Слесарное дело

Начальная стадия изнашивания деталей (участок кривой 1–2) характерна быстрым увеличением зазора, что является результатом приработки рабочих поверхностей. В последующем на участке 2–3 интенсивность изнашивания уменьшается. Этот участок кривой соответствует естественному изнашиванию деталей, нарастание изнашивания за отдельные промежутки времени происходит примерно пропорционально времени работы машины. После того как зазор достигнет значения S3 — величины предельного износа, его скорость начинает возрастать более интенсивно. В этом случае для предотвращения аварии надо прекратить работу оборудования и установить новую деталь.

В зависимости от изнашивания поверхностей и изменений, происходящих в процессе трения в поверхностном слое металла, различают три вида изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.

Механическое изнашивание наиболее распространенное, возникает при истирании поверхностей трущихся деталей машин или при многократном воздействии нагрузок, вызывающих потерю поверхностными слоями металла упругих свойств и приводящих к послойному повреждению.

Механическое изнашивание подразделяется на:

● абразивное — результат режущего или царапающего действия твердых тел и частиц;

● гидроабразивное — результат воздействия твердых тел и частиц, увлекаемых потоком жидкости;

● газоабразивное — результат воздействия твердых тел и частиц, увлекаемых потоком газа;

● эрозионное — результат воздействия на поверхность детали потока жидкости или газа;

● усталостное — результат повторного деформирования микрообъемов материала (например, беговой дорожки подшипника, зубьев шестерни).

Молекулярно-механическое изнашивание происходит в результате одновременного воздействия внешних механических и молекулярных сил.

Разновидностью молекулярно-механического изнашивания является изнашивание на заедании, когда происходит глубинное вырывание материала, перенос его с одной поверхности трения на другую и воздействие возникающих неровностей на сопряженную поверхность деталей.

Изнашивание заеданием появляется в сопряжениях, работающих при недостаточной смазке и значительном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы, приводящие к схватыванию поверхностей при трении.

Коррозионно-механическое изнашивание возникает при трении деталей, материал которых вступил в химическое воздействие со средой.

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является окислительное изнашивание, возникающее вследствие окисления металла кислородом. В результате на поверхности деталей образуются хрупкие и твердые пленки окислов, периодически разрушающиеся под действием сил трения. После разрушения пленок новые, более глубокие слои металла вступают в реакцию с кислородом. Для предохранения от окисления (коррозии) рабочие поверхности покрывают стойкими против коррозии покрытиями или консистентными смазками.

18.3. Причины, влияющие на изнашивание деталей

На интенсивность изнашивания деталей влияют следующие факторы: ¨ вид трения;

● качество материалов, из которых изготовлены детали;

● качество механической обработки их поверхностей;

● характер и род смазки;

● скорость движения и удельное давление на рабочую поверхность;

● условия эксплуатации и др.

Влияние трения. Изнашивание деталей в основном определяется различными видами трения. В машинах и механизмах различают два основных вида трения: по наличию и характеру движения и смазке.

По наличию и характеру движения трение подразделяется на трение покоя и трение движения.

Трение движения имеет разновидности: трение качения, трение скольжения и трение качения с проскальзыванием (например, при работе зубчатых колес).

По наличию или отсутствию смазки различают три вида трения: трение без смазки (сухое), граничное и жидкостное.

Трение без смазки — трение двух твердых тел при отсутствии на поверхностях смазочного материала. Трение без смазки происходит при эксплуатации тормозных систем, фрикционных соединительных муфт и других устройств.

Граничное трение — трение двух твердых тел при наличии на поверхностях трения слоя жидкости, обладающего свойствами, отличающимися от объемных. Этот вид трения возникает между теми поверхностями, которые изготовлены с очень высоким классом шероховатости. Граничное трение неустойчиво и может переходить в трение без смазки.

Жидкостное трение — трение между двумя деталями, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются его объемные свойства. Этот вид трения характерен для подшипников скольжения с номинальным радиальным зазором при определенной частоте вращения вала.

Наиболее благоприятные условия для повышения срока службы деталей в сопряжениях машин создаются при жидкостном трении. Изнашивание деталей при этом виде трения протекает относительно равномерно с низкими скоростями.

Все перечисленные виды трения в той или иной степени сопровождают работу деталей и их сопряжений и вызывают износы.

Влияние качества материалов . Качество материалов и их механическая и химико-термическая обработка существенно влияют на износостойкость деталей. Большое значение имеет разнородность трущихся поверхностей, твердость и вязкость материалов, препятствующие появлению рисок и отрыву материала от поверхности. Из совместно работающей пары деталей одну рекомендуется изготавливать из более твердого износостойкого материала, а другую — из сравнительно мягкого материала с малым коэффициентом трения.

Влияние качества механической обработки . Неровности в виде гребешков и впадин, образующиеся на поверхности детали в результате механической обработки, определяют интенсивность изнашивания, особенно в период приработки.

В результате приработки поверхности трущихся деталей снижается их шероховатость до некоторой оптимальной величины, характерной для данных условий трения, и уменьшается скорость износа.

Влияние смазки . Изнашивание сопряженных деталей при наличии между ними смазки в значительной степени зависит от свойств смазочных материалов, режима смазки, качества защитных устройств, препятствующих проникновению в соединение посторонних частей. Для того чтобы обеспечить продолжительную работу деталей, необходимо правильно подбирать масло, надежно подводить его к трущимся поверхностям и создавать нормальный режим смазки. Трущиеся детали смазывают минеральными маслами: индустриальным, автотракторным и др.

Кроме индустриального масла в качестве смазочных масел применяют консистентные смазки, представляющие собой пластические мазеподобные вещества из минеральных масел и загустителей. В зависимости от сорта загустителя смазки разделяют на кальциевые (например, солидол) и натриевые (например, консталин). Консистентные смазки можно применять для смазки подшипников качения и скольжения, когда в них плохо удерживается масло.

Влияние скорости движения трущихся деталей и удельного давления. При увеличении скорости движения легче осуществляется жидкостное трение, следовательно, уменьшается изнашивание деталей. При граничном трении скольжения изменение скорости перемещения трущихся поверхностей в пределах от 15 до 40 м/мин заметно не сказывается на увеличении изнашивания. В этом случае его величина прямо пропорциональна пройденному пути. За одно и то же время деталь, имеющая большую скорость, пройдет больший путь и, следовательно, будет больше изношена. Таким образом, детали машин, работающие с высокой частотой вращения, при прочих равных условиях будут изнашиваться быстрее, чем детали, работающие с малой частотой вращения.

Величина изнашивания, кроме того, зависит от удельного давления на трущиеся поверхности: чем больше удельное давление, тем больше изнашиваются трущиеся поверхности. Это объясняется тем, что с увеличением удельного давления смазка выдавливается из зазора между трущимися поверхностями.

Влияние условий эксплуатации оборудования . При работе машин в запыленных помещениях пыль, попадая в соединения деталей, способствует быстрому их изнашиванию. Это зависит также от влажности и температуры окружающей среды, квалификации обслуживающего персонала, своевременного и качественного ухода за оборудованием.