процесс динамического 
равновесия разрушения и восстановления оксидных пленок.
Следует отметить, что возникновение оксидных пленок не исключает, а ускоряет усталостное разрушение материала, так как в результате 
взаимодействия кислорода и металла образуются слои с повышенной 
хрупкостью, ускоряющей разрушение материала. Окислительному изнашиванию подвержены шейки коленчатых и распределительных валов, поршневые пальцы и втулки опоры качения. Скорость окислительного изнашивания составляет от 0,05 до 0,1 мкм/ч.
Изнашивание при фреттинг-коррозии происходит в процессе малых относительных колебательных перемещений контактирующих 
металлических поверхностей в результате периодических деформаций или вибраций элементов конструкции. При фреттинг-коррозии 
наблюдаются схватывание, абразивное изнашивание и усталостнокоррозионные явления. Этот вид изнашивания характерен для поверхностей деталей в неподвижных соединениях, воспринимающих 
вибрационные нагрузки (например, наружные поверхности наружных колец шарико- и роликоподшипников, поверхности отверстий 
в корпусах подшипников, в заклепочных соединениях, работающих 
при вибрационной нагрузке, и др.). Фреттинг-коррозия может возникать при сухом трении и в условиях смазки.

1.3. Основные характеристики и закономерности 
изнашивания деталей машин. Предельные износы

Для характеристики изнашивания используют следующие показатели: линейный износ, скорость изнашивания, интенсивность изнашивания, износостойкость, относительная износостойкость.
Линейный износ U — это изменение размера детали (образца) 
в результате изнашивания в направлении, перпендикулярном поверхности трения.

Скорость изнашивания g = dU/dt — отношение износа к времени 
изнашивания. По скорости изнашивания можно судить о долговечности детали.
Интенсивность изнашивания j = dU/ds — отношение износа 
к пути трения, на котором происходило изнашивание, или к объему 
выполненной работы.
Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление 
изнашиванию при определенных условиях трения. Износостойкость 
оценивается величиной, обратной скорости или интенсивности изнашивания.
Относительная износостойкость — отношение износостойкости 
данного материала и материала, принятого за эталон, при их изнашивании в одинаковых условиях.
основные факторы процесса изнашивания и их влияние на износ 
деталей. Среди факторов, влияющих на процесс изнашивания деталей, основными являются:
 
• конструктивные характеристики сопряжения, т.е. род трения 
(скольжение, качение или сложное трение), расчетные нагрузки, 
скорость относительного перемещения, характер движения (равномерное или неравномерное), расчетные зазоры, качество обработки сопрягаемых поверхностей, износостойкость материалов;
 
• эксплуатационные характеристики, т.е. соответствие расчетных 
нагрузок действующим, окружающая среда (повышенная влажность, запыленность, повышенная или чрезмерно низкая температура окружающей среды), качество смазки.
Зависимость скорости изнашивания от удельного давления и скорости относительного движения выражается формулой

 
γ
υ
= kpm
n , 
(1.1)

где k — коэффициент, характеризующий влияние материала детали 
и качества поверхности; р — удельное давление; u — скорость относительного движения; т и п — постоянные, характеризующие вид 
смазки, качество смазочных материалов.
Для случая абразивного изнашивания, по данным М.М. Хрущева, 
скорость изнашивания прямо пропорциональна р и u, т.е. т = п = 1:

 
γ
υ
= kp . 
(1.2)

Одной из важнейших характеристик металлов и сплавов, влияющих на скорость почти всех видов изнашивания, является твердость: с возрастанием твердости износостойкость материала повышается. На рис. 1.1 показана износостойкость углеродистой стали 

при трении скольжения: U — износ, г; НВ — твердость стали по Бринеллю.

200
400
600
НВ, МПа

U, г

0

1

3

5

7

9

11

13

Рис. 1.1. Зависимость износа углеродистой стали от твердости

Из рисунка видно, что между твердостью и износостойкостью 
материалов прямой зависимости не имеется.
Структура металла детали значительно влияет на ее износостойкость. Установлено, что с повышением содержания углерода износостойкость стали возрастает. Легирование сталей марганцем, хромом, никелем, вольфрамом и другими элементами повышает ее износостойкость. Износостойкость чугунов в значительной мере 
зависит от состояния в них углерода. Если углерод находится в чугуне 
в виде цементита Fe3C, т.е. в связанном состоянии, то такой чугун 
более устойчив к износу, чем ферритный, в котором углерод находится в свободном состоянии в виде графита. Применяя термическую и химико-термическую обработку чугунов (азотирование), 
повышают их износостойкость в 2–4 раза.
Окружающая среда оказывает значительное влияние на износостойкость деталей технологических машин, работающих в самых 
разнообразных условиях (запыленная атмосфера, повышенная влажность и др.).
Смазка трущихся поверхностей. Правильный выбор смазочных 
материалов и непрерывная подача их в зону трения являются решающими для нормальной работы соединения.
закономерность изнашивания деталей во времени. Изнашивание 
деталей во времени обычно протекает неравномерно. На рис. 1.2 показана кривая нарастания износа U у большинства подвижных соединений в зависимости от времени работы сопряжения. Период 
времени I соответствует интенсивному изнашиванию. В этот период 
происходит процесс приработки деталей. В периоде времени II, называемом периодом нормального изнашивания, износ прямо про