Зносостійкість деталей, основні критерії працездатності (функціонування) і розрахунку елементів
Термін служби багатьох деталей обмежується зносом робочих поверхонь. Знос - це результат того, що відбувається при терті процесу поступового руйнування робочих поверхонь деталі (зношування), що змінює її розміри і форму. В результаті зносу змінюється характер сполучення деталей. Наприклад, знижується міцність через зменшення перетинів, ростуть динамічні навантаження, порушується герметичність сполучень, підвищується шум при роботі і т. Д. Зношування може відбуватися внаслідок взаємного впливу сполучених поверхонь, що труться, чому сприяють тверді частинки (абразиви), що входять до складу середовища, в якій відбувається робота деталей. В цьому випадку знос називають абразивним. Термін служби деталі з часу вступу її в роботу до моменту вибракування в результаті зносу можна розділити на три періоди (рис. 0.5, а). Перший період OA називається приработкой. Вона обумовлена зецепленіем великих нерівностей (ГОСТ 2789-73), що залишилися після механічної обробки поверхні, які пластично деформуються, зменшуючись по висоті (рис. 0.5, б). Приробітку триває до тих пір, поки ширина утворених майданчиків не опиниться більше ширини підстав западин (рис. 0.5, в). Другий період АВ - нормальна експлуатація. Він характеризується сталим зношуванням і. Основною характеристикою цього періоду є швидкість зношування: чим вона менша, тим більшим виявляється термін служби деталей. Третій період ВС - підвищений зношування - викликається неприпустимим збільшенням зазорів в сполученні. При великих зазорах погіршуються умови змазування і зростає енергія зіткнення працюючих поверхонь. В результаті вони набувають наклеп і підвищену крихкість. Швидкість зношування du / dt залежить від розміру і характеру навантаження, швидкості ковзання, змащення, охолодження, хімічної і фізичної активності середовища і т. Д. Так як тертя супроводжується надзвичайно високими тисками, що передаються через окремі виступаючі точки поверхонь, а отже, і високими місцевими температурами, поверхневий шар зазнає структурні і хімічні зміни, що прискорюють знос. Зменшення зносу досягається правильним вибором матеріалів деталей сполученої пари і технологією виготовлення (режим виготовлення і зміцнення, нанесення покриттів і т. Д.). Найбільш ефективним і широко поширеним способом зменшення зносу є мастило робочих поверхонь деталей.
Мастило зменшує сили тертя, в результаті чого підвищується к. П. Д. Механізмів і їх надійність (довговічність). Залежно від режиму мастила розрізняють рідинне і полужідкостное тертя. При рідинному терті тертьові поверхні, наприклад вала 1 і отвори 2 (рис. 0.6, а), розділені шаром масла. Тому опір руху, яке визначається тільки внутрішнім тертям мастильної рідини, мало. Коефіцієнт рідинного тертя f = 0,001. 0,005. У разі напіврідинного тертя при h ≥ Rz1 + Rz2 відбувається як рідинне, так і сухе тертя. Тут коефіцієнт рідинного тертя залежить не тільки від якості мастильної рідини, але і від матеріалів, що труться: f = 0,008. 0,1. При цьому має місце знос поверхонь тертя. Таким чином, оптимальним є режим рідинного тертя. Дослідження по визначенню умов отримання рідинного тертя призвели до розробки гідродинамічної теорії змащення. В результаті було встановлено, що для отримання рідинного тертя між поверхнями, що труться повинен бути звужується (клиновидний) зазор (рис. 0.6, б). В цьому випадку при достатній швидкості σ руху деталі 1 щодо деталі 2 в маслі, що протікає через клиновий зазор (<α), возникает давление р, которое уравновешивает внешнюю нагрузку F и создает этим режим жидкостного трения. Скорость, при которой наступает режим жидкостного трения, называется критической σкp. При цилиндрической форме поверхностей деталей (рис. 0.6, в), как, например, в подшипниках скольжения (см. с. 60), масляный клин получается при опускании вала из-за зазора Δ на размер Δ/2. В этом случае при ω> ωкр настає рідинне тертя і центр О1 вала зі збільшенням ω зміщується по складній траєкторії О0О1О в напрямку його обертання, прагнучи (при ω = ∞) зблизитися з центром Про отвори. З викладеного випливає, що для отримання режиму рідинного тертя необхідно, щоб між ковзними поверхнями деталей був клиновий зазор, масло відповідної в'язкості безперервно надходило в цей зазор; швидкість відносного руху поверхонь була більше деякого критичного значення.
* Основоположник гідродинамічної теорії мастила - Н. П. Петров (1883). Подальший розвиток ця теорія отримала в працях О. Рейнольдса, Н. Е, Жуковського, С, А, Чаплигіна та ін.