Виды изнашивания рабочих поверхностей деталей при малых перемещениях контактирующих поверхностей




Тип трения Вид трения Типичный узел трения Вид изнашивания
Схема Наименование
Качения   Полужидкостное, полусухое   Тяговые цепные передачи   Абразивное, пластическое деформирование  
Скольжения   То же   Шарниры втулочно–роликовых цепей   То же  
То же   «   Шарниры рычагов, балансиров   «  
« «   Сферические опоры главных балансиров «  

Эти следы могут быть грубыми и едва заметными (шлифующее абразивное изнашивание). Скорость абразивного изнашивания деталей машин может быть значительно снижена правильным подбором материала трущихся пар, повышением твердости рабочих поверхностей стальных деталей путем термической и химико–термической обработки, наплавкой деталей, улучшением смазки узлов трения, тщательным укрытием этих узлов от внешней абразивной среды. Все эти мероприятия осуществляются как при конструировании и изготовлении, так и при эксплуатации машины.


Таблица 1.3.

Виды изнашивания и разрушения рабочих поверхностей деталей машин

При неподвижном контакте и контакте с микроперемещениями

    Характер контакта   Состояние рабочих поверхностей Типичный узел Виды изнашивания или разрушения поверхностей
  Схема     Наименование
Постоянный   Без смазки     Шлицевые и шпоночные соединения   Смятие, выкрашивание  
То же   Со смазкой     Зубчатые муфты   То же  
Периодический То же Ручьи барабанов и блоков Смятие, абразивное изнашивание

 

Между величиной износа и твердостью рабочей поверхности существует определенная зависимость: с увеличением твердости износ уменьшается. Влияние вида термической обработки и содержания углерода в стали на ее износостойкость показано на рис.1.19. Закалка на мартенсит, троостит и сорбит высоко– и среднеуглеродистых сталей повышает их износостойкость.

Изнашивание вследствие пластического деформирования металла рабочих поверхностей возникает из–за больших контактных напряжений. При этом металл пластически деформируется и вытесняется из рабочей зоны, вызывая тем самым изменение размеров элементов деталей и образование вмятин на рабочих поверхностях.

Вытесненный металл образует так называемый «накат» по кругу катания катков на зубьях зубчатых колес и т. д. Такому пластическому оттеснению металла способствуют также тангенциальные силы скольжения. Изнашивание вследствие пластического деформирования возможно при наличии неравенства

σк. факт.> σк. вр,

т. е. контактные напряжения к. факт.) будут выше временного сопротивления смятию к. вр). Такое положение может возникнуть в результате изменения профиля контактирующих поверхностей (например, эвольвентных профилей зубьев), обнажения нижележащих более мягких слоев металла деталей, подвергнутых поверхностной закалке, и др. Эти изменения, в свою очередь, могут вызываться предшествующим или сопутствующим абразивным изнашиванием.

Рис. 1.19. Зависимость износа стали от ее структуры и содержания углерода при трении скольжения без смазки

 

Многократные пластические деформации микрообъемов металла – составная часть общего процесса изнашивания металлических поверхностей. Скорость изнашивания металла рабочих поверхностей деталей вследствие пластического деформирования может быть снижена за счет применения: объемной и поверхностной термической закалки с низкотемпературным отпуском; химико–термической обработки (цементация, азотирование); конструкционных сталей с повышенными высокими значениями предела текучести (хромистые, кремнистые); конструктивных методов снижения контактных напряжений (увеличение диаметра ходовых колес и др.).

Изнашивание вследствие хрупкого разрушения металла рабочих поверхностей является следствием высокой хрупкости и усталости металла. Высокую хрупкость металл может приобрести, если применена термообработка, не отвечающая характеру нагрузок (закалка на высокую твердость), из–за наличия больших внутренних напряжений в поверхностном слое, появления микротрещин. При резком перепаде твердостей закаленного и незакаленного слоев детали (например, при поверхностной закалке ТВЧ) появившиеся в закаленном слое трещины постепенно блокируют большие площади детали, и закаленный слой выкрашивается.

Усталостное изнашивание происходит в результате повторного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновению трещин и отделению частиц. Трещины могут блокировать небольшие участки рабочих поверхностей деталей, при этом жидкая смазка заходит в трещины, и при циклическом характере нагружения рабочих поверхностей (например, зубьев зубчатых колес) открытый конец трещины периодически закрывается и внутри ее возникает весьма высокое давление масла, расклинивающие трещину. Усталость металла в этих местах приводит к выкрашиванию блокированного объема: на рабочих поверхностях появляются язвочки или оспины («осповидный износ» или питтинг).

Методами предупреждения и снижения скоростей изнашивания деталей вследствие хрупкого и усталостного разрушения металла рабочих поверхностей являются: применение объемной и поверхностной закалки с высокотемпературным отпуском; применение сталей с повышенными показателями вязкости (никелевые и др.); повышение предела усталости материала методами механически создаваемого поверхностного упрочнения (обкатка гладкими роликами, дробеструйная обработка и др.).

Изнашивание при заедании, или изнашивание вследствие молекулярного схватывания является следствием молекулярного взаимодействия двух контактирующих тел. такое взаимодействие может возникнуть только в том случае, когда между трущимися поверхностями полностью отсутствуют пленки масла и окислов, а большие удельные давления в местах фактического контакта вызывают весьма плотное прилегание трущихся поверхностей.

Прочность внутренних молекулярных связей двух трущихся тел А и Б может быть охарактеризована величинами сопротивлений сдвигу τ а и τб (рис. 1.20). Разъединение трущихся поверхностей слоем масла препятствует возникновению молекулярного взаимодействия между металлическими телами и повреждению поверхностей (рис.1.20, а). Сопротивление сдвигу слоев масла τм меньше по сравнению с сопротивлением сдвигу металла детали А–τА и детали Б–τБ. Аналогичные процессы будут происходить при разъединении трущихся поверхностей пленкой окислов (рис. 1.20, б). При относительном перемещении тел А и Б скольжение будет происходить в плоскости СС наименьших значений τ.

При непосредственном соприкосновении металла (рис. 1.20, в) молекулярные связи в плоскости контакта τк могут оказаться большими по сравнению с τа (или τб). Тогда, при относительном перемещении тел, скольжение будет происходить в плоскости СС наименьших значений τ т.е. в данном случае τа.

Рис. 1.20. Схемы контактирования тел при наличии между ними масляной



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: