НЕФТЬ-ГАЗ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
На главную >>


Теперь на нашем сайте можно за 5 минут создать свежий реферат или доклад

Скачать книгу целиком можно на сайте: www.nglib.ru.

Предложения в тексте с термином "Изнашивание"

Общие сведения ние может наступить в результате физического или морального изнашивания.

Это позволило не только разработать конструктивные и технологические мероприятия по повышению срока службы машин и создать рациональные методы ухода за ними, но и на базе достижений физики, химии и металловедения заложить основы учения о трении, изнашивании и смазывании машин.

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Износ — результат изнашивания, определяемый в установленных единицах.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Смазочный материал — материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.

Это является одной из причин резкого снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей.

Для изнашивания поверхностей трения имеет значение не сам факт изменения их шерохоЪатости, обусловленный неоднородно-стями строения металлов, а связанное с ним взаимное внедрение поверхностей.

При трении с граничной смазкой износ деталей машин велик.

Повышенный износ деталей в сочленениях в одних случаях нарушает герметичность рабочего пространства машины (например, в поршневых машинах), в других — нарушает нормальный режим смазки, в третьих — приводит к потере кинематической точности механизма.

Виноградову смазочное масло играет роль основного кислородоносителя, причем граничный слой образуется и восстанавливается по мере его изнашивания не на самой поверхности, а на субмикроскопической окисной пленке.

В результате изнашивания понижается мощность двигателей, увеличивается расход горючесмазочных материалов, падает производительность компрессоров; возникает возможность утечки ядовитых и взрывоопасных продуктов через сальники и уплотнения; понижаются тяговые качества транспортных машин, ухудшается управление самолетами и автомобилями (понижается безопасность движения); уменьшается производительность; снижается точность и качество обработки изделий на металлорежущих станках и т.

Износ инструмента и рабочих органов машин, помимо снижения произгодитель-,ности, повышает расход электроэнергии.

Износ и повреждение поверхностей снижают сопротивление усталости деталей и могут служить причиной их разрушения даже при незначительных концентраторах напряжений и весьма низких номинальных напряжениях.

Особое внимание уделено водородному изнашиванию •— новому виду контактного взаимодействия твердых тея.

В многозвенных механизмах даже небольшой износ отдельных элементов может суммироваться на ведомом звене и нарушать нормальное функционирование механизма.

Эта пленка по мере изнашивания сплава возобновляется.

Износ цилиндропоршневой группы двигателя увеличивает засорение воздуха отработавшими газами: 100 изношенных автомобилей загрязняют воздух отработавшими газами, как 125 новых автомобилей.

устранила повышенный износ букс.

30 дней плавания из-за быстрого изнашивания выходило из строя верхнее поршневое кольцо, вызывая необходимость его замены.

Адгезионное сцепление незначительно влияет на силы трения качения (наличие граничной смазки почти не сказывается на силе трения качения), но играет большую роль в изнашивании тел качения.

Это и объясняет влияние скольжения на износ тел ка'чения.

Возможен износ поверхностей деталей, не входящих в состав пар трения, например при относительном микросмещении соприкасающихся поверхностей деталей неподвижных соединений.

Изменение размеров и формы детали в результате изнашивания именуют износом.

При определении интенсивности изнашивания может оказаться более целесообразным относить износ к другому показателю, общему для всех узлов и агрегатов данной машины.

Скорость изнашивания — отношение износа детали к времени, в течение которого проходило изнашивание.

Предельным износом детали (узла) называют износ, при котором дальнейшая эксплуатация становится невозможной вследствие выхода детали (узла) из строя, неэкономичной или недопустимой ввиду снижения надежности механизма.

В практике машиностроения эмпирическим путем с использованием простейших закономерностей из области трения разработаны расчетные способы и правила, относящиеся к конструированию элементов пар трения при граничной полужидкостной смазке и трении без смазочного материала, к подбору материалов, способам упрочнения поверхностного слоя металла детали и вопросам смазки, ограничиваясь простейшими представлениями о механизме изнашивания.

По аналогии с первыми элементарными представлениями о трении считали, что в процессе изнашивания неровности одной поверхности зацепляются за неровности сопряженной поверхности; это приводит при скольжении поверхностей к срезанию и выламыванию неровностей.

и даже в современной технической литературе изнашивание представляли как сочетание двух одновременно произйашийайий металлический По&ерзЫостей 93текающих процессов — истирание.

Например, механической точке зрения противоречит часто наблюдаемое повышение интенсивности изнашивания при снижении шероховатости поверхностей трения; остается неясным, почему для трения некоторых пар без смазочного материала при переходе через определенную скорость скольжения интенсивность изнашивания падает в сотни раз.

Ложное представление об исключительной роли зацепления выступов неровностей в процессе изнашивания создается на основании рассмотрения профилограмм обработанных поверхностей (см.

Это побудило ряд авторов приписать химическим процессам едва ли не решающую роль в кинетике изнашивания.

Точно так же разрушение поверхностей является завершающим этапом их изнашивания.

Действительно, исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после изнашивания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию.

При сильно отличающихся по твердости структурных составляющих материала и многократном воздействии нагрузки происходит вначале интенсивное изнашивание мягкой основы, вследствие этого* повышается давление на выступающие твердые составляющие, они вдавливаются в мягкую основу, некоторые из них дробятся и перемещаются дополнительно под действием сил трения.

В результате такого избирательного изнашивания поверхность обогащается твердыми структурными составляющими и приобретает строчечную структуру, что было обнаружено М.

В среде воздуха на обнаженных при изнашивании чистых металлических поверхностях образуются окисные пленки в результате действия кислорода газовой фазы или содержащегося в масле и его перекисях.

Микрорезание при трении и изнашивании проявляется редко, так как глубина внедрения недостаточна для резания при назначаемых нагрузках.

При изнашивании разрушение поверхностей может происходить в субмикроскопических масштабах, когда вместе со смазочным материалом или воздухом уносятся обломки кристаллических образований.

Продукты износа участвуют в процессе изнашивания в качестве промежуточной среды между поверхностями трения.

Перенос материала не характеризует износ поверхностей трения.

Износ будет в том случае, если перенесенная частица уйдет из зоны трения.

Даже в режиме трения при жидкостной смазке, нарушаемом в отдельных участках поверхности, изнашивание протекает как при трении без смазочного материала и трении при граничной смазке.

Если с повышением интенсивности изнашивания наблюдается увеличение коэффициента трения, то это, как уже отмечалось, является следствием изменения в контактном взаимодействии поверхностей в результате износа.

В последние годы в СССР и за рубежом разрабатываются энергетические представления о трении и изнашивании (Г.

Механическая сторсща трения рассматривается как причина, возбуждающая трибофизические и трибохимические процессы, вызывающие износ.

Такой подход к процессу изнашивания как к системе позволяет учитывать большое число факторов, влияющих друг на друга (физико-химические процессы, электрические явления, диффузия атомов и др.

Все это позволило автору работы [521 утверждать, что при современном состоянии теории трения и изнашивания невозможно точно предопределять продолжительность работоспособности конструкций на основе условий их нагружения или создать материал с оптимальной износостойкостью, используя теоретические представления.

Усталость при изнашивании металлических поверхностей.

Впервые на усталостную природу изнашивания при трении скольжения указал Д.

Однократное задирание поверхностей, царапание их различными твердыми остриями не относятся к процессам изнашивания в полном смысле этого понятия.

Конвисаров пришел к выводу, что изнашивание твердых тел силами трения родственно разрушению их от усталости.

Он указал, что разница между обоими разрушительными процессами заключается в том, что за изнашиванием в процессе его развития можно легко проследить, усталость же металлов проявляется почти всегда внезапной аварией.

Все это относится к одной составляющей изнашивания — к диспергированию.

Развивая представления об усталостной природе изнашивания твердых тел, Д.

В результате интенсивного изнашивания пальца прицепного шатуна и почти полного отсутствия износа бронзовых втулок пара трения стала парой гайка — винт.

Крагельский и его ученики проводят исследования по дальнейшему развитию представлений об усталостном характере изнашивания, основанных на том, что контакт поверхностей трения носит дискретный характер [24].

Влияние реверсивного трения на изнашивание всесторонне изучено В.

Это также объясняет наблюдаемое изнашивание более твердого металла более мягким полимерным материалом.

Из термопластов с точки зрения механизма изнашивания особый интерес представляет политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Например, закись меди, использованная в качестве наполнителя поликапроамида и ПТФЭ, в глицерине может восстанавливаться до чистой меди и образовывать на поверхностях трения активный слой, резко снижающий износ пары трения (обеспечивающий ИП, см.

После того как модифицированный поверхностный слой полимера износится, наблюдается повышение скорости изнашивания.

В практике эксплуатации керосиновых насосов были случаи катастрофически быстрого изнашивания поверхностей стальных закаленных роторов из стали 12ХНЗА твердостью HRC 60 и бронзовых золотников твердостью НВ 61.

Внешне разрушение проявлялось как износ стальной опоры ротора на глубину 0,03 мм и намазывание микроскопических лепестков стали на поверхность сопряженного бронзового золотника.

Химические факторы в процессе изнашивания проявляются своеобразно.

В целом процесс изнашивания неметаллических материалов в паре с металлами или неметаллами не отличается от механизма изнашивания металлических материалов, но отдельные его закономерности обязаны особенностям физико-химических и механических свойств неметаллов и их изменениям в процессе трения.

7, а); а по оси ординат износ и, то получим кривую изнашивания детали во времени.

На кривой изнашивания в общем случае (кривая /) можно выделить три участка, соответствующие трем стадиям изнашивания:

Кривые изнашивания

108 МЕХАНИЗМ ИЗНАШИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТРЕНИЯ / — начальное изнашивание, наблюдаемое при приработке поверхностей деталей; // (прямолинейный участок кривой) — установившееся изнашивание (tg a, = const),, наблюдаемое при нормальной эксплуатации сопряжения; /// — процесс резкого возрастания скорости изнашивания, соответствующий стадии катастрофического изнашивания.

Анализ всех обстоятельств этого явления и изучение его закономерностей позволили установить новый вид контактного взаимодействия твердых тел, названного водородным изнашиванием [17, 50].

Процесс установившегося изнашивания заключается в деформировании, разрушении и непрерывном воссоздании на отдельных участках поверхностного слоя со стабильными свойствами.

Износ деталей может существенно изменять свойства сопряжения.

Изменения в макрогеометрии поверхностей (например, образование овальности и конусности шеек валов и цилиндров, местная выработка и волнистость направляющих, неравномерный износ зубьев колес по длине и т.

Эти и подобные им обстоятельства могут вызвать при дальнейшей работе сопряжения увеличение интенсивности изнашивания и привести к отказу соединения.

Участок кривой изнашивания в период нормальной эксплуатации машины с перерывами в работе

7, б соответствует случаю, когда после окончания приработки постепенно накапливаются факторы, ускоряющие изнашивание, в силу чего отсутствует установившийся период.

Кривая изнашивания на рис.

Кривая изнашивания на самом деле не может быть плавной линией.

Это связано с тем, что изменение физико-механических свойств поверхности накапливается за промежуток времени, на протяжении которого непосредственному разрушению подвергается малое число участков, и лишь после того, как количество изменений достигает определенного предела, разрушением охватывается большая часть поверхности; так процесс при установившейся скорости изнашивания циклически повторяется.

В таком понятии кривая изнашивания должна была бы представлять собой непрерывную совокупность криволинейных отрезков с неубывающими ординатами.

В некоторых случаях износ за один пуск машины может оказаться равнозначным износу за несколько часов ее работы на установившемся режиме.

В таком случае участок кривой изнашивания после приработки поверхностей будет иметь вид, изображенный на рис.

Заметим, что нетрудно изобразить кривую изнашивания для работы пары на

ПО МЕХАНИЗМ ИЗНАШИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТРЕНИЯ различных установившихся режимах с присущей каждому из них определенной скоростью изнашивания.

Кривые изнашивания, приведенные на рис.

Можно при надобности построить кривые изнашивания в зависимости от пути трения или другого характерного измерителя для данной машины или ее части.

Если материалы нескольких пар трения одинаковы, то при прочих равных условиях их износ (в пределах обычных колебаний) будет одинаковым.

Может случиться, что при одном виде изнашивания более интенсивно изнашивается одна деталь, а при другом виде изнашивания — другая.

Сделано несколько попыток объяснить эффект влияния площади трения на массовый износ.

Согласно этой гипотезе перемена знака напряжений является «ответственной» за повышенный износ кольца (см.

Третья гипотеза 19 ] исходит из того, что разрушение при изнашивании происходит в отдельных «слабых» местах пятен контакта.

При случае I линейный износ образцов одинаков, хотя может казаться, что линейный износ поверхности, непрерывно находящейся в контакте, должен быть большим.

Окислительное изнашивание чугуна при трении без смазочного

112 МЕХАНИЗМ ИЗНАШИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТРЕНИЯ \ \ материала и слабое абразивное изнашивание хрома приводит к изменению соотношения износов: Чугунный образец стал изнашиваться в 40 раз быстрее хромированного.

Винкенса, при абразивном изнашивании гильза изнашивается больше в средней части, а при коррозионном — в верхней части.

В работе [20] приведены результаты исследований по взаимному изнашиванию образцов из одноименных материалов с разными поверхностями трения.

Рассматривая влияние теплового потока на износ, приведем результаты исследований линейных износов двух пар зубчатых колес из алюминиевого сплава Д1-Т при возвратно-вращательном движении.

В правой паре большая доля объемного износа распределялась на 17 зубьев, в результате их износ по толщине резко увеличивался, а в левой паре большая доля объемного износа распределялась на 68 зубьев, что дало относительно небольшое уменьшение их толщины.

Влияние преимущественного теплоотвода от зоны трения на суммарный линейный износ зубчатых колес из алюминиевого сплава

При прохождении тока происходит электролитическое осаждение металла на поверхности трения из присадок, добавленных в масло, в результате уменьшается сила трения и износ поверхностей.

Рыжкин; вызывают электродиффузионный износ режущего инструмента, как показал В.

Влияние вибрации на изнашивание деталей 115 личии защитных пленок.

Влияние вибрации на изнашивание деталей

При изучении изнашивания деталей трансмиссии тракторов (игольчатые подшипники карданных передач, шлицевые соединения, зубчатые муфты) С.

20 % средней эксплуатационной нагрузки, приводит к существенному повышению интенсивности изнашивания.

Электрическое сопротивление между этими деталями, обусловленное свойствами окисных пленок и смазочного материала, приводит к переменной разности потенциалов в зоне контакта, что служит причиной поверхностной активации и развития окислительного изнашивания, схватывания или даже электроэрозионных процессов, существенно снижающих долговечность сопряжения.

Это явление было названо электродинамическим фактором изнашивания.

На основе исследований электродинамического фактора изнашивания для повышения долговечности деталей узлов машин, работающих в условиях динамического нагружения, рекомендуется: снижение динамических нагрузок в высокочастотной части спектра (выше 20 Гц) и создание постоянных контактных напряжений 300.

Однако, опуская в каждом отдельном случае несущественные частности, можно_ попытаться изнашивание деталей и рабочих органов машин свести к небольшому числу видов, т.

Костецким положение о ведущем и сопутствующих видах изнашивания.

Ведущий вид — это преобладающий по своему качественному и количественному проявлению процесс в общей совокупности с другими сопутствующими процессами изнашивания поверхностей при трении.

Положение о ведущем виде изнашивания делает перспективным разработку классификации.

Исходя из этого разрушения рабочих поверхностей деталей и рабочих органов машин, связанные с процессом трения, классифицированы по видам, рассмотренным в следующих главах: водородное изнашивание; абразивное изнашивание; окислительное изнашивание; изнашивание вследствие пластической деформации; изнашивание вследствие диспергирования; изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур; коррозионное, кавитационное, эрозионное изнашивание; коррозионно-механическое изнашивание в сопряжениях; изнашивание при схватывании и заедании поверхностей; изнашивание при фреттинг-коррозии; трещинообразование на поверхностях трения; избирательный перенос.

Изменение их приводит к изменению вида изнашивания или разрушения рабочих поверхностей.

С повышением скорости скольжения растет температура контактов; так как при температуре 900 °С скорость окисления железа возрастает скачкообразно, образующиеся окисные пленки изолируют металлические поверхности, схватывание прекращается, и при дальнейшем возрастании скорости скольжения изнашивание становится окислительным.

2 приведена зависимость интенсивности изнашивания пары сталь 45 — сталь 45 при трении без смазочного материала и давлении 1 МПа от скорости скольжения, полученная Б.

Зависимость интенсивности изнашивания стали 45 по стали 45 от скорости скольжения: / — область изнашивания при схватывании; 2 •— область механохимического изнашивания; 3 — область изнашиласти "1 кислорода содержится 0,034 %, а в области 5 — 0,065 % [30].

У подшипников качения возможны такие виды повреждения рабочих поверхностей, как контактная усталость, абразивный износ, водородный износ, фреттинг-корро-зия, пластическая деформация, электрохимическая коррозия, задир и электрическая эрозия.

При некоторых условиях трения одна деталь пары может подвергаться одному виду изнашивания, а другая иному.

При работе вала по мягкому металлу и смазочном материале, загрязненном твердыми частицами, последние впрессовываются в мягкий металл и вызывают абразивное изнашивание вала, в то время как подшипник изнашивается весьма мало, подвергаясь диспергированию (при повышенной кислотности масла изнашивание подшипника может быть коррозионно-механическим).

Сущность водородного изнашивания J2J с изнашиванием применительно к отдельным подвидам будут разными.

Водородное изнашивание проявляется в большей или меньшей степени во всех видах изнашивания.

Глава I ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

1* Сущность и определение водородного изнашивания

Водородное изнашивание, как один из процессов разрушения поверхностей при трении скольжения, установлено всего лишь 15.

За рубежом явление водородного изнашивания при трении скольжения находится в начальной стадии изучения.

Из всех видов разрушения поверхностей при трении скольжения, по-видивому, водородное изнашивание наиболее трудно поддается изучению, несмотря на то, что оно обнаруживается в узлах трения машин различных отраслей техники и по широте проявления может быть сравнимо с абразивным изнашиванием.

Процессы, происходящие при водородном изнашивании, находятся на стыке таких областей науки, как электрохимия, органическая химия, катализ, химия полимеров и смазочных материалов, механохимия и др.

Водородное изнашивание зависит от концентрации водорода в поверхностных слоях трущихся деталей.

) и ускоряет изнашивание.

Водородное изнашивание обусловлено следующими процессами, происходящими в зоне трения: интенсивным выделением водорода при трении в результате трибодеструкции водородсодержащих материалов, создающей источник непрерывного поступления водорода в поверхностный слой стали или чугуна: адсорбцией водорода на поверхностях трения; диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений, что создает эффект накопления водорода в процессе трения; особым видом разрушения поверхности, связанного с одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне ЁодбрбДйбЁ ИЗНАШИВАНИЕ

Однако явление водородного изнашивания установлено недавно вследствие следующих причин.

Область проявления водородного изнашивания 123 наковые по толщине^ а значения температур плоскостей, ограничивающих поверхностный слой, равны между собой.

Область проявления водородного изнашивания

Область проявления водородного изнашивания весьма обширна.

124 " - ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ подвержены повышенному изнашиванию.

Наличие в воздухе паров воды создает благоприятные условия для водородного изнашивания, не говоря уже о разложении в зоне контакта смазочного материала, топлива или пластмассы.

Значение водородного изнашивания для отдельных отраслей техники было рассмотрено в гл.

Водородное изнашивание может быть вызвано не только водородом, который образуется при трении, но и водородом, который может образоваться при различных технологических процессах.

Водород, проникший в сталь, при трении будет постепенно диффундировать в поверхность и вызывать ее изнашивание.

126 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Отличие водородного, изнашивания от охрупЧй&анйй

Отличия водородного изнашивания от водородного охрупчивания

Водородное изнашивание не имеет общих черт с водородным охрупчиванием стали ни по источникам наводороживания, ни по интенсивности и характеру распределения водорода в стали, ни по характеру разрушения.

Водородное изнашивание связано только с процессом трения и обусловлено трением.

Водородное изнашивание представляет собой эволюционный процесс, направленный на разрушение поверхностей трения.

Все указанные выше процессы отличают водородное изнашивание от водородной хрупкости металлов.

Последним этапом водородного изнашивания является своеобразное разрушение стальной поверхности.

ИЗНАШИВАНИЕ мгновенно превратить поверхностный слой детали в порошок.

Как видим, и здесь имеется коренное отличие водородного изнашивания от водородного охрупчивания.

При водородном изнашивании концентрация водорода под поверхностью настолько велика, что никакой другой источник наво-дороживания не может создать и десятой доли подобной концентрации.

Подавляющее большинство методов борьбы с водородным изнашиванием не может быть использовано для снижения интенсивности водородного охрупчивания металлов ввиду принципиальных различий этих явлений.

Водородное изнашивание — явление самоорганизующееся; по сложности и масштабам проявления оно превосходит явление водородного охрупчивания.

Это облегчает изучение механизма разрушения стали при водородном изнашивании.

Виды водородного изнашивания •

Поляковым и автором, имеются два основных вида изнашивания поверхностей стальных и чугунных деталей под воздействием водорода: изнашивание диспергированием и изнашивание разрушением.

Водородное изнашивание диспергированием (ВИДИС).

При этом виде изнашивания каких-либо изменений в поверхностном слое деталей вследствие обычного износа при диспергировании не наблюдается.

Виды водородного изнашивания с„,»п/тг ю - iff

Зависимость количества поглощенного водорода Сн (кривая 2) и интенсивности изнашивания / (кривая 1) от времени выдержки в наводороживающей среде водородом, сопровождающийся упрочнением поверхностного слоя.

Зависимость количества поглощенного водорода и интенсивности изнашивания стали от времени выдержки в наводороживающей среде приведена на рис.

Испытания образцов на изнашивание проводили на машине трения 77МТ-1 при возвратно-поступательном движении.

130 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ часть диска.

Водородное изнашивание разрушением (ВИРАЗ).

Внешне разрушение проявлялось как износ стальной поверхности на глубину 0,03 мм и намазывание микроскопических лепестков стали на поверхность бронзового золотника (рис.

Виды водородного изнашивания

Золотники топливных насосов, а также лопатки роторов насосов и сопряженные с ними детали не всегда имеют повреждения от водородного изнашивания в виде крупных задиров и микропереноса.

Однако за несколько часов работы линейный износ трущихся поверхностей может составить 0,5 мм и более (при нормальной работе износ до 0,01 мм).

132 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ продуктов вместе с другими продуктами как примесь.

Виды водородного изнашивания 133

Работы по изучению водородного изнашивания в тормозных устройствах проводят в ПНР [55].

Износ, вызванный водородом, будет определяться условиями адсорбции водорода, а также изменением числа вакансий на поверхности, т.

J34 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ продиффундировавшего в сталь.

Окислы алюминия имеют высокую твердость и вызывают абразивное изнашивание обоих элементов пары трения.

Методические вопросы при изучении изнашивания работки подшипника после изготовления компрессора; смазочный материал содержал коррозионно-активные присадки, предназначенные для ускорения приработки.

Некоторые методические вопросы при изучении водородного изнашивания

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Влияние влажности иа изнашивание

В ряде испытаний при изучении водородного изнашивания целесообразно использовать тонкие образцы (в виде фольги).

Влияние влажности воздуха на изнашивание

Приведем некоторые результаты исследований по влиянию влажности воздуха на изнашивание металлов; к сожалению, работ в этом направлении выполнено мало.

Уетц изучал влияние влажности воздуха на изнашивание металлов при скольжении на машине Зибеля и Кейля, где торцовые поверхности двух трубчатых образцов скользили одна по другой (без смазочного материала) со скоростями 0,05 и 0,02 м/с при различных давлениях.

Сростом относительной влажности (до 50 %) износ линейно возрастает,

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ а затем замедляется.

При увеличении влажности с 5 до 90 % износ возрос в 150 раз.

В этих же условиях в парах трения сталь 45 по стали 45 износ увеличился в 22, бронза по бронзе в 3,5, латунь по латуни в 1,6 раза.

При повышении влажности до 5 % износ возрос в 18 раз, а при повышении влажности до 100 % — в 23 раза.

11 представлена зависимость интенсивности изнашивания образцов от влажности в вакууме и в атмосфере, полученная Н.

Зависимость интенсивности изнашивания пары малоуглеродистая сталь — малоуглеродистая сталь от относительной влажности при длине пробега 100 м, давлении 1 МПа и скорости скольжения 0,05 м/с

Зависимость интенсивности изнашивания сталей от влажности в вакууме (кривые /, 2) и на воздухе (кривые 3, 4) при различном давлении р и скорости скольжения v

Зависимость интенсивности изнашивания сталей от относительной влажности воздуха при давлении 50 кПа и скорости скольжения 0,05 м/с: / — малоуглеродистая сталь — малоуглеродистая сталь; 2 — сталь С60 — сталь С60

Водородное изнашивание при трении качения

Зависимость интенсивности изнашивания пары трения сталь С45 — сталь С45 при давлении 1 МПа от скорости скольжения при относительной влажности воздуха 5% (кривая /) и 50% (кривая 2) сти (свыше 40 %) интенсивность изнашивания в вакууме достигает предельного значения и далее уже не изменяется с увеличением влажности.

Уменьшение интенсивности изнашивания с увеличением влажности объясняется образованием окисного слоя на поверхностях скольжения и полированием поверхностей.

Влияние скорости скольжения поверхностей на износ показано на рис.

В результате фактическая влажность уменьшается, и происходит резкое снижение скорости изнашивания.

Здесь наблюдается переход от металлического изнашивания (термин Н.

Все приведенные данные о влиянии влажности на износ металлов были получены Уетцом в 1968 г.

, когда о водородном изнашивании еще не было известно.

Водородное изнашивание при трении качения

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Водородное изнашивание при трении качения 141 лических поверхностях, работающих в условиях трения качения при высоких нагрузках, резко ускоряет появление усталостных разрушений.

Механизм понижения работоспособности тел качения при наличии воды в смазочном материале сложен; он включает взаимосвязь циклически изменяющихся напряжений и химических реакций на поверхности, ведущих к коррозии и водородному изнашиванию.

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Напряжения по Герцу, МПа Время обкатки, ч трация воды в смазочном материале Износ, мг к- ю-4, % 32,4 10 0,124

Водородное изнашивание при трении качения

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ и, г

Влияние добавок водорода (кривые 1) и кислорода (кривые 2) в воду на увеличение радиального зазора (а) и износ (б) шарикоподшипников в зависимости от числа оборотов Л'

При рассмотрении влияния воды на износ подшипников нельзя обойти тот факт, что введение в воду водорода не оказало заметного влияния на интенсивность изнашивания подшипников качения.

Водородное изнашивание при трении и резании древесины

Изнашивание при трении и резании древесины

1, 2 — режим •— водородное изнашивание; 1', 2' — незначительное водородное изнашивание

146 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ имели следующий состав, %: Н2 — 4,2.

Для подавления водородного изнашивания древесину наполняли окисью меди.

Водородное изнашивание титановых сплавов

Указанные обстоятельства повышают интенсивность водородного изнашивания титана, которое, как правило, сопровождается схватыванием поверхностей.

Водородное изнашивание титановых сплавов

21, Зависимости суммарной интенсивности изнашивания /2 образцов и контртел (а), среднего значения микротвердости поверхности трения (6) и коэффициента трения (в) от давления:

1 — трение на воздухе без смазочного материала; 2 — трение в воде; 3 — трение со смазочным материалом; 4 — микротвердость после шлифования сивности изнашивания образцов и контртел линейно зависит от давления (рис.

Изменение интенсивности изнашивания в зависимости от среды соответствовало изменению микротвердости поверхностных слоев.

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ р,МПа

Изнашивание металлов в среде водорода ]49 мечают И.

Изнашивание металлов в среде газообразного водорода

Мартыновым, на изнашивание фторопласта 4К20, содержащего 20 % кокса, в паре со сталью 40Х, 30X13 и чугуном СЧ 21 в среде воздуха, азота и водорода.

Износ наполненного фторопласта в диапазоне давлений 0,5.

150 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Зависимость интенсивности изнашивания кольца (сплошные линии) и диска (штриховые линии) от скорости скольжения в водороде (/) и в гелии (?

Влияние газообразного водорода на трение и изнашивание стали 12Х18Н10Т изучал Ю.

Изнашивание металлов в среде водорода 151 наблюдается при использовании инструмента из стали на основе карбида вольфрама в интервале температур 627.

При температурах в зоне резания ниже 677°С при использовании инструментов из быстрорежущей стали водород вызывает как изнашивание режущего инструмента, так и охрупчивание обрабатываемого материала.

Установлено, что магнитная обработка деталей может повысить стойкость режущего инструмента; большое влияние на надежность трущихся деталей оказывает вибрация, особенно с большой частотой и малыми амплитудами; на изнашивание деталей влияют величина и направление тепловых потоков.

152 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Методы уменьшения и предупреждения водородного изнашивания

На основании первых исследований можно указать общие направления уменьшения и предупреждения наводороживания при трении и дать рекомендации по подавлению водородного изнашивания применительно к узлам машин [9, 17].

Полезно применять для узлов трения, если имеется вероятность водородного изнашивания, смазочные материалы, которые мало подвержены гидрогенизации.

Методы предупреждения водородного изнашивания 153 верхности адсорбированного слоя органических молекул, в результате нарушается непосредственный контакт ионов водорода с поверхностью катода.

Снижение температуры в паре трения тормозная колодка из пластмассы 22 — чугунный барабан авиационного колеса уменьшает интенсивность водородного изнашивания поверхностей трения.

В ряде случаев водородное изнашивание может быть снижено введением в материалы медьсодержащих добавок, которые реализуют режим ИП.

Оригинальный метод борьбы с водородным изнашиванием разработан Ю.

Чтобы избежать водородного изнашивания, достаточно в пластмассу ввести небольшое количество другой электроотрицательной пластмассы, например ПТФЭ.

154 ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ ного транспорта.

Глава О АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Абразивным изнашиванием называют разрушение поверхности детали в результате ее взаимодействия с твердыми частицами при наличии относительной скорости.

Абразивному изнашиванию подвергаются детали сельскохозяйственных, дорожно-строительных, горных, транспортных машин и транспортирующих устройств, узлы металлургического оборудования, металлорежущих станков, шасси самолетов, рабочие колеса и направляющие аппараты гидравлических турбин, лопатки газовых турбин, трубы водяных экономайзеров и паровых котлов, лопасти дымососов, трубы и насосы земснарядов, бурильное оборудование нефтяной и газовой промышленности, подшипники валов гребных колес, подшипники гребных валов судов при плавании на мелководье и т.

На процесс абразивного изнашивания может влиять природа абразивных частиц, агрессивность среды, свойства изнашиваемых поверхностей, ударное взаимодействие, нагрев и другие факторы.

Общим для абразивного изнашивания является механический характер разрушения поверхности.

Абразивное изнашивание вызывает почва, грунт, руда, уголь и порода, зола, пыль, попавшие на поверхность трения, металлическая стружка, окисные пленки, закрепленные на поверхности трения или разрушенные, нагар и продукты износа, в особенности выкрошившиеся частицы твердых структурных составляющих.

АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Для понимания процессов трения и механизма изнашивания рассмотрены вопросы качества и физико-химических свойств поверхностей деталей и их контактирования; дано описание видов трения в узлах машин, освещена роль окисных пленок и твердых смазочных материалов.

Вследствие этого при трении алюминия по стали окисные пленки, а также продукты разрушения этих пленок могут вызвать сильный износ даже самых твердых сталей.

Чисто абразивное изнашивание окислами алюминия встречается в трущихся парах сталь, покрытая хромом, — алюминиевый сплав, применяемых в некоторых узлах самолетных конструкций из-за неизменного стремления к снижению массы.

Окислы железа участвуют в абразивном изнашивании узлов металлургического оборудования, работающих при высокой температуре и недостаточном смазывании.

Изнашивание поверхностей деталей твердыми зернами

Изнашивание поверхностей твердыми зернами если она обладает большей твердостью, чем металлическое зерно, и прочностью, достаточной для воспринятия нагрузки, необходимой для вдавливания в металл, и если ее достаточно поддерживает основа.

Если бы микрорезание было ведущим процессом разрушения поверхности при абразивном изнашивании или даже сопутствующим, то интенсивность изнашивания была бы настолько высокой, что рабочие органы (например, строительных и дорожных машин) выходили бы из строя после весьма малого времени работы, исчисляемого несколькими часами.

Изнашивание производилось о шлифовальную шкурку, СВОЙСТва КОТОРОЙ Все Время Рис- 8-2- Зависимость относительной J v т-» износостойкости при трении об абразив

158 АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ относительную износостойкость Е принято отношение износостой-костей испытуемого материала и эталона.

Выводы по влиянию твердости абразива на износ металлов таковы: если твердость абразивных зерен значительно превышает твердость металла, то износ не зависит от разности твердостей абразива и металла; если твердость абразивных зерен ниже, чем твердость металла, то износ зависит от разницы твердостей и быстро уменьшается с увеличением этой разницы.

Местный высокий нагрев изменит механические свойства материала, что повлечет изменение интенсивности изнашивания.

Агрессивная среда, вызывая электрохимические процессы на поверхности детали, интенсифицирует изнашивание, превращая его в коррозионно-механическое.

Изнашивание поверхностей твердыми зернами 159

Механизм абразивного изнашивания полимерных материалов определяется степенью их эластичности.

Если в высокоэластичных полимерах изнашивание по своей природе является "фрикционным (повреждение обусловлено силами трения), то изнашивание более жестких и хрупких полимеров происходит в основном в результате микрорезания.

Между тем увеличение степени кристаллизации ухудшает стойкость при абразивном изнашивании.

Сопротивление срезу недостаточно для характеристики стойкости полимера абразивному изнашиванию.

Соболев при исследовании изнашивания пластмасс незакрепленным абразивом крупностью 0,075.

160 АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ полиамиды, мало изнашиваются при размере зерна 0,015 мм.

При трении пластмасс по шлифовальной шкурке, когда износ оказался прямо пропорциональным давлению, прямая пропорциональность сохраняется только до определенного предела; в дальнейшем интенсивность изнашивания с ростом давления не увеличивается.

Абразивное изнашивание при ударе.

Процесс разрушения детали при ударном взаимодействии между деталью и абразивом называют ударно-абразивным изнашиванием.

Ударно-абразивное изнашивание поверхности происходит о монолитный или свободный абразив.

На ударно-абразивное изнашивание влияет природа и геометрическая форма, твердость, хрупкость абразивных частиц, толщина слоя абразива, энергия удара, твердость испытуемого материала и подложки, наличие жидкости в зоне удара и др.

При абразивном изнашивании без ударного взаимодействия поверхности трения покрываются царапинами, расположенными в направлении движения абразива.

Для ударно-абразивного изнашивания характерно образование на поверхности трения лунок в результате локальной пластической деформации металла.

Для изнашивания твердых материалов характерно хрупкое выкрашивание.

При ударно-абразивном изнашивании износостойкость углеродистых сталей зависит не только от твердости, но и от состава и структуры стали.

Рассмотрен механизм и стадии изнашивания металлов и полимеров, распределение суммарного износа между деталями.

Изнашивание от абразивных частиц в зазоре

Изнашивание от абразивных частиц в зазоре пары трения

Попавшие в зазоры пар трения абразивные'частицы участвуют в восприятии приложенной нагрузки и могут в зависимости от условий впрессовываться в поверхности трения, раздавливаться на более мелкие фракции, скользить или перекатываться вдоль поверхности изнашивания, упруго и пластически деформируя ее.

Значительная часть поступивших абразивных частиц удаляется вместе с отработавшими газами; остальная часть, осаждаясь на стенки цилиндра, участвует в его изнашивании, незначительно изменяясь по размерам, проникает далее в картер и, распространяясь по всей смазочной системе, изнашивает детали других пар трения, особенно шейки коленчатого вала.

Наибольшему абразивному изнашиванию подвергаются цилиндры и поршневые кольца.

Результаты исследования влияния размера абразивных частиц на износ верхнего газоуплотнительного кольца, выполненного С.

162 ______________________________________АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ отрезок, соответствующий примерно размеру частиц в 2 мкм.

Абразивное изнашивание наблюдается в стационарных и в судовых двигателях внутреннего сгорания, причем в последних засасываемый воздух отличается высокой чистотой.

Здесь абразивное изнашивание обусловлено как продуктами износа, так и, не в меньшей мере, нагаром.

Абразивному изнашиванию продуктами нагара сильнее всего подвергается верхнее поршневое кольцо.

Образование продуктов износа, не обусловленное непосредственно абразивным изнашиванием, обязано пластическому деформированию поверхностей, избирательному изнашиванию отдельных

Изнашивание от абразивных частиц в зазоре

vt,°c/MUH Абразивное изнашивание может происхо- 30 дить весьма интенсивно и на достаточно смазанных поверхностях, когда прило-женная нагрузка передается от одной детали к другой не только через слой смазочного материала, но и через абразивные частицы.

Влияние продуктов износа, состоящих из наклепанных, иногда отпущенных и окисленных частиц, зависит от интенсивности изнашивания.

При малой интенсивности изнашивания частицы размером около 0,01 мкм, присутствуя в зазоре, не могут сколько-нибудь существенно влиять на силу трения.

С увеличением интенсивности изнашивания размер частиц обычно растет, и доля их участия в процессе изнашивания возрастает.

Это часто приводит к тому, что начавшееся по какой-либо причине интенсивное изнашивание прогрессивно нарастает до заметного повреждения поверхностей.

Результатом изнашивания является разрушение кромок впускных окон и торцов плунжера, а также образование продольных рисок на плунжере и стенках насоса.

Износ насосов-форсунок или насосов высокого давления нарушает дозировку подачи топлива, вызывает его подтекание и ухудшает качество распыления.

Ниже приведены некоторые данные, относящиеся к абразивному изнашиванию подшипниковых материалов.

При попадании абразивных частиц в подшипники с мягким антифрикционным слоем они впрессовываются в этот слой (шаржируют его) и ускоряют износ сопряженного вала.

Износ цапфы также находится в линейной зависимости от концентрации абразива.

164 АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Изнашивание от абразивных частиц в зазоре 165 виям у новых вкладышей допускается не более 0,3 % железа и 0,02 % алюминия.

Екименковым лабораторных и стендовых сравнительных испытаний при абразивном изнашивании чугунных (СЧ 18) и капролактамовых образцов и втулок в паре с незакаленной поверхностью цапфы из стали 45 при скоростях •скольжения 0,07.

Износ пластмассовых пар меньше, чем пары сталь—чугун, в 2.

166 АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ пар с чугунными втулками возрастает более резко, в особенности при давлении 3,9 МПа, когда абразивное изнашивание сопровождается глубинным вырыванием -вследствие схватывания.

Так как при смазывании чистым маслом интенсивность изнашивания пары стальная цапфа — капроновая втулка весьма мала, то небольшая добавка (2,5 %) абразива к маслу вызывает резкое повышение интенсивности изнашивания, хотя она и остается меньше, чем в паре с чугунной втулкой.

Поскольку изнашивание цапфы производится в основном абразивом, шаржированным в поверхность полиамида, то, казалось бы, материал подшипника должен слабо влиять на изнашивание.

) неудовлетворительно работают в условиях абразивного изнашивания.

Касаясь некоторых других деталей и узлов, отметим, что усиленное изнашивание зубьев колес конических передач тракторов и подшипников и их валов является результатом попадания абразивных частиц в картер из-за недостаточной герметичности трансмиссии.

Опытами при подобных условиях на роликах установлено, что износостойкость при абразивном изнашивании прямо пропорциональна среднеквадратичной величине твердостей трущихся поверхностей при неизменном химическом составе каждой из них.

Изнашивание от абразивных частиц в потоке жидкости или газа

Влияние влажности и агрессивности среды на абразивное изнашивание

Влажность увеличивает интенсивность абразивного изнашивания, так же как и агрессивность среды.

АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Зависимость интенсивности изнашивания образцов из стали СтЗ от содержания влаги в абразиве (%) и угла атаки абразива « (скорость потока и — 29 м/с)

Кривые изнашивания различных материалов в потоке влажного абразива (t> = = 29 м/с, ос = 30°) тие СНГН на никелевой основе.

Клейсом при испытании на изнашивание образцов из стали СтЗ в зависимости от влажности абразива и угла атаки, приведены на рис.

Скачкообразное увеличение интенсивности изнашивания при малых добавках воды наблюдается и у коррозионно-стойких сталей (рис.

При исследовании влияния агрессивности среды на абразивное изнашивание применяли воду, вытяжки из торфа, а также слабые растворы уксусной и щавелевой кислот.

После 8,5 мес работы в наиболее изнашиваемых местах торфяного тракта износ образцов с наплавкой СНГН оказался в 5,1.

Приведены сведения об основных видах повреждений поверхностей трения: кавитации, эрозии, коррозии, фретгинг-коррозии, трещинообразовании, которые не являются в узком смысле слова видами изнашивания.

1) по влиянию 15-минутных перерывов на абразивное изнашивание материалов свидетельствуют, что по сравнению с беспрерывным потоком износ стали СтЗ увеличился на 24 %, стали 08Х17Т на 2.

3 %, в то время как износ стали 12Х18Н9Т, сплава СНГН и технического титана ВТ1-0 остался на прежнем уровне.

Объяснение полученных результатов, имеющих большое практическое значение, по нашему мнению, следует искать в процессе наводороживания поверхностей трения, происходящем при абразивном изнашивании,

170 АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Влияние мелких абразивных частиц на износ

Таким образом, многие исследования показывают, что частицы размером менее 5 мкм уменьшают износ и в процессе эксплуатации коагулируют.

Частицы размером более 5 мкм увеличивают износ.

Изнашивание в коррозионно-активных средах 171

Абразивное изнашивание в коррозионно-активных средах

В целях выявления закономерностей подобного вида изнашивания В.

24,2 * С учетом неплановых, плановых и капитальных затрат на износ.

Через каждые 20 мин определяли массовый износ образцов и степень их наводороживания методом анодного растворения.

АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Изменение скорости изнашивания стали в зависимости от времени трения при давлении, МПа:

7, на кривой 1 отсутствует минимум скорости изнашивания.

Кривая 5 характеризует износ стали при действии абразива без коррозионно-активной среды.

Износостойкость образцов при абразивном изнашивании в морской и пресной воде оказалась практически одинаковой.

С увеличением давления степень влияния среды в результате наводороживания уменьшается, и решающим фактором износостойкости стали при абразивном изнашивании становится твердость.

Изнашивание в коррозионно-активных средах

Влияние среды на износ незакаленной и закаленной (заштриховано) стали 45 в средах:

1 — 3 %-ный раствор уксусной кислоты; 2 — морская ; вода; 3 — пресная вода; 4 — растительный сок; & — 3 %-ный раствор едкого натра случаях связано с образованием и развитием несовершенств (дефектов) в деформируемом объеме, его наводорожи-вание должно оказывать одинаковое действие на износостойкость стали как при фрикционном качении, так и при полидеформационном процессе изнашивания материала абразивными частицами.

Износ регистрировали через 0,5 млн.

7) износ был в пределах 150.

В то же время при использовании нейтральных или слабокислых сред износ закаленных роликов выше.

АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ им,мг W i 1- .

Влияние среды на износ роликов из незакалсниой (а) и закаленной (б) стали 45 при работе без электродов и при катодной поляризации (заштриховано).

Изнашивание в коррозионно-активных средах 175 контур между электродом и роликом.

Таким образом, катодная поляризация стали путем введения в среду химически более активного электрода снижает наводорожи-вание и позволяет существенно повысить износостойкость стали при полидеформационном процессе изнашивания в присутствии слабокислой или нейтральной коррозионно-активной среды.

Глава У ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ,

ИЗНАШИВАНИЕ ВСЛЕДСТВИЕ ДЕФОРМАЦИИ, ________________ДИСПЕРГИРОВАНИЯ И ВЫКРАШИВАНИЯ

Окислительное изнашивание

Окислительное изнашивание происходит в том случае, когда на соприкасающихся поверхностях образуются пленки окислов, которые в процессе трения разрушаются и вновь образуются; продукты износа состоят из окислов.

, От других видов коррозионно-механиче-ского изнашивания оно отличается отсутствием агрессивной среды, протекает при нормальных и повышенных температурах при трении без смазочного материала или при недостаточном его количестве.

Поэтому одним из методов борьбы с окислительным изнашиванием является создание поверхностей трения с высокой твердостью.

Для окислительного изнашивания необходимо, чтобы промежуток времени между последовательными разрушениями пленки был достаточен для образования пленки относительно большой толщины.

Естественно, что в случае циклического разрушения окислов высокой твердости изнашивание будет носить характер абразивного.

Окислительному изнашиванию подвергаются калибры, детали шарнирно-болтовых соединений тяг и рычагов механизмов управления; шарнирно-болтовые соединения подвесных устройств машин, работающих без смазочного материала; металлические колеса фрикционных передач и чашки вариаторов, а также некоторые детали в парах трения качения.

Окислительное изнашивание калибров изучено А.

С интенсивным окислительным изнашиванием в подобных условиях приходится встречаться, например, в деталях крепления выхлопных коллекторов авиационных двигателей внутреннего сгорания (рис.

В ряде случаев интенсивность окислительного изнашивания можно уменьшить, сменив смазочный материал, понизив температуру узла.

Окислительное изнашивание изучено Б.

Изнашивание вследствие пластической деформации

Изнашивание вследствие пластической деформации

Силы трения на поверхности ведущих и ведомых зубьев (а) и схема образования впадины и хребта (б) (Рл —РП — линия зацепления \ износ металлов и наблюдается в зоне, непосредственно прилегающей к поверхности трения.

Из всех видов изнашивания наиболее подробно описано водородное изнашивание, которое установлено сравнительно недавно и еще недостаточно рассмотрено в технической литературе.

178 ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Существует мнение, что такая рябь способствует образованию устойчивой масляной пленки, вследствие чего увеличивается сопротивление изнашиванию при низких скоростях.

Изнашивание вследствие пластической деформации

При рассмотрении вопроса об экономическом значении борьбы с изнашиванием машин С.

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Разрушение заусенца несколько усиливает абразивное изнашивание цилиндров.

Изнашивание вследствие диспергирования

Интенсивность этого вида изнашивания невысока, а шероховатость поверхности деталей малая.

Изнашиванию вследствие диспергирования подвергаются хорошо смазываемые шарнирно-болтовые соединения, валики различных

Изнашивание в результате выкрашивания образуемых структур 131 агрегатов и сопряженные с ними подшипники, поршневые пальцы прицепных шатунов, пары трения топливной аппаратуры и др.

Износ его не выходит за пределы допуска, поверхность гладкая, без задиров, отсутствуют видимые следы переноса металла с сопряженной поверхности.

по вопросу снижения износа в технике, общее мнение свелось к тому, что управление изнашиванием является центральным звеном решения таких национальных проблем, как экономия энергии, сокращение расхода материалов, а также обеспечение надежности и безопасности механических систем.

При высокой частоте вращения и относительно большой длительности работы, когда суммарное число циклов исчисляется десятками миллионов, легко допустить накопление субмикроскопических дефектов даже при весьма низких напряжениях, что в совокупности с адсорбционно-расклинивающим эффектом приводит к износу поверхности при малой интенсивности изнашивания.

Изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур

182 ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ нита и мартенсита, цементита и феррита и из других сочетаний структур.

Продукты износа, попадая в зазоры между сопряженными деталями, могут вызывать интенсивное, доходящее до катастрофического, изнашивание.

Изнашивание в результате выкрашивания образуемых структур 183 а также под воздействием горячих газовых струй.

Образование и выкрашивание белого слоя в некоторых случаях является основным видом изнашивания бандажей железнодорожных колес.

И ЭРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

КОРРОЗИЯ, КАВИТАЦИОННОЕ И ЭРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Зона /// — кольцевой участок контактной поверхности со следами интенсивного изнашивания; уровень этого участка на 18.

Газовая коррозия, как и электрохимическая, не является видом изнашивания.

Коррозия может проявляться при кавитационном разрушении и фреттинг-коррозии, во многих случаях протекает параллельно с эрозией, всегда облегчает ее и сопровождает процесс трения, в особенности трения без смазочного материала, существенно влияя на износ рабочих поверхностей деталей.

КОРРОЗИЯ, НАВИГАЦИОННОЕ И ЭРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ Содержание водорода.

При работе подвижных деталей многих видов техники коррозионные процессы занимают большое место, особенно в процессе окислительного изнашивания и изнашивания при фреттинг-коррозии.

При таких видах изнашивания неизбежно произойдет наводороживание поверхности, образование микротрещин, резкое снижение сопротивления усталости и уменьшение сроков службы узлов трения.

Кавитационное изнашивание

Кавитационное изнашивание 189

Труднообтекаемая форма и неровности поверхностей, включая неровности, образовавшиеся по причине кавитационного изнашивания, служат причиной образования вихрей и отставания струй от стенок рабочих каналов, что способствует возникновению или усилению кавитации.

Предпосылки для наступления и протекания кавитационного изнашивания следующие.

190 КОРРОЗИЯ, КАВИТАЦИОННОЕ И ЭРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ ких миллионов образуемых навигационных пузырьков примерно один из 30 тыс.

Коррозионные явления играют существенную роль в процессе кавитационного изнашивания.

Скорость кавитационного изнашивания может быть в сотни и более раз выше скорости коррозионного разрушения поверхностного слоя.

Интенсивность кавитационного изнашивания зависит от температуры, свойств.

С увеличением поверхностного натяжения изнашивание происходит более интенсивно.

Введение в воду веществ, образующих и способствующих образованию эмульсий (масла и эмульгаторы), понижает поверхностное натяжение и снижает кави-тационное изнашивание.

По обе стороны от этой температуры наблюдается довольно резкое падение интенсивности изнашивания.

Кавитационное изнашивание '/ 32

Латунь благодаря своей вязкости стойка к кавитационному изнашиванию.

Для моделирования кавитационного изнашивания используют струеударный метод, состоящий в том, что используемые образцы ударяются о струю жидкости.

102 КОРРОЗИЯ, КАВИТАЦИОННОЕ И ЭРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Износ от кавитации наружной стенки гильзы может быть в 3—4 раза больше, чем износ внутренней поверхности от действия поршневых колес.

Эрозионное изнашивание

Эрозионному изнашиванию подвержены стальные и чугунные поршневые кольца авиационных двигателей (рис.

Эрозионное изнашивание начинается часто с микроцарапин, возникающих при схватывании поверхностей трения.

194 КОРРОЗИЯ, КАВИТАЦИОННОЕ И ЭРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ \ по окружности по числу лопастей гребного винта, на некотором расстоянии от кормового среза дейдвудной трубы.

Эрозионное изнашивание во многих случаях было бы слабее, если бы не было присутствия посторонних частиц в потоке.

Наилучшую сопротивляемость эрозионному изнашиванию в этом случае показали лопатки из аустенитных сталей.

Корро-зионно-эрозионное изнашивание представляет собой разновидность коррозионно-механического изнашивания.

Эрозионное изнашивание 195 водит к хрупкому разрушению.

О роли конструктивного фактора в стойкости гребных винтов против эрозионного изнашивания можно судить по тому факту, что на одних и тех же быстроходных кораблях с винтами из латуней марка материала и качество изготовления винтов одинаковы, винты неудачной конструкции выходили из строя после 40 ч службы, в то время как другие служили без ремонта до 10 лет.

При замене лопаток из алюминиевых сплавов на стальные эрозионное изнашивание кромок лопаток перестало иметь практическое значение.

Скорость эрозионного изнашивания зависит от свойств твердых частиц, их концентрации, скорости движения в потоке и степени агрессивности воды.

Ряд двигателей и узлов гидротурбинного оборудования установок на реках с большим размером твердого стока (наносов) иногда подвергается разрушению преимущественно от эрозионно-абразивного изнашивания при наличии незначительного коррозионного разъедания.

Острие иглы повреждается от кавитационного изнашивания.

196 КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Агрессивность среды вносит особенности в процесс эрозионного изнашивания, поэтому не все закономерности абразивного процесса справедливы для эрозионно-абразивного изнашивания.

Это же следует учитывать и при коррозионно-эрозионном изнашивании.

ИЗНАШИВАНИЕ В СОПРЯЖЕННЫХ ДЕТАЛЯХ МАШИН

Коррозия металла в той либо иной среде может происходить независимо от того, имеется трение или нет; совместное действие коррозии, нагружения и механического изнашивания усиливает интенсивность разрушения поверхностей деталей.

Коррозионно-механическое изнашивание цилиндропоршиевой группы двигателей внутреннего сгорания.

Коррознонно-механическое изнашивание 197 мерности температуры образуются анодные участки в областях с более высокой температурой.

Некоторого снижения интенсивности изнашивания можно достигнуть повышением температуры стенок за счет регулирования количества охлаждающей воды, но кардинальным решением является нейтрализация выпавших на стенки кислот с помощью щелочных добавок в смазочное масло.

198 КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ИЗНАШИВАНИЕ содержащем 2,5 % серы, смазочное масло дистиллатное, конечная температура охлаждающей воды 65 °С, цилиндр с хромовым покрытием, поршневые кольца чугунные.

Для выполнения программы были созданы координационные группы: 1) абразивное изнашивание; 2) вибрационное изнашивание; 3) подшипники и цилиндропоршневая группа; 4) эластогидро-динамика; 5) полужидкостная смазка; 6) техника измерений и методы испытаний; 7) подшипниковые материалы; 8) обработка поверхностей; 9) смазочные материалы двигателей внутреннего сгорания; 10) технологические операции; 11) поведение фрикционных систем; 12) дизельные машины.

Коррозионный фактор может стать составной частью процесса изнашивания двигателей внутреннего сгорания, независимо от рабочего процесса в них.

Испытания двигателя без регулирования температуры в системе охлаждения и такого же двигателя с термостатом показали, что износ деталей второго двигателя составлял 1/3.

На поверхностях трения зеркала цилиндров двигателей внутреннего сгорания может и не наблюдаться каких-либо специфических признаков коррозионно-механического изнашивания, поверхности трения могут иметь блеск и малую шероховатость,

Коррозионно-механическое изнашивание 199 руют под воздействием органических кислот, содержащихся в маслах или образующихся в них во время работы.

200 КОРРОЗИОН НО-МЕХАНИЧЕСКбЁ ИЗНАШИВАНИЕ

Изнашивание рубашек валов.

В России основы науки о трении и изнашивании были заложены в период организации Российской академии наук.

В дальнейшем разъединение облицовки приводит к интенсивному изнашиванию рабочей поверхности подшипника.

Изнашивание центробежных водяных насосов.

Об интенсивности изнашивания втулок можно судить по данным Н.

На центробежных насосах низкого давления при перекачке прудовой воды средний износ защитных втулок из серых перлитного и перлито-ферритного чугунов и из сталей Ст2 и СтЗ составлял 0,019.

работы в отдельных случаях давало максимальный износ 2,3 мм с каждой стороны.

При транспортировании жомовых вод на сахарных заводах средний износ втулок составлял уже 0,23.

Изнашивание деталей оборудования пищевой промышленности.

Особой разновидности коррозионно-механического изнашивания подвержены рабочие органы машин по переработке сырья, содержащего жирные кислоты.

Исследование деталей шнек-прессов, использовавшихся для получения из подсолнечных семян масла, показало, что рабочие поверхности деталей, соприкасающиеся только с мезгой и маслом, становятся полированными, хотя их износ значителен.

Изнашивание протекает в виде диспергирования.

Более интенсивное изнашивание мягкого металла может сопровождаться заметным износом твердого металла.

Изнашивание при схватывании

Изнашивание при схватывании 207 зования узлов схватывания интенсивность изнашивания будет мала.

Последствия такого схватывания следующие: может наблюдаться интенсивное изнашивание, например, в случае, когда бронзовая пленка отделяется от стальной детали, уносится из зоны трения и возникает вновь; при высокой скорости скольжения из-за большого тепловыделения, вызванного значительной силой трения между одноименными металлами, намазывание бронзы может закончиться заеданием; намазывание вызывает скачок силы трения, не влияя заметно на износ (например, намазывание полиамидов на стальной вал); намазывание является стадией предкатастрофического повреждения поверхностей трения; тончайший слой стали, намазанный на хромированную поверхность, схватывается со стальной поверхностью трения, и образуются вырывы хромового покрытия и изнашивание его наклепанными частицами хрома; затем происходит обратный перенос хрома на покрытие с образованием новых больших очагов схватывания; таким образом, возникает сложная цепь взаимоперекрывающихся явлений; намазывание резины на стальную или бронзовую шейку вала обращает как правило, пару трения во фрикционную пару с повреждением резиновой поверхности; ; образование тонкого слоя меди на стальной поверхности при ИП не приводит к износу сопряжения и повышению сил трения.

Первый обзор о развитии учения о трении и изнашивании в нашей стране был выполнен в 1947 г.

Катастрофическое изнашивание бронзовой втулки агрегата поршневого двигателя внутреннего сгорания вызвало намазывание тонкого слоя бронзы на стальной валик и привело к наволакиванию толстого слоя бронзы и заклиниванию валика во втулке (рис.

Здесь разрушение поверхности обязано водородному изнашиванию.

Натиры могут образовываться при любом виде изнашивания; вместе с тем они могут стать зонами повреждения от схватывания, если режим трения изменился в неблагоприятную сторону.

Возрастание скорости изнашивания зубчатых колес может служить одним из критериев заедания при непрерывном контроле.

Изнашивание чугунных цилиндровых втулок, поршневых колец и тронков поршней протекает в сложных условиях.

Верхние поршневые кольца подвергаются абразивному изнашиванию.

Задиры в узлах маШин 213 на разных участках могут подвергаться абразивному, абразивно-коррозионному изнашиванию или диспергированию.

Повышенные локальные давления, ухудшение условий смазывания, наличие дефектов конструктивного и технологического характера изменяют нормальный для данных пар режим трения и ускоряют изнашивание.

Большое количество продуктов износа усиливает абразивное изнашивание.

Рассмотрены следующие основные вопросы: развитие представлений о причинах и процессах изнашивания; исследование влияния шероховатости обработанной поверхности4 деталей машин на износ металлов; исследование абразивного изнашивания и изнашивания при схватывании; методы испытания на изнашивание; антифрикционные материалы и методы расчета деталей машин на износ.

При сборке внутренних звеньев искажается цилиндричность отверстия втулки, вследствие чего образуются задиры на валиках и у торцов втулок, ускоряющие изнашивание шарниров.

можно подразделить вопросы развития триботехники на следующие части, которые содержат самостоятельные этапы: 1) учение о трении и изнашивании деталей машин; 2) конструктивные решения вопросов трения и изнашивания; 3) технологические методы повышения износостойкости деталей; 4) эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности машин.

Учение о трении и изнашивании деталей.

Первые элементарные представления о трении л изнашивании исходили из чисто механической точки зрения, согласно которой механизм явлений заключается в том, что при скольжении неровности одной поверхности зацепляются за неровности сопряженной поверхности, что лриводит к срезанию и выламыванию неровностей.

218 ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ от окисления и снижает трение графитомедистый смазочный материал, разработанный Н.

Глава 1О ИЗНАШИВАНИЕ

Этому виду изнашивания подвержены не только углеродистые, но и коррозионно-стойкие стали в парах трения сталь—сталь (могут быть как одноименные, так и разноименные), сталь—олово или алюминий, сурьма, а также чугун—бакелит или хром и многие другие пары трения.

нашего столетия изнашивание представлялось как сочетание двух одновременно протекающих процессов — истирания и смятия.

220 ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ

Например, механической точке зрения противоречит часто наблюдаемое повышение интенсивности изнашивания при доведении поверхностей трения до очень

222 ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ возбуждаемой работающими механизмами и передаваемой через пол цеха, набор корпуса судна, фюзеляж самолета и т.

Имеются данные, что между скоростью изнашивания и нагрузкой существует прямая пропорциональная зависимость.

Эксперименты по трению и изнашиванию металлов, проведенные в 30-х гг.

Представляет интерес установить действие яаги воздуха на изнашивание при фреттинг-коррозии.

В сухом воздухе изнашивание намного интенсивнее, чем при лажном.

Это побудило ряд авторов считать химические процессы наиболее важными в кинетике изнашивания.

ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТ1-ИН1~-КйРрОЗИИ ~1SO „т -50 о 50 т

При наличии в сопряжении замкнутых контуров (например, в цилиндрических сопряжениях) это приводит к местному повышению давления, что способствует повышению интенсивности изнашивания и возникновению питтингов.

Внедрение твердых окислов олова и алюминия в мягкие металлы может значительно уменьшить их дальнейший износ.

Крупный размер частиц окислов способствует повышению интенсивности изнашивания.

Повышение частоты перемещений ускоряет изнашивание, но, начиная с некоторой частоты, снижается активность факторов, протекающих во времени (окислительные процессы, наклеп и др.

На основании анализа основных работ по трению и изнашиванию В.

), и рост скорости изнашивания уменьшается.

Как и при других видах изнашивания, нет универсальных средств борьбы с фреттинг-коррозией.

228 ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ упругости материала, то для борьбы с фреттинг-коррозией следует: а) уменьшить микросмещения; б) снизить силы трения; в) сосредоточить скольжение в промежуточной среде.

Кузнецов пришел к неутешительному выводу, что в области изучения изнашивания господствует почти чистый эмпиризм.

специалисты по износу считают, что износ можно изучить только эмпирически, путем проб, путем постановки таких экспериментов, условия которых близки к тем, которые встречаются на практике.

Усталостное изнашивание металлического антифрикционного слоя подшипников скольжения

При чтении литературы по износу получается такое впечатление, что в этой области принципиально не может быть никаких общих законов, а следовательно, не имеет смысла делать попытку вводить в эту область какие-либо теоретические представления, на основании которых можно заранее предсказать и вычислить износ».

Усталостное изнашивание антифрикционного слоя происходит в подшипниках, подвергавшихся длительному нагружению переменными по направлению и величине усилиями.

Кузнецов пишет, что задача научных исследований и заключается в том, чтобы раскрыть природу износа, выявить общие закономерности и уметь заранее предсказать износ в отдельных случаях.

Поэтому целесообразно доводить толщину антифрикционного слоя до оптимальной по соображениям лучшего сопротивления абразивному изнашиванию.

22______________________________ВВЕДЕНИЕ В ТРИБОТЕХНИКУ не потеряли своей актуальности при изучении механизма изнашивания твердых тел.

Образование трещин повышает износ поверхностей трения: острые кромки производят режущее действие, а вблизи кромок происходит выкрашивание материала.

КраТельского в нашей стране выполнена огромная работа по разработке расчета деталей на износ.

Тейбор в заключение критического обзора об износе [41 ] отмечает, что глубокие изменения физических и химических свойств скользящих поверхностей делают прогнозирование износа чрезвычайно затруднительным, и по этим причинам проблема расчета на износ'данной системы по свойствам материалов и рабочим условиям еще не будет решена в ближайшие годы.

Глубокие исследования по изнашиванию твердых тел с учетом среды были выполнены П.

Все это имеет большое значение для познания природы трения и изнашивания металлов.

Ребиндера и его учеников нашли широкий отклик во всем мире у специалистов не только по прочности материалов, но и по обработке материалов, трению и изнашиванию.

Этапы развития триботехники в СССР 23 и является настольной книгой специалистов по трению и изнашиванию.

Успехи в разработке физической стороны процесса трения, привлечение современных методов физического эксперимента к опытному изучению трения, подробное физико-химическое исследование природы поверхностных слоев твердого тела и накопленный большой экспериментальный материал позволили глубже познать механизм трения и изнашивания.

Пластмассовые детали при контактных нагрузках могут подвергаться изнашиванию и контактной усталости.

ДЕТАЛЕЙ С ТРЕНИЕМ И ИЗНАШИВАНИЕМ

Если изнашивание протекает в виде диспергирования, то оно не создает условий для снижения сопротивления усталости.

Абразивное изнашивание может увеличить шероховатость поверхности.

Изнашивание, приводящее к уменьшению линейных размеров с образованием уступов, создает значительный геометрический концентратор напряжений.

Точно так же разрушение является завершающим этапом изнашивания.

Вырывы материала, налипание и структурные преобразования, образующие геометрические и структурные концентраторы напряжения, — таковы в общем причины падения циклической прочности при изнашивании при заедании.

В целом это направление именуется как молекулярно-мехадическая теория трения и изнашивания, цель которой дать инженерный расчет на трение и износ.

Связь скорости изнашивания с сопротивлением усталости деталей бывает довольно сложной.

Более интенсивное изнашивание при фреттинг-коррозии на части поверхности контакта деталей может вызвать эксцентричность в приложении осевой нагрузки.

Тем не менее молекулярно-механическая теория трения и изнашивания наиболее полно отражает физическую картину изнашивания в режимах трения при граничной смазке и без смазочного материала.

Износ вращающейся поверхности по-прежнему будет осесимметричным, так как любая точка круговой траектории за один оборот подвергается воздействию давлений в одинаковой последовательности.

При любой эпюре давлений рабочая поверхность вала будет изнашиваться равномерно по окружности, а износ подшипника будет односторонним (рис.

2, а) вал контактирует с поверхностью подшипника только на площадках вблизи точек А и В, откуда начинается осесимметричный износ вала и местный износ подшипника.

Если бочкообразность мала и контакт происходит по всей длине шейки при большей деформации посередине, то изнашивание протекает по всей длине, но с большей интенсивностью посередине.

Типей, определить механизм, вызвавший соответствующий износ.

Износ подшипника в этом месте незначителен и возможен лишь при недостаточной вязкости масла или больших нагрузках, действующих в начале работы.

Абразивное изнашивание подшипника вызывает появление на поверхностях трения рисок.

Износы велики и могут в 30 раз превосходить коррозионный износ.

)' то изнашивание протекает ненормально — с повреждаемостью поверхности детали.

7, б), поверхность подвергается местному изнашиванию; угловая протяженность этого участка определяется углом между касательными к диаграмме, проведенными из полюса.

После заполнения таблицы подводят итог под каждым делением, который и откладывают в некотором масштабе от окружности цапфы или подшипника; соединив концы отрезков, получают диаграмму износа в предположении, что износ прямо пропорционален удельной нагрузке.

Перевод узлов трения в режим структурной приспособляемости может снизить износ узла трения и тем самым повысить его долговечность.

Частично происходит их внедрение в баббитовый слой вкладыша, в результате усиливается абразивное изнашивание шейки.

Износ направляющих станин этой подгруппы по длине неравномерен по различным причинам.

В главных судовых поршневых машинах, которые бывают только вертикального исполнения, наибольший износ приходится на среднюю часть, т.

У параллелей горизонтальных поршневых машин наблюдается наибольший износ в одной из крайних точек ползуна или равномерный износ по всей длине хода, что объясняется наличием или отсутствием контрштоков у поршней, работой параллелей как балки в зависимости от числа опор и другими причинами.

Если суппорт свешивается с направляющих по обе стороны, то в смысле условий изнашивания станина и суппорт леняются местами.

Износ направляющих станины более равномерен при свешивании суппорта.

Распределение износа по длине хода поршня зависит от того, какой фактор (давление на стенку или скорость) является превалирующим в данных условиях изнашивания.

Поэтому в четырехтактных двигателях и двухтактных с прямоточной продувкой зона наибольшего износа цилиндров находится против газоуплотнитель-ных колец в положении поршня в ВМТ, а наибольший износ -— против верхнего кольца.

Наибольший диаметральный износ иногда может сместиться несколько вниз от крайнего верхнего положения первого кольца; это произойдет, если кольцо при заедании в канавке или по другим причинам не выполняет функций уплотнения, и закольцевсе пространство второго кольца рказывается под наибольшим давлением газов.

прилегает к цилиндру; наименьшим считают диаметральный износ в плоскости оси коленчатого вала.

Только в нижней части цилиндра, где износ невелик, более существенной может оказаться роль трения поршня.

Бочкообразный износ цилиндров наблюдается в автотракторных двигателях при работе на загрязненном масле, когда абразивные частицы забрасываются на зеркало цилиндра, и в крупных судовых дизелях при недостаточном количестве смазочного материала вследствие конструктивных недоработок смазочной системы.

Наибольший износ отмечается на перемычках выпускных окон.

Частицы нагара и продукты износа при восходящем ходе поршня с перемычек попадают на втулку, в результате износ во всех поясах над окнами, за исключением самого верхнего, больше в плоскости вращения шатуна.

Верхний пояс только в 51 % случаев имел больший износ по этому диаметру.

Износ боковой поверхности зубьев с увеличенной глубиной фланка: / — теоретический контур; 2 — контур изношенной боковой поверхности

16 показан профиль зуба с увеличенной глубиной фланка, искаженный в результате изнашивания.

В коробках передач с передвижными блоками шестерен наблюдается усиленное изнашивание с заметным утонением зуба со стороны входа в зацепление.

Износ сосредоточивается на участках с неблагоприятными условиями смазывания.

Она резко снижала износ пары трения и уменьшала силу трения примерно в 10 раз.

Основные факторы, определяющие износ, следующие: 1) пластические деформации, приводящие к наклепу поверхностей и разрушению микронеровностей; 2) окислительные процессы; образующиеся при трении окисные пленки хотя и препятствуют схватыванию и глубинному вырыванию, хрупкими быстро разрушаются; 3) внедрение отдельных участков поверхности одной детали в сопряженную поверхность другой, что при скольжении вызывает образование неровностей поверхностей и при многократном воздействии их разрушение; 4) адгезионное схватывание, приводящее к переносу материала одной детали на другую и усилению изнашивания; 5) на-водороживание поверхностей трения деталей, что ускоряет изнашивание деталей в зависимости от условий работы пары более чем на порядок.

В течение длительного времени главным направлением борьбы с изнашиванием и уменьшением силы трения было повышение твердости поверхности трения деталей машин.

В промышленности было разработано много методов повышения твердости деталей, работающих в условиях изнашивания и трения: цементирование, азотирование, хромирование, цианирование, поверхностная закалка, наплавка твердыми материалами и др.

В результате неизбежных перекосов деталей при эксплуатации увеличивается возможность их заедания или роста интенсивности изнашивания.

Основными особенностями являются диффузионно-вакансионный механизм сдвига (внутреннее трение сервовитной пленки), структура сервовитной пленки, отсутствие при трении многократных ударов неровностей поверхностей — трение непрерывное и протекает на пластичных площадках контакта, многофакторность защиты от изнашивания.

Кроме указанных трех ведущих научных школ по триботехнике, в последнее время сформировались новые научные направления: расчет деталей на износ — МВТУ им.

Про-ников); изнашивание и трение металлов в углеводородных жидкостях — Киевский институт инженеров гражданской авиации (А.

При температуре более 65 °С повышается выделение водорода, и режим ИП переходит в водородное изнашивание.

Чичинадзе); абразивное изнашивание в условиях удара — Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им.

Прейс); физические процессы при абразивном изнашивании —-Сибирский физико-технический институт им.

В результате участки фактического контакта испытывают весьма высокие напряжения, что приводит к их взаимному внедрению, пластической деформации и, следовательно, к интенсификации изнашивания.

При граничной смазке взаимодействие неровностей поверхностей вызывает усталостное изнашивание.

Водородное изнашивание [17] по масштабам проявления занимает одно из первых мест среди всех видов изнашивания.

Водородное изнашивание, как правило, сопровождает коррозионно-механическое и абразивное изнашивание.

Поскольку изучение водородного изнашивания только началось, методы защиты от него для многих деталей еще не разработаны, и пока наиболее эффективной защитой является ИП.

Частыми причинами выхода из строя опор качения являются усталостное выкрашивание дорожек и тел качения, заклинивание и разрыв сепараторов, абразивный износ.

288 ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС ПРИ ТРЕНИИ шой срок службы подшипника вследствие быстрого изнашивания покрытий.

ИП в условиях абразивного изнашивания.

Сущность абразивного изнашивания описана в гл.

Применение ИП в узлах трения нефтебурового оборудования, где абразивный износ является главной причиной выхода из строя деталей трения, подтвердило такое предположение (работы выполнены А.

По этому понятию сопротивление изнашиванию следует оценивать не только скоростью изнашивания детали, но и интенсивностью снижения работоспособности А по мере нарастания износа W детали в течение времени т.

В конструктивные факторы входит и расчет деталей на износ, методика которого наиболее полно разработана А.

Прониковым [33], В качестве исходной физической закономерности (подобно закону Гука в прочности) им принят закон изнашивания, который связывает изнашивание с рядом параметров, включая фактор времени, и относится к материалам двух сопряженных поверхностей.

Износ сопряжения характеризуется одним параметром v^2 — величиной относительного сближения изнашиваемых деталей 1 и 2 в направлении, перпендикулярном к поверхности трения.

Все виды сопряжений с точки зрения условий изнашивания А.

Средний суммарный износ пары трения за 500 м пути составил 0,01 мм, а коэффициент трения 0,082.

Он разработал типовые расчеты этих групп деталей на износ.

Износ узлов гидравлической разгрузки (диск и подушка) многоступенчатых секционных центробежных насосов составляет 3.

28 ВВЕДЕНИЕ 'В ТРИБОТЕХНИКУ ющим показателям надежности; применение процессов упрочняющей обработки для получения требуемого качества рабочих поверхностей деталей машин с высоким сопротивлением изнашиванию и поломкам в различных условиях эксплуатации.

Износ составляет 0,02.

Интенсивность изнашивания / и коэффициент трения / при испытании на изнашивание чугунов в паре со сталью при смазывании глицерином (скорость скольжения 0,55 м/с, давление 15 МПа) имели следующие значения:

Углерод и марганец в составе серого медистого чугуна на характеристики трения и изнашивания оказывают положительное влияние, а кремний препятствует реализации ИП.

Наличие в структуре феррита резко снижает нагрузочную способность, а структурно свободный цементит и ледебурит ухудшают прирабатываемость, обрабатываемость деталей резанием и вызывают усиленное изнашивание стального контртела.

Зиновьева к разработке протекторного метода подавления изнашивания.

Давление, при котором износ металла равен износу вставок, определяется точкой пересечения кривых на рис.

Создание сервовитного слоя при смазывании водой происходит постепенно и сопровождается увеличением площади контакта и снижением интенсивности изнашивания.

Увеличение интенсивности изнашивания после прекращения подачи воды в зону трения: / — в зону подается води; // — подача воды прекращена

Затем износ начал быстро увеличиваться, и интенсивность изнашивания возросла более чем в 10 раз.

На других режимах износ был (особенно в парах трения сталь—бронза при смазочном материале с твердым наполнителем СиаО.

Организация борьбы с трением и изнашиванием в машинах 29 месте, рациональным использованием в соответсвии с назначением, квалификацией обслуживающего персонала, постановкой ухода за машинами и технического надзора за ними, организацией смазочного хозяйства.

Организация борьбы с трением и изнашиванием в машинах в Советском Союзе

Однако механизм взаимодействия перекачиваемой насосом среды и полиуретана в данном случае чрезвычайно сложен и не может быть объяснен только механической теорией изнашивания.

По-видимому, это сложный трибохимический процесс, который требует глубокого химического и структурного анализа с позиций трибомеханического понимания механизма изнашивания.

При президиуме АН СССР имеется научный совет по трению и смазкам, который координирует исследования и объединяет усилия различных специалистов как в создании научной теории трения и изнашивания, так и в части разработки прикладных вопросов триботехники.

В соответствии с этим уравнением ионы водорода, присутствующие в электролите (смазочной среде пары трения), восстанавливаясь до атомов, диффундируют в глубь металла, вызывая износ.

ИП будет защищать трущуюся поверхность от водородного изнашивания, создавая на ней медную пленку.

Исследования показали, что реализация эффекта ИП позволяет сделать процесс восстановления ионов меди доминирующим в зоне фрикционного контакта пары трения и свести, таким образом, износ поверхностей к минимуму.

При работе пары трения сталь 14Х17Н2 по стали 12Х18Н10Т при давлении р = 0,2 МПа и скорости скольжения v = 3,2 м/с с металлоплакирующим смазочным материалом износ подвижного кольца отсутствовал, а интенсивность изнашивания неподвижного кольца была в 10 раз ниже, чем при других режимах (р и У), когда происходило наводороживание, приводившее к поверхностному разрушению трущихся деталей.

Остановимся на следующих важных инженерно-технических проблемах триботехники, которые, по нашему мнению, являются наиболее актуальными: 1) создание «безызносных» узлов трения; 2) защита деталей машин от водородного изнашивания; 3) разработка финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО) трущихся деталей; 4) создание и производство принципиально новых автоматизированных смазочных систем для машин и оборудования; 5) подготовка инженерных кадров по триботехнике; 6) разработка новой теории трения и безызносности на основе термодинамики неравновесных процессов и законов физики и химии.

3 Износ, г

Исследования показали, что максимальный износ пары резина—металл наблюдался в воде.

До последнего времени генеральным направлением по борьбе с изнашиванием в машиностроении было повышение.

Основными видами изнашивания трущихся деталей являются: абразивы, схватывание и изнашивание вследствие пластической деформации.

Новые методы формирования рабочих поверхностей деталей, работающих на износ, могут быть применены для шатунно-поршневой группы, червячных передач и др.

При этом коэффициент трения и износ могут понижаться, хотя на поверхностях трения визуально и оптическими методами защитного слоя металла не обнаруживается.

В результате на участках фактического контакта создаются громадные давления, что приводит к интенсивному изнашиванию поверхностей трения.

Знания вопросов теории трения и изнашивания в машинах оказываются недостаточными, требуется изучение специальных разделов физикохимии, трибохимии, трибофизики, механохимии и др.

Поляковым, не вытекают из ранее имевшихся представлений о трении и изнашивании.

При высоких тепловых нагрузках кольца, например, в автомобильных двигателях, где значительную роль играет коррозионное изнашивание цилиндропоршневой группы, цилиндры и поршневые кольца изготовляют из легированного чугуна.

Нерезит обладает высоким сопротивлением коррозионному изнашиванию, хорошо обрабатывается резцом.

Недостатком такой конструкции цилиндра является образование при эксплуатации ступеньки между основным цилиндром и нерезитовой вставкой вследствие разной износостойкости их материалов, что вызывает повышенный износ поршневых колец.

Применение того или иного смазочного материала в узле трения может повлечь необходимость замены материала по крайней мере одной из трущихся деталей, что связано с изменением вида изнашивания и, как следствие, с иным расположением пар трения по износостойкости.

Ее используют для деталей, подвергающихся изнашиванию при больших давлениях и ударных нагрузках.

По данным лабораторных испытаний, в условиях абразивного изнашивания эта сталь не имеет преимуществ перед средне-углеродистой сталью.

Этому можно дать различное толкование: 1) в стали Гатфильда под нагрузкой повышается предел текучести, что сопровождается значительно меньшим повышением сопротивления разрушению при абразивном изнашивании; 2) процесс упрочнения (наклепа) под нагрузкой, обусловленный наличием абразивных частиц, протекает медленнее, чем процесс изнашивания.

При такой накатке износ цилиндра и поршневых колец оказывается минимальным, а расход смазочного материала не повышается по сравнению с его расходом при ненакатанном цилиндре.

Они подавляют изнашивание, снижают сопротивление сдвигу и обладают свойством самоорганизации, а иногда и способностью к обратной связи с возбуждающей причиной.

Почти каждая из систем имеет глубокое содержание; например, система защиты от водородного изнашивания представляет собой целое трибологическое направление, а диффузионно-вакансионный механизм снижения сопротивления сдвигу представляет собой новую физическую проблему трения, обусловливающую безызносность [31, 37].

У валов при правильно назначенных посадках отсутствует износ шеек, что исключает необходимость ремонта последних.

При правильной конструкции и качественном исполнении подшипникового узла и при удовлетворительных условиях эксплуатации подшипники качения выходят из строя главным образом вследствие выкрашивания тел и поверхностей качения колец, которое является завершением процесса изнашивания.

По сравнению с обычными резинометаллические шарниры обладают следующими преимуществами: отсутствует изнашивание от внешнего трения, что исключает абразивное изнашивание деталей; отпадает необходимость в смазывании и установке уплотняющих устройств; упрощается уход; шарниры имеют меньшую массу; в узлах подвески амортизируются удары, что способствует бесшумности хода; в упругих карданных шарнирах помимо смягчения ударов при резком увеличении крутящего момента происходит гашение вибраций и демпфирование крутильных колебаний.

3 мес из-за повышенного абразивного изнашивания.

Износ пальца и вкладышей уменьшается, а по поверхности пальца он распределяется равномерно.

При износе рабочей^поверх-ности шарнира деталь 7 перемещается внутри крышки, указывая износ.

В алюминиево-железисто-никелевой бронзе при 4 % железа и 4 % никеля увеличение содержания алюминия с 10 до И % резко снижает сопротивление изнашиванию пары бронза—сталь.

Опыт показал, что шестерня из заготовки, отлитой в форму'при температуре 20 °С, уже через несколько тысяч оборотов имела значительный износ зубьев, а шестерня, при изготовлении которой литьевая форма была нагрета до 60 °С, выдержала несколько миллионов оборотов без заметных следов износа.

Износ в процессе приработки можно снизить, если деталь изготовить из медленно охлажденной заготовки путем механической обработки при минимальных усилиях резания.

Проблема водородного изнашивания.

Важной задачей триботехники является разработка методов борьбы с водородным изнашиванием.

Водородное изнашивание характеризуется рядом процессов в узлах трения машин: интенсивным выделением водорода в результате трибодеструк-ции водородсодержащих материалов, ускоряемым механохимическим действием; диффузией водорода в деформируемый слой стали; скорость диффузии определяется градиентами температур и напряжений, что создает эффект накапливания водорода в процессе трения; особым видом разрушения, связанным с одновременным появлением большого числа «зародышей» трещин по всей зоне деформирования, и упомянутым эффектом накапливания водорода.

Водородное изнашивание не имеет общих черт с водородной хрупкостью стали ни по источникам навородороживания, ни по

Для водородного изнашивания характерны высокая локальная концентрация водорода в поверхностном слое стали, возникающая вследствие больших градиентов температуры и напряжений при трении, которые обусловливают явление накапливания и особый характер роста трещин, приводящий к сплошному разрушению слоя.

Водородное изнашивание вносит новые представления о механизме хрупкого разрушения.

Защита от водородного изнашивания имеет особое значение для следующих отраслей: авиационной техники (узлы трения топливных насосов, а также тормозные колодки и барабаны колес выходят из строя в результате водородного изнашивания); железнодорожного транспорта (повышение скоростей поездов связано с созданием более эффективных тормозов); попытка использования пластмассовых тормозных колодок желаемых результатов не дала вседствие усиленного водородного изнашивания бандажей колес; автомобильного транспорта (водородное изнашивание резко снижает срок службы тормозных накладок, тормозных барабанов и дисков сцепления, а также лопаток бензиновых насосов и других деталей агрегатов автомобилей); морского флота (водородному изнашиванию подвергаются узлы трения, смазываемые водой, например, гребные валы судов и др.

); деревообрабатывающей промышленности (водородное изнашивание деревообрабатывающего инструмента и рабочих органов машин сдерживает рост производительности труда в отрасли); техники Севера (одной из причин быстрого изнашивания машин, работающих на Севере, является охрупчивающее действие водорода, который при низких температурах не рассасывается в поверхностных слоях, а концентрируется между зоной трения и объемом материала трущейся детали вследствие значительного перепада температур); техники будущего (в новых машинах расширяется применение титана и его сплавов; при трении эти материалы, обладая низкими антифрикционными свойствами, весьма сильно поглощают водород и подвергаются водородному изнашиванию).

При ведущейся в США широкой работе по созданию двигателей для автомобилей и самолетов на водородном топливе исследователи должны заранее принять меры защиты деталей от водородного изнашивания.

Проблема водородного изнашивания имеет комплексный межотраслевой характер и поэтому требует привлечения к ее решению ученых различных специальностей (металловедов, физиков, химиков, специалистов по триботехнике) и должна выполняться по единому плану.

Интенсивность изнашивания сульфидированной поверхности во время приработки выше, чем несульфидированной, однако, начиная с некоторого момента, она не будет превосходить интенсивности изнашивания несульфидированной поверхности.

Для широко распространенных сочленений выявлены оптимальные значения параметра шероховатости, при которых износ деталей минимален.

Шадричева, массовым микрометрированием деталей автомобилей, поступающих в капитальный ремонт, установлено, что в среднем износ деталей не превышает 0,1.

Установлено, что от финишной обработки деталей зависит не только первоначальный (приработоч-ный) износ, но и установившийся износ, т.

В последние годы разработаны новые технологические процессы финишной обработки деталей, которые позволяют снизить при-работочный износ деталей и повысить антифрикционные свойства сочленения (улучшить смазку деталей, снизить коэффициент трения).

Эти частицы в процессе работы вымываются маслом и вызывают повышенный износ деталей.

Трение является самоорганизующимся процессом, при котором с определенной последовательностью и весьма «разумно» протекают явления, направленные на разрушение поверхности или же, наоборот, на создание целой серии систем, снижающих износ и трение.

Вода в масле или топливе — одна из основных причин водородного изнашивания деталей.

Во время обкатки должны быть реализованы два процесса: 1) износ поверхностей на вершинах волн шероховатости и на участках, где исходные технологические неточности, дефекты монтажного происхождения, силовые и тепловые деформации препятствуют распространению пятна контакта до проектного; 2) ликвидация исходной шероховатости поверхности и формирование новой, с определенными параметрами и направленностью, характерными для каждой поверхности трения при работе машины на эксплуатационном режиме наибольшей длительности.

Сегодня с трением связана одна из самых острых проблем современности — износ машин и механизмов.

Критерии оценки окончания приработки: переход на прямолинейный участок кривой изнашивания (можно установить по содержанию железа в масле); достижение минимума мощности, потребной на холостой ход машины; стабилизация момента трения и температуры; достижение наибольшей эффективной мощности двигателя при заданной скорости; достижение определенной степени прилегания контактирующих поверхностей.

Сильное загрязнение этого слоя усиливает изнашивание деталей и затрудняет смену смазочного материала.

Влияние условий эксплуатации и режима работы машин на износ их деталей

Так, применение для шлифовальных работ станков, предназначенных для нарезания точных резьб, сопряжено с абразивным изнашиванием узлов трения и быстрой потерей станком точности.

Влияние условий эксплуатации на износ 375 ее загрузки способствует неравномерному изнашиванию деталей.

Пусковой период машины связан с повышенной интенсивностью изнашивания, зависящей от длительности бездействия машины перед пуском, от температуры деталей и свойств смазочного материала.

Бу-рышкина, на двухцилиндровом дизеле средний износ цилиндровых втулок и поршневых колец за каждый пуск при нормальной температуре с помощью сжатого воздуха соответствует износу за 3.

с использованием метода меченых атомов показали, что за пуск карбюраторного двигателя при температуре воды и масла 50 °С износ не обнаруживается, при 15 °С он эквивалентен износу за 1 ч нормальной работы, при О °С — 4.

5 ч работы, при —27,8°С — 8 ч работы, а при наружной температуре —-30 °С износ эквивалентен 40.

Значительный износ при пуске двигателя обусловлен рядом причин.

Повышенный износ деталей ходовой части транспортных машин происходит и в период их остановки.

Согласно техническому критерию предельному значению износа соответствует: начало резкого возрастания интенсивности изнашивания; предельно допустимое снижение прочности изнашиваемой детали вследствие изменения ее размеров; выходящее за пределы допустимого влияние износа рабочего органа или деталей сопряжения на работоспособность других деталей; самовыключение механизма из работы.

В отдельных случаях значительный износ может привести к нарушению кинематического взаимодействия деталей и в результате — к полному прекращению работы механизма, как, например, при износе храпового механизма или деталей магнитной системы контактора.

Основанием для функционального критерия служит изменение по мере изнашивания функций, выполняемых узлом или машиной.

Как было установлено из рассмотрения технического критерия, форсированное изнашивание элемента или сопряжения в конце его службы не всегда является единственным основанием для заключения о их непригодности к дальнейшей работе; выбраковка

Плунжерную пару бракуют при установившемся изнашивании даже невысокой интенсивности, когда утечки превышают установленный предел или нарушается четкость отсечки жидкости.

Предельный износ по функциональному критерию соответствует предельно допустимому отклонению качества работы от нормы.

Износ детали или сопряженной пары нередко характеризуется несколькими показателями.

Установлено, что на суглинистых почвах контур лемеха изменяется более интенсивно, чем износ по толщине.

Учитывая, что при длительной эксплуатации начальный износ составляет обычно небольшую часть полного износа, можно скорость изнашивания определить как частное от деления полного износа на время работы машины, включая и обкатку.

Уменьшая промежутки между обмерами, но оставляя их все же достаточно длительными, можно получить представление о скорости или интенсивности изнашивания при различных наработках.

Попытку использования теории подобия для явления изнашивания применительно к деталям мотокатков сделал К.

Триботехника — наука о трении, смазке и изнашивании машин в настоящее время находится в начале нового этапа развития.

Процессы в зоне контакта при водородном изнашивании

Схема этапов водородного изнашивания

необходимо разрабатывать адаптированные смазочные системы, предупреждающие износ трущихся деталей машин и снижающие потери на трение.

Однако некоторые разделы триботехники могут быть, по нашему мнению, отнесены к синергетике: это ИП при трении и водородное изнашивание.

Синергетический подход к изучению ИП и водородного изнашивания дает возможность глубже проникнуть в механизм явлений, что облегчит разработку новых эффективных методов борьбы с изнашиванием машин и оборудования.

Так, из последовательных этапов проявления водородного изнашивания (рис.

Водородное изнашивание и ИП при трении, подробно рассмотренные в нашей книге, это два совершенно противоположных явления.

Все процессы, протекающие при водородном изнашивании, направлены на то, чтобы разрушить поверхностный слой, усилить интенсивность изнашивания, облегчить процесс диспергирования.

Физические механизмы как водородного изнашивания, так и ИП сложны.

Изучение водородного изнашивания и ИП находится еще в начальной стадии, поэтому как в теоретическом плане, так и в плане разработки и реализации в промышленности новых методов борьбы с изнашиванием машин и оборудования на основе этих явлений

Исходя из развитых представлений о водородном изнашивании, имеющегося научно-исследовательского задела и потребностей производства, можно рекомендовать следующие направления работ: разработка приборов и методов исследования водородного изнашивания деталей машин; изучение процессов наводороживания металлов при трении с фрикционными пластмассами для оценки количественных характеристик перераспределения водорода в поверхностных слоях, изучения свойств наводороженного металла при трении, влияния режимов трения на наводороживание с широким использованием новейших методов исследования; исследования наводороживания наиболее изнашиваемых деталей машин и оборудования в процессе эксплуатации и оценка вклада в снижение их износостойкости как биографического, так и образуемого при трении водорода в целях разработки требований к качеству материалов, смазочным материалам и специальным жидкостям, применяемым в узлах трения; исследования влияния электрического и магнитного полей на процессы наводороживания при трении для определения количественных характеристик процессов и разработки новых путей борьбы с водородным изнашиванием; изучение физико-химических процессов, происходящих в различных парах трения при водородном изнашивании, и установление характеристик реакционной способности поверхностей при различных режимах работы; изучение газовыделения при трении в вакууме различных пар трения и исследование влияния деформаций на диффузионные перемещения водорода при трении; исследования в области подавления водородного изнашивания пары трения металл—древесина в целях повышения нагрузочной способности и расширения областей использования материалов на основе древесины в узлах трения машин и оборудования;.

, разработка научных основ и методов подавления водородного изнашивания в узлах трения, смазываемых водой, при высоких давлениях и скоростях скольжения; ;:.

разработка методов подавления водородного изнашивания в парах трения сталь—титановые сплавы в целях, повышения антифрикционных характеристик таких пар и расширения областей их применения в узлах трения; разработка методов оценки наводороживаемости тормозных устройств в условиях стендовых и эксплуатационных испытаний; изучение газонасыщения титановых сплавов при различных условиях расклинивающегося действия образующихся гидридов титана, микроструктуры и свойств поверхностных слоев при водородном изнашивании титановых сплавов;

386 ТРИБОТЕХНИКА НА ПУТИ В XXI ВЕК реализация в промышленности (особенно в автомобильной промышленности и железнодорожном транспорте) ранее разработанных рецептов фрикционных полимеров, не подвергающихся водородному изнашиванию и обладающих более высокой износостойкостью по сравнению с применяемыми; изучение общих закономерностей водородного изнашивания и выявление областей его проявления, а также создание научных основ борьбы с ним; разработка стандартных методов оценки наводороживаемости материалов при трении и методов испытаний на износостойкость при водородном изнашивании; исследования наводороживания стальных деталей при технологических операциях (механическая, термическая и химикотерми-ческая обработка) и оценка влияния технологического водорода на долговечность трущихся деталей; разработка методов борьбы с технологическим водородом; изучение действия водорода при абразивном изнашивании в условиях коррозионно-активных сред и повышенной влажности, фрет-тинг-коррозии, контактной усталости, коррозионно-механического изнашивания, кавитации и эрозии; разработка средств защиты от водородного изнашивания слабо-гочных электрических контактов и перевод их в режим ИП; разработка методов подавления водородного изнашивания деталей автомобилей, рабочих органов сельскохозяйственных машин, авиационной техники, нефтехимического оборудования, грунтовых насосов, железнодорожного транспорта и других машин и оборудования, металлорежущего и деревообрабатывающего инструмента, инструмента по обработке меховых изделий и внедрение их на заводах промышленности.

Первый этап — определение ответственных трущихся деталей и рабочих органов машины и оборудования, подверженных водородному изнашиванию, составление альбома деталей и исследование физико-химических свойств их поверхностей.

Второй этап включает изучение закономерностей водородного изнашивания деталей и рабочих органов машин и разработку методов защиты от него.

Третий этап — определение эффективности разработанных методов защиты от водородного изнашивания в стендовых и эксплуатационных* условиях.

Другими важнейшими направлениями изучения триботехники являются: исследования и разработка новых способов смазывания узлов трения (например, редукторов) путем использования магнитных порошков, содержащих твердые смазочные материалы (молибденит), и определение области рационального использования метода; исследования эффекта аномального низкого трения в направлении формирования и стабилизации сильно ориентированных структур, радиационно-химического модифицирования эластомеров, керамических и других материалов в целях улучшения их антифрикционных характеристик; исследования механизма разрушения поверхностных слоев при абразивном изнашивании в условиях коррозионного воздействия внешней среды, фреттинг-коррозии, коррозионно-механического изнашивания, кавитации и эрозии, диспергирования, схватывания, циклической контактной нагрузки; разработка методов снижения указанных видов изнашивания и повреждения поверхностей трения;

Методика и средства испытаний развитие теоретических основ газовой смазки, методов расчета конструкций газовых опор и их оптимизация с учетом нестационарности движения трущихся деталей; разработка методики ускоренных испытаний подвижных сочленений на износостойкость при абразивном изнашивании, фреттинг-коррозии, коррозионно-механическом изнашивании, диспергировании, кавитации и эрозии и на контактную прочность в условиях воздействия коррозионно-активных сред и поверхностно-активных веществ; исследования по определению областей целесообразного использования и выявлению оптимальных технологических процессов создания фрикционных и антифрикционных покрытий, газопламенным вакуумно-ионным, плазменным и детонационным способами; разработка новых антифрикционных материалов (подобных «скользким» резинам) на основе эффекта аномально низкого трения; разработка мероприятий по повышению долговечности узлов трения счетно-решающих машин, роботов, манипуляторов и др.

Часто при испытаниях на износ не соблюдают условие равенства отношений площадей трения*образцов и площадей трения реальных деталей.

Приборы для этих целей должны отвечать следующим основным требованиям; одновременная регистрация и запись основных параметров пары трения, момента (силы) трения и температуры образцов и рабочей среды; регистрация изменения характеристик рабочей среды в процессе трения; применение испытуемых образцов с малыми поверхностями трения, что позволит непрерывно регистрировать суммарный износ пары трения в широком диапазоне нагрузок и скоростей скольжения при одновременной записи пленкообразования в контакте; применение рабочих камер, позволяющих испытание образцов в газовых и жидких средах, а также в их смесях.

Применение этого устройства при испытаниях материалов на трение и изнашивание, а также при изучении пленкообразования в процессе трения при ИП показало высокую надежность устройства в работе и достоверность результатов исследований, проведенных с его использованием.

В последние годы в мировой практике имеется тенденция к расширению стендовых испытаний на износ.

Исследование электрических, магнитных и вибрационных явлений при изнашивании

Одновременно публиковались результаты исследований, которые свидетельствовали, что роль электрических явлений, например при изнашивании режущего инструмента, очень мала, и они практически не могут быть использованы для повышения износостойкости режущего инструмента.

Этим явлениям противопоставляются' такие мощные факторы, влияющие на износ, как пластические деформации, окисление поверхности, тепловые явления, которые якобы сводят на нет роль электричества.

Однако последние исследования процесса водородного изнашивания, выполненные В.

Вследствие этих явлений могут возникнуть процессы разрушения молекул, в частности воды, и образования кислорода и водорода, а отсюда и все последствия водородного изнашивания.

Именно в нелинейности кроются многие до сего времени еще не известные процессы трения и изнашивания, определяющие кинетику и интенсивность этих физико-химических процессов

396 ТРИБОТЕХНИКА НА ПУТИ В XXI ВЕК уменьшение номенклатуры конструкционных материалов, значительное снижение доли цветных металлов и повышение доли композиционных материалов с регулируемым рельефом, в том числе с нанесением на поверхности твердых покрытий или пропитыванием их смазочным материалом в количестве, достаточном для полного ресурса узла трения; автоматизация смазывания с обеспечением требуемой надежности и рационального расходования смазочного материала путем широкого применения индивидуальных для каждого узла трения адаптивных смазочных устройств, обеспечивающих рациональный режим смазывания, соответствующий режиму работы узла, в сочетании с надежным централизованным контролем состояния всех узлов; разработка и создание адаптивных смазочных устройств, которые будут представлять собой смазочный питатель, управляемый чувствительным элементом, реагирующим на изменение основных триботехнических параметров пары трения (коэффициента трения и скорости или интенсивности изнашивания); разработка и применение централизованных комбинированных смазочных систем, управляемых микропроцессорами; микропроцессор будет автоматически изменять режим смазывания либо по заранее предусмотренной программе, основанной на достоверных расчетных уравнениях взаимосвязи режима смазывания и режима работы пары трения, либо в зависимости от состояния узлов трения, контролируемого соответствующими датчиками; разработка и применение циркуляционных автоматизированных смазочных систем, снабженных кондиционерами, полностью восстанавливающими отработанный смазочный материал; в кондиционер-ном устройстве смазочный материал будет очищаться от механических примесей, в него будут вноситься необходимые добавки, восстанавливающие все физико-химические свойства смазочного материала до исходного состояния.

Методы расчета деталей на износ 397

Разработка методов расчета деталей на износ

Наибольшее внимание при разработке методов расчета деталей на износ необходимо уделить методам расчета типовых наиболее изнашиваемых узлов машин: направляющих металлорежущих станков, зубчатых передач, подшипников скольжения и качения, кулачковых механизмов, фрикционных передач, уплотнений валов.

Коэффициент К определяют на основании моделирования процесса изнашивания материалов пар трения с учетом условий эксплуатации, проведения необходимых экспериментов на изнашивание и обработки полученных результатов на ЭВМ.

Такая методика расчета на износ использована для направляющих металлорежущих станков.

Исключением является проведение работ по созданию подшипников на газовой смазке, а также по изучению и внедрению в промышленность новых методов повышения износостойкости деталей машин на основе явления ИП при трении и установления водородного изнашивания.

Во всех трех направлениях используют методы, основанные на явлении ИП при трении и на изучении водородного изнашивания.

Эти важные задачи потребуют в ряде случаев пересмотра планов научно-исследовательских работ, решения теоретических вопросов трения, изнашивания и смазки машин.

Управление процессом изнашивания является центральным звеном таких национальных проблем, как экономия энергии, сокращение расхода материалов, а также надежность и безопасность механических систем.

В США, Великобритании, ФРГ, ГДР, ПНР и некоторых других зарубежных странах уже длительное время ведутся работы по подготовке специалистов по трению, изнашиванию и смазке машин.

Однако на это имеются ограничения, связанные с определенным пределом интенсивности изнашивания за время службы системы.

Недостаточная износостойкость ушютнительных устройств, перегрев подшипников, износ валов часто вызывают течи масла, топлива, рабочей жидкости гидравлических систем.

В программу курса включена лекция, имеющая целью Есспитанке экономического мышления и бережного отношения к народному достоянию, а также навыков комплексного изучения дисциплин, на которых основана наука о трении и изнашивании.

БОЛ1 кРепления коллектора авиационного поршневого двигателя, поврежденный вследствие окислительного изнашивания НА

: Проблемы трения и изнашивания.

Вопросы выбора материалов для узлов трения; расположение материалов в парах трения; жесткость, податливость и специальная конфигурация деталей как фактор повышения износостойкости пар трения; принципы взаимного дополнения качества; конструктивные решения узлов трения, обеспечивающие высокую долговечность; смазка узлов трения; расчет типовых узлов трения на износ.

Влияние точности размера, микрогеометрических отклонений и взаимного расположения деталей на износ; термическая, химическая и химико-термическая обработка деталей; гальванические покрытия поверхностей деталей; наплавка поверхностей деталей; поверхностное пластическое деформирование и выглаживание поверхностей; покрытия, нанесенные фрикционным методом и методом напыления; упрочнение поверхностей лазерным лучом.

Влияние режима работы машины на износ деталей; исследование технического состояния узлов трения на разных этапах эксплуатации машин; методы раннего обнаружения износа узлов трения машин в эксплуатации.

Гидроабразивный износ металлов при кавитации.

Износ.

Сопротивление абразивному изнашиванию.

Трение, изнашивание и смазка.

Абразивное изнашивание.

Организация борьбы с трением и изнашиванием в машинах в Советском Союзе.

Влияние вибрации на изнашивание деталей.

ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ.

Сущность и определение водородного изнашивания.

Область проявления водородного изнашивания.

Отличия водородного изнашивания от водородного охрупчивания.

Виды водородного изнашивания.

Некоторые методические вопросы при изучении водородного изнашивания 135

Влияние влажности воздуха на изнашивание.

Водородное изнашивание при трении качения.

Водородное изнашивание при трении и резании древесины.

Водородное изнашивание титановых сплавов.

Изнашивание металлов в среде газообразного водорода.

Методы уменьшения и предупреждения водородного изнашивания.

АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ.

Изнашивание поверхностей деталей твердыми зернами.

Изнашивание от абразивных частиц в зазоре пары трения.

Изнашивание.

Влияние влажности и агрессивности среды на абразивное изнашивание.

Влияние мелких абразивных частиц на износ.

Абразивное изнашивание в коррозионно-активных средах.

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ, ИЗНАШИВАНИЕ

Окислительное изнашивание.

Изнашивание вследствие пластической деформации.

Изнашивание вследствие диспергирования.

Изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур 180

ИЗНАШИВАНИЕ.

Кавитационное изнашивание.

Эрозионное изнашивание.

КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ИЗНАШИВАНИЕ В

Изнашивание при схватывании.

ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ.

Усталостное изнашивание металлического антифрикционного слоя подшипников скольжения.

Таким образом, изнашивание обусловливается не столько механическим взаимодействием поверхностей трения, сколько водородной хрупкостью поверхностного слоя.

ТРЕНИЕМ И ИЗНАШИВАНИЕМ.

Влияние условий эксплуатации и режима работы машин на износ их деталей.

Исследования электрических, магнитных и вибрационных явлений при изнашивании.

Разработка методов расчета деталей на износ.

Из других причин укажем на копирование волнистости режущего инструмента, искажение формы шлифовального круга и неравномерный износ его, а также погрешности движения инструмента или изделия.




Главный редактор проекта: Мавлютов Р.Р.
oglib@mail.ru