Учебное пособие Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям

2.4. Предельные и допустимые износы 
Предельное состояние характеризует выход изделия из области ра-
ботоспособности. Это может относиться как к машине в целом, так и к ее 
агрегатам, узлам и деталям. 
Определение предельного состояния, т.е. установление их норматив-
ных значений, является сложной задачей, так как при конструировании, 
как правило, назначаются допустимые пределы изменения выходных па-
раметров только для машины в целом или для ее отдельных агрегатов. Од-
нако объективная оценка надежности сложного изделия требует установ-
ления предельных нормативов для всех элементов и деталей, от которых 
зависит работоспособность этого изделия. 
Предельное состояние машины или агрегата назначается в основном 
исходя из допустимых отклонений выходного параметра на основании 
данных эксплуатации и ремонта. 
Известно, например, что в эксплуатации автомобиль подвергается 
непрерывному процессу изменений и отклонений от начальных парамет-
ров. Изменение размеров и геометрии деталей ведет к нарушению нор-

---

50
мальных сопряжений, т.е. к увеличению зазоров, которые в свою очередь 
способствуют еще более ускоренному процессу изнашивания. Все это при-
водит к тому, что выходные параметры автомобиля ухудшаются. 
Отклонение их от допустимых значений и может служить в качестве 
оценки для определения предельного состояния. Износ, например, таких 
деталей, как гильз цилиндров, поршней, поршневых колец, коленчатых ва-
лов и других трущихся деталей двигателей неизбежно приводит к сниже-
нию эффективной мощности, повышению удельного расхода топлива. 
Анализ износа деталей двигателя в реальных условиях эксплуатации 
показывает, что между величиной износа, мощностью и расходом топлива 
существует определенная зависимость (рис. 2.9). До какого-то износа эф-
фективная мощность возрастает, а удельный расход топлива снижается. С 
дальнейшим увеличением износа эффективная мощность плавно снижает-
ся, а удельный расход топлива, наоборот, повышается. 
а) б) 
А′
q
e min
=f(И)
0 И
п
И
пр
И
q
e
, 
г/квт.ч
q
e max
q
e min
0 И
п
И
пр
И
А′
N
e min
=f(И)
N
e
, 
г/квт.ч
N
e max
N
e min
Рис. 2.9. Графики изменения эффективной мощности N
e
 (а) 
и удельного расхода топлива q
e
 (б) от степени износа двигателя
 
В первом периоде работы двигателя (участок 0 – И
п
) – периоде при-
работки деталей – коэффициент трения большой и потери мощности на 
работу сил трения максимальные. По мере приработки деталей потери 
мощности на преодоление внешнего трения снижаются, эффективная мощ-
ность при всех прочих равных условиях работы двигателя повышается. 
После завершения процесса приработки дальнейшая работа двигате-
ля приводит к увеличению зазора между цилиндрами и сопряженными с 

---

51
ними деталями с неизбежной потерей компрессии. С этого момента даль-
нейшее изнашивание деталей сопровождается снижением эффективной 
мощности двигателя и повышением удельного расхода топлива. При дос-
тижении предельного износа эффективная мощность двигателя имеет ми-
нимально допустимое значение, а удельный расход топлива – максимально 
допустимый. 
Точка А´ и определяет предельный износ двигателя, соответствую-
щий N
emin 
и q
emax
. Дальнейшая работа автомобиля с таким двигателем ста-
новится нерентабельной. 
Таким образом, технические условия на выходные параметры раз-
личных машин и агрегатов служат основой для назначения допусков на 
предельные состояния узлов и деталей, входящих в изделие. 
При оценке работоспособности агрегата, механизма, узла необходи-
мо установить предельные и допустимые значения износов их деталей и 
сопряжений. Нормативы на предельные износы в настоящее время имеют-
ся, как правило, для весьма ограниченной номенклатуры деталей. При 
этом часто они недостаточно обоснованы, поэтому на практике при каж-
дом ремонте машин приходится решать – пригодна деталь для дальнейшей 
эксплуатации либо ее надо менять, или восстанавливать. 
Из анализа кривой, выражающей в общем виде процесс изнашивания 
детали (см. рис. 2.5), ее предельный износ определяется критической точ-
кой В. 
Установление этой точки имеет очень важное практическое значе-
ние. Если деталь или группа деталей, принадлежащих одному агрегату, в 
результате изнашивания достигнет критической точки В и агрегат не будет 
отправлен в ремонт, то прогрессирующая скорость изнашивания неизбеж-
но приведет к поломке как данной детали, так и других сопряженных с ней 
деталей. Это повлечет за собой отказ агрегата в целом со всеми возмож-
ными последствиями (увеличением объема ремонтных работ; вероятно-
стью возникновения ДТП, если он относится к узлам, влияющим на безо-
пасность движения). 
Если же агрегат отправить в ремонт значительно раньше момента 
наступления предельного состояния, то это приведет к недоиспользованию 
его ресурса. 
Для современных машин часто целесообразно устанавливать норма-
тивы на предельные состояния не только по выходным параметрам, но и 
по степени повреждения их отдельных элементов. Так, на целый ряд дета-

---

52
лей и агрегатов автомобиля предельные состояния устанавливают по изно-
су, деформациям, величине возникающих трещин, изменениям геометри-
ческой формы и т.д. 
Техническое состояние двигателя, например, определяется износом 
и изменением геометрической формы деталей двух основных групп со-
пряжений: кривошипно-шатунной и цилиндро-поршневой. Поэтому преж-
де всего необходимо установить критерии предельного состояния деталей 
именно этих сопряжений (вкладышей подшипников, шеек коленчатого ва-
ла, гильз цилиндров, поршней, поршневых колец). 
За критерий предельного состояния вкладыша целесообразно при-
нимать начало разрушения антифрикционного слоя. В связи с этим при за-
мене поршневых колец или каких-либо других причинах вынужденного 
вскрытия подшипников обнаружится, что антифрикционный слой начина-
ет выкрашиваться, вкладыш необходимо заменить. 
За параметр предельного состояния шеек коленчатого вала прини-
мают износ и не учитывают изменение их геометрической формы. Однако, 
как показывают исследования [1], изменение геометрической формы шеек 
(в основном некруглости) резко снижает долговечность сопряжения. Так, 
например, увеличение некруглости шейки в 2 раза (по сравнению с номи-
нальной) снижает наработку вкладыша до начала разрушения в 8 раз. По-
этому наряду с нормативами износов шеек коленчатого вала следует учи-
тывать и отклонения от геометрической формы. 
Критерием предельного состояния гильзы цилиндров может быть, 
главным образом, изменение их геометрической формы, так как радиаль-
ный износ в сопряжении кольцо – гильза неравномерный. При этом увели-
чивается зазор между поршневым кольцом и гильзой, что приводит к уве-
личению утечки газов в картер и снижению экономичности двигателя. 
Таким образом, предельную величину износа детали устанавливают 
с учетом характера процесса ее изнашивания. 
При ремонте автомобилей наряду с предельными весьма важное зна-
чение имеет установление допустимых износов деталей и узлов.