Машины и аппараты пищевых производств

ИЗНОС И НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ Износ оборудования

Работа многих узлов машины связана с относительным пе­ремещением сопряженных поверхностей деталей и их трением, вследствие чего возникает износ.

Износом называют процесс постепенного изменения разме­ров детали при трении, проявляющегося в отделении с поверхно­сти трения материала и (или) в его остаточной деформации.

Явление сопротивления относительному перемещению, воз­никающему между двумя телами в зонах соприкосновения по­верхностей по касательным к ним, называют внешним трением. Различают три вида внешнего трения: скольжение, качение и ка­чение с проскальзыванием.

Сопряжения машин в зависимости от условий смазки рабо­тают при различных видах трения - без смазки (сухое), гранич­ном, жидкостном, смешанном.

Сухое трение происходит при движении двух соприкасаю­щихся тел и отсутствии на поверхности трения введенного сма­зочного материала всех видов.

Граничное трение - это трение двух твердых тел при нали­чии на поверхности трения слоя жидкости, обладающего свойст­вами, отличающимися от объемных свойств жидкости.

Жидкостное трение - это сопротивление относительному пе­ремещению, возникающему между двумя телами, разделенными слоем жидкости, в которой проявляются ее объемные свойства.

Первый участок характеризует процесс приработки трущих­ся поверхностей.

Второй участок характеризует интенсивность износа поверх­ностей и нарастание зазора в период нормальной эксплуатации машины, когда износ происходит сравнительно медленно и рав­номерно. Он определяет срок службы сопряженных деталей, ко­торый может быть выражен следующей зависимостью:

* = (SMaKC-S„a4)/tgCX,

Где т - межремонтный срок службы сопряжений; ч; 5макс — максимально допустимый зазор сопряжения, мкм; Sm4 - начальный зазор сопряжения, мкм; tga - величина, характеризующая интенсивность (скорость) износа сопряжения (увеличение зазора во времени).

Третий участок кривой износа характеризует период резкого возрастания интенсивности износа поверхностей (участок ава­рийного износа).

Величина износа является результатом комплексного воздей­ствия на поверхность сопряженных деталей и зависит от целого ряда факторов: вида трения (без смазки, граничного, жидкостно­го); рода трения (скольжения, качения, качения с проскальзыва­нием); среды, в которой работает сопряжение; вида и величины нагрузки (постоянной, знакопеременной); контакта трущихся по­верхностей (линия, точка, сфера); вида движения (вращательного, возвратно-поступательного); скорости перемещения трущихся по­верхностей; температуры, при которой работает сопряжение; вида материала (сталь, чугун, бронза, полимер).

Износ деталей машин бывает механическим, молекулярно - механическим и коррозийно-механическим. Механический износ Получается в результате механических воздействий сопряженных поверхностей деталей (внедрение частиц, пластическая деформа­ция), молекулярно-механический - в результате одновременного механического воздействия и воздействия молекулярных сил, Коррозийно-механический - при трении материала, вступившего в химическое взаимодействие со средой.

На предприятиях молочной промышленности остро стоит во­прос об эффективной защите оборудования и металлоконструкций от коррозийного износа. Высокая влажность и температура, исполь­зование в технологических процессах химически активных сред (водные растворы солей, кислот и щелочей), поверхностно-актив­ные вещества, содержащиеся в самих пищевых продуктах, микро­организмы и бактерии способствуют интенсивному развитию хи­мической, электрохимической и микробиологической коррозии.

Химическая коррозия возникает под действием на металл га­зов или паров при высоких температурах или жидких неэлектро­литов (спирт, керосин).

Ответственные детали, подверженные химической коррозии в результате воздействия газов при высоких температурах, изго­товляют из жаростойких и жаропрочных сталей.

Электрохимическая (контактная) коррозия возникает под дей­ствием на металл жидких электролитов, например дезинфицирую­щих и моющих растворов; при сочетании в конструкции разно­родных материалов - отдельные участки поверхности обладают различными значениями электрического потенциала.

В молокоперерабатывающей промышленности контактная коррозия встречается довольно часто. Основными причинами ее возникновения являются: изготовление деталей и узлов из раз­личных материалов; соединение деталей болтами, винтами, за­клепками, пайкой или сваркой из другого материала; применение металла, содержащего различные легирующие добавки или имеющего неоднородную структуру; циркуляция растворов по трубопроводам, теплообменникам и другим устройствам, изго­товленным из различных материалов.

Так, алюминий под действием контактной коррозии разру­шается в молочных средах при контакте с медью, латунью, не­ржавеющими сталями. Сочетание различных низколегированных и углеродистых сталей не вызывает контактной коррозии. Она возникает при взаимодействии этих сталей с нержавеющими.

По электрохимическому ряду активности металлы, исполь­зуемые в молочной промышленности, расположены в следующем порядке: Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Си. Сочетание металлов, стоящих ря­дом, с точки зрения контактной коррозии допустимо, а далеко отстоящих не рекомендуется. В случаях, когда замена одного из разнородных металлов невозможна, принимают меры по предот­вращению контактной коррозии. Для этого устанавливают про­кладки из изоляционного материала между двумя различными металлами. В качестве прокладок используют пластмассы, резину и кожу. Соединительные болты и гайки также разделяют про­кладками и шайбами. Для деталей, имеющих незначительные ме­ханические нагрузки, используют полимерные покрытия поверх­ностей обоих металлов.

Микробиологическая коррозия возникает под действием на металл микроорганизмов, сопутствующих переработке молока и молочных продуктов. Она разрушает полимерные покрытия ап­паратов, прокладочную резину, металл, бетон, древесину. В мо­лочной промышленности применяют следующие методы защиты от коррозии: ингибирование агрессивной среды, применение за­щитных покрытий и коррозиестойких материалов.