Сущность явления износа, значение смазки

Машины, станки выходят из строя вследствие износа их де­талей. Износ деталей вызывает затраты на ремонт, следова­тельно, удорожается эксплуатация машин; из-за простоев ма­шин в ремонте снижается производительность предприятия.

Детали оборудования изнашиваются неравномерно; в зави­симости от условий работы одни детали изнашиваются быстрее, другие медленнее. В большинстве механизмов износ выражает­ся в увеличении зазора в сочленениях парно работающих де­талей.

Быстрому изнашиванию подвергаются бурильные замки, из-за многократного свинчивания - развинчивания, усталости от циклических нагрузок изнашивания резьбы струей промывочной жидкости и наружной поверхности трением о стенки скважины.

Износ от действия промывочной жидкости служит причиной быстрого разрушения деталей буровых насосов: цилиндровых втулок, поршней, клапана, штока.

Для каждой детали устанавливают предельно допустимый износ, т. е. величину износа, при которой дальнейшая эксплуа­тация этой детали недопустима. Обычно предельные износы деталей устанавливают по следующим признакам:

а) снижение прочности и надежности детали;

б) изменение характера сопряжения;

в) влияние изношенных деталей на работу других деталей узла.

Интенсивность (быстрота) изнашивания деталей оборудова­ния в большой степени зависит от условий и режима их работы. Например, в массовом производстве оборудование изнашивает­ся быстрее, чем в индивидуальном. Это прямой результат того, что в условиях массового производства оборудование эксплуа­тируется более интенсивно.

Интенсивность изнашивания трущейся пары зависит от ма­териала, характера смазки этой пары, от удельного давления и скорости скольжения, от температуры в зоне сопряжения и от окружающей среды (запыленность окружающего воздуха и др.).

Различают следующие виды износа: механический, молекулярно-механический и коррозийный.

Механический износ является результатом работы сил трения при скольжении одной детали по другой. При этом виде износа происходит истирание (срезание) поверхностного слоя металла у совместно работающих деталей, которые поэто­му теряют свои геометрические размеры.

Механический износ ускоряется, когда между трущимися по­верхностями попадают твердые частицы металла. На поверхно­стях образуются царапины и бороздки, зазоры между деталями становятся недопустимо большими и нормальная эксплуата­ция машины нарушается.

Механический износ возникает при работе таких распростра­ненных сопряжений деталей, как вал — подшипник, направля­ющие - ползун и др. Он появляется и при трении качения по­верхностей, так как этому виду трения неизбежно сопутствует и трение скольжения, однако в подобных случаях износ очень небольшой. Подшипники качения обычно выходят из строя по­тому, что на поверхности шариков и роликов и на поверхности желобков колец образуются небольшие углубления (язвины, сыпь), количество и площадь которых постепенно увеличивают­ся. Происходит это под действием больших удельных и перемен­ных давлений на рабочие поверхности деталей и в результате того, что на тела качения подшипника попадает грязь, в частно­сти абразивная пыль.

Усталость металла - явление, имеющее место при ударных и переменных по направлению нагрузках на детали. Вследствие усталости металла в нем образуются мельчайшие трещины, за­тем начинается выкрашивание металла, что может привести к аварийной поломке деталей. Эта разновидность механического износа - осповидный износ - наблюдается часто в зубчатых передачах - на рабочих поверхностях зубьев, в зоне начальной окружности. Усталость металла является также одной из при­чин поломки валов и осей, разрыва стенок гидравлических ци­линдров, поломки штоков молотов, шатунов, разрыва шатунных болтов и др.

Механический износ может вызываться и плохим уходом за деталями оборудования. Наступление износа ускоряется нару­шениями в подаче смазки, опозданиями в производстве ремонтов и некачественным ремонтом, сильной перегрузкой машин.

Молекулярно-механический износ заключается в прилипании (схватывании) одной поверхности к другой. Это явление наблюдается при недостаточной смазке, при значитель­ном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные си­лы, приводящие к схватыванию поверхностей при трении. При молекулярно-механическом изнашивании возможно либо срав­нительно медленное разрушение поверхностных слоев, либо на поверхности появляются глубокие задиры и вырыв значитель­ных участков (наступает «заедание»),

Коррозийный износ обычно появляется у деталей ма­шин и установок, испытывающих непосредственное действие воды, воздуха, химических веществ, температуры. Если темпе­ратура воздуха в производственных помещениях неустойчива, то каждый раз при ее повышении содержащиеся в воздухе во­дяные пары, соприкасаясь с более холодными металлическими деталями, осаждаются на них в виде конденсата. Это вызывает ржавление металла, т. е. соединение металла с кислородом воздуха.

Под влиянием коррозии в деталях образуются глубокие разъедания, материал приобретает губчатую поверхность, те­ряет механическую прочность. Эти явления наблюдаются, в ча­стности, у деталей гидравлических прессов и паровых молотов, работающих в среде пара или воды.

Обычно коррозийный износ сопровождается и механическим в силу сопряжения одной детали с другой. В этом случае будет происходить так называемое коррозийно-механическое изнаши­вание, т. е. образуется комплексный износ.

Основное условие защиты деталей машины от износа, их надежной работы - это регулярная и правильная смазка тру­щихся поверхностей.

Смазке подвергаются соприкасающиеся (трущиеся) рабо­чие поверхности деталей машин. Они во время работы разде­ляются слоем смазочного материала (например, масла), и в ре­зультате этого мельчайшие неровности, которые в большом количестве имеются на этих поверхностях, не соприкасаются между собой. Уменьшению трения благоприятствует и подвиж­ность смазки. Наконец, масло очень хорошо отводит тепло и уносит частицы металла, обладающие абразивным (истираю­щим) действием. В то же время смазка предохраняет детали от коррозии.

Когда поверхности двух сопрягаемых деталей полностью разделены слоем смазки и нагрузка воспринимается смазоч­ной пленкой, имеет место так называемое жидкостное трение.

При недостаточной смазке соприкасающихся поверхностей работающих деталей возникает полужидкостное трение, т. е. трение, при котором только часть соприкасающихся поверхно­стей разделена слоем смазки. Полужидкостное трение появляет­ся в начале движения машины и после ее остановки, когда под тяжестью механизмов смазочное вещество выдавливается и про­исходит разрыв масляного слоя.