6. Основные причины, влияющие на износ деталей оборудования.

Скорость изнашивания деталей зависит от многих факторов, которые можно подразделить на следующие три группы: конструктивные, технологические, эксплуатационные.

Конструктивные факторы, такие, как форма, размеры, зазоры и посадки сопряженных деталей; материалы, намечаемые для их изготовления; условия, обеспечивающие легкость доступа к соединениям при обслуживании и ремонте учитываются в процессе конструирования машин. Правильность их выбора оказывает значительное влияние на надежность и долговечность машин.

Технологические факторы связаны с процессами изготовления деталей. К ним относятся: качество материала, примененного для изготовления деталей, механическая и термическая обработка деталей.

Эксплуатационными факторами являются: режим работы машины, климатические условия в зоне ее эксплуатации, качество применяемых смазочных материалов, своевременность и качество технического обслуживания и ремонта.

Многообразие причин, оказывающих влияние на процессы изнашивания деталей, не позволяет детально их изучить в настоящем кратком курсе. Поэтому рассмотрим лишь основные факторы, определяющие процесс изнашивания. К ним относятся: вид трения, качество металла сопряженных поверхностей деталей и их обработки, условия эксплуатации машин.

7. Виды изнашиания деталей при эксплуатации оборудования.

Виды трения. В процессе работы машин поверхности трения деталей находятся в различных условиях. В зависимости от того, есть или нет смазка между трущимися поверхностями,  различают  следующие виды трения (ГОСТ 16429—70).

Трение без смазки происходит при отсутствии на поверхностях трения обоих твердых тел смазочного материала всех видов. Такое трение сопровождается повышенными температурами на поверхностях трения, пластическими деформациями и даже охватыванием отдельных точек контакта, приводящими к интенсивному разрушению трущихся поверхностей. В условиях трения без смазки работают диски сцеплений, соединения: тормозной барабан — колодки, гнездо клапана — клапан, звенья гусениц — пальцы, а также звенья гусениц в паре с направляющими и ведущими колесами, с поддерживающими и опорными катками.

Граничное трение двух твердых тел возникает при тонком слое смазки на поверхностях трения, не превышающем высоты шероховатостей соприкасающихся поверхностей. При таком трении в машинах работают многие трущиеся пары: толкатель — кулачок распределительного вала, клапаны. Жидкостное трение возникает между двумя телами, полностью разделенными слоем жидкости (смазки). Отсутствие контакта между поверхностями предохраняет их от разрушения. Заметные повреждения или разрушения поверхностей происходят только в моменты нарушения условий жидкостного трения или при попадании в смазку посторонних твердых частиц. При таком трении работают опорные шейки распределительных валов, коренные и шатунные подшипники коленчатых валов, поршневые пальцы и др.

Механическое изнашивание разделяют на абразивное, гидроабразивное газо-абразивное, эрозионное, усталостное и кавитационное. Абразивное изнашивание в машинах возникает в результате микропластических деформаций и срезания металла твердыми абразивными частицами, находящимися между поверхностями трения. Абразивному изнашиванию подвержены детали машин, работающие в абразивной среде (ходовая часть гусеничных тракторов и дорожно - строительных машин, рабочие органы сельскохозяйственных машин). Гидроабразивное изнашивание вызывается абразивными (твердыми) частицами, перемещающимися потоком жидкостей. Абразивными частицами попадают в поток жидкости в результате загрязнения при небрежной заправке, плохой фильтрации и очистке. Этому виду изнашивания подвержены детали водяных, масляных и топливных насосов, гидроусилителей, гидроприводов тормозных и других систем. Самые эффективные способы борьбы с абразивным износом — повышение твердости и улучшение качества обработки трущихся поверхностей, тщательная герметизация всех уплотнительных устройств при ремонте, а также очистка топлива и смазки от механических примесей в процессе эксплуатации и поддержание в исправном состоянии уплотнительных (сальники, уплотнительные прокладки, чехлы и т. п.) и очистительных устройств (топливные и масленые фильтры, воздухоочиститель).

Эрозионное изнашивание деталей происходит в результате трения потока жидкости о металл. Эрозионное изнашивание в большинстве случаев проявляется совместно с гидроабразивным изнашиванием. Поток жидкости разрушает постоянно образующуюся окисную пленку металла, а абразивные частицы в потоке способствуют более интенсивному изнашиванию.

Усталостное изнашивание возникает под действием больших удельных повторно-переменных нагрузок, превышающих предел текучести металла, в результате чего образуются микропластические деформации сжатия и упрочнения поверхностных слоев. Кавитационное изнашивание деталей объясняется появлением на поверхности металла гидравлических микро ударов, образующихся при относительном перемещении жидкости и твердых тел. Этому виду изнашивания подвержены поверхности цилиндров и водяных рубашек современных двигателей, охлаждаемых турбулентным потоком жидкости, лопасти водяных насосов и другие детали.

Молекулярно-механическое изнашивание вызывается одновременным воздействием механических и молекулярных или атомарных сил. В результате схватывания поверхностей в месте контакта происходит глубинное вырывание материала, поэтому его называют изнашиванием при заедании. Этот вид изнашивания разделяют на изнашивание схватыванием первого и второго рода.

Изнашивание схватыванием первого рода возникает при трении поверхностей с малыми скоростями (1,0 м/с), отсутствии смазки и при больших нагрузках в местах контакта поверхностей. Изнашивание схватыванием второго рода наблюдается при трении скольжения с большими скоростями, недостаточной смазке и со значительными удельными нагрузками. Оно также характеризуется интенсивным повышением температуры в поверхностных слоях и увеличением их пластичности.

Эффективные меры, снижающие появление износа схватыванием, — достижение высокого класса шероховатости и правильной геометрической формы при обработке поверхностей, получение защитных окисных пленок, улучшение условий смазки, соблюдение (в начальный период работы после изготовления или ремонта) режимов обкатки, а также недопущение перегрузок в процессе всего периода эксплуатации. Коррозионно-механическое изнашивание происходит при трении поверхностей, непрерывно вступающих в химическое взаимодействие с окружающей средой. Это изнашивание разделяют на окислительное изнашивание при фреттинг-коррозии.

Окислительное изнашивание характеризуется протеканием одновременно двух процессов —пластической деформации малых объемов металла поверхностных слоев и проникновения кислорода воздуха в деформированные слои. Окислительное изнашивание возникает при трении скольжения и трении качения. При трении скольжения оно становится ведущим, а при трении качения сопутствующим другим видам изнашивания. Изнашивание при фреттинг-коррозии возникает о трения скольжения с очень малыми возвратно-поступательными перемещениями в условиях динамической нагрузки. При ударах и вибрации происходит интенсивное окисление соприкасающихся поверхностей вследствие резкой активизации пластически деформируемого металла. В результате на рабочих поверхностях в местах контакта появляется резко выраженное разрушен» Изнашиванию при фреттинг-коррозии подвергаются посадочные поверхности подшипников качения и шестерен, болтовые и заклепочные соединения рам и другие детали.