Виды трения и влияние их на изнашивание деталей машин




В основе действия сил трения лежит атомно–молекулярное строение материи (металлов). Поэтому полностью избавиться от действия сил трения в узлах машин невозможно, однако знание законов трения позволяет управлять этим процессом, т.е. свести к минимуму его вредное воздействие, например, в тормозных и фрикционных устройствах машин.

ГОСТ № 16429–70 «Трение и изнашивание в машинах. Основные термины и определения» дает следующую классификацию видов трения по наличию смазки: трение без смазки (сухое); жидкое трение и граничное трение.

Кроме того, в машинах возникают промежуточные виды трения – полужидкостное и полусухое.

Вид трения оказывает определяющее влияние на характер и скорость изнашивания контактирующих поверхностей.


Трение без смазки, или сухое трение – это трение тел А и Б (рис. 1.11, а) при отсутствии на поверхностях трения смазочного материала (жидкого, консистентного или твердого). Твердые смазки, оставляя трущиеся

Рис. 1.11. Схемы основных и промежуточных видов трения поверхностей деталей машин

 

поверхности «сухими», создают трение, отличное от трения без смазки, поэтому термин «сухое трение» менее точен, чем термин «трение без смазки».

Трение без смазки является также внешним трением, поскольку скольжение тел происходит по внешним (контактирующим) поверхностям. В режимах трения без смазки работают следующие узлы трения подъемно–транспортных машин: гусеничные звенья, тормозные пары, фрикционные пары (сухие), пары колесо–рельс. Трение без смазки характеризуется большими значениями коэффициентов трения и скоростями повреждения (изнашивания) трущихся поверхностей.

Жидкостное трение – это такое трение, при котором трущиеся поверхности тел А и Б (рис. 1.11, б) полностью разъединены слоем жидкости (масла), обладающим объемными свойствами, а также свойством прилипаемости и вязкости. В результате граничный слой масла прочно соединяется с поверхностью твердого тела, и при относительном перемещении тел А и Б (рис. 1.12) происходит скольжение слоев жидкости друг по другу (внутреннего трения жидкости) и скольжения слоя масла по твердой поверхности не наблюдается. Скорость скольжения отдельных слоев жидкости υм пропорциональна расстоянию h от неподвижной поверхности. Жидкостное трение является, таким образом, внутренним трением, при котором силы трения действуют внутри слоя масла и изнашивание трущихся поверхностей будет минимальным. Для образования жидкостного трения в узлах машин необходимы определенные условия. Выявить эти условия наиболее удобно на примере трущейся пары: цапфа вала – подшипник скольжения.

 

Рис. 1.12. Эпюра изменения скоростей движения слоев жидкости при жидкостном режиме трения

 

В состоянии покоя (рис. 1.13, а) цапфа опирается на подшипник так, что между нею и подшипником в верхней части образуется зазор s, определяемый характером подвижной посадки.

Пространство между цапфой и подшипником заполнено жидким маслом, обладающим определенной вязкостью и свойством прочного сцепления с металлическими поверхностями. При вращении вала поверхность цапфы увлекает за собой слои масла, которые и разъединяют трущиеся поверхности. В подшипнике образуется несущий масляный слой (клин) минимальной толщины hmin (рис. 1.13, б), который определяется следующей зависимостью (формула Л. Гюмбеля и Э. Фальца):

hmin =

где d – диаметр цапфы вала (без учета высот микронеровностей), мм;

n – число оборотов вала в минуту;

μ – обсолютная вязкость масла, кг/м2;

q – удельная нагрузка на цапфу вала, кг/см2;

s – зазор, мм;

c – поправка на конечную длину подшипника:

где l – длина подшипника, мм.

Рис. 1.13. Схема образования несущего масляного слоя в подшипнике жидкостного трения

 

Таким образом, несущим масляный слой в подшипниках и других узлах трения может возникнуть только при определенных значениях вязкости масла, окружной скорости цапфы вала и удельных нагрузках.

Из формулы видно, что несущий масляный слой hmin образуется в высокоскоростных средненагруженных подшипниках и не может образоваться в тихоходных, тяжелонагруженных.

При расчете реальных трущихся поверхностей толщина масляного слоя δм (рис. 1.14) должна быть больше суммарных высот микронеровностей поверхностей цапфы (δц) и подшипника (δп), т.е.

hmin = δм > δц + δn.

Естественно, что чем меньше высота микронеровностей контактирующих поверхностей, тем при меньшей толщине масляного слоя может возникнуть жидкостное трение и произойдет полное разъединение поверхностей слоем масла. С целью уменьшения микронеровностей производится шлифование поверхностей цапф, подшипников и других деталей.

В различных узлах трения необходимо создавать наиболее благоприятные условия для образования несущего масляного слоя. С этой целью смазка должна подводиться в область разряженного давления. В плоскости разъема вкладышей делают скосы, чтобы масляный слой не сдирался при неизбежном сдвиге одного вкладыша относительно другого. Образующиеся в этих местах «масляные карманы» предохраняют масляный слой. С целью затруднения вытекания масла из карманов у торцов подшипников скосы делают не на всю длину.

Рис. 1.14. Определение толщины несущего масляного слоя в зависимости



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: