2.1.1. Причины разрушения деталей

Разрушения происходят вследствие возникновения опасных перегрузок, вызванных недостатками конструкции детали, дефектами технологии её изготовления либо неправильно выбранными запасами прочности. Нередки случаи поломок вследствие неправильной эксплуатации, когда агрегаты работают со значительными вибрациями и перегрузками, в результате чего детали подвергаются локальному нагреву, вызывающему возникновение внутренних напряжений; эти напряжения суммируются с действующими переменными напряжениями и способствуют неожиданным поломкам.

О характере поломки в определённой мере можно судить по излому детали, поскольку вид излома позволяет оценить имеющиеся в детали концентраторы напряжений и характер действующих сил.

Наиболее часто встречаются хрупкие изломы, на поверхности которых отсутствуют видимые следы пластической деформации. Хрупкие изломы могут возникнуть под действием многих факторов как в процессе изготовления (флокены, закалочные и сварочные трещины, хрупкие трещины, образовавшиеся в процессе травления и контакта с расплавленными и раскисленными металлами и др.), так и при эксплуатации деталей. Наличие надреза или другого концентратора напряжений, образование тонкого поверхностного хрупкого слоя может привести к хрупкому разрушению детали. Наиболее типичным видом излома являются изломы от многократно повторяющейся нагрузки, т.е. усталостные изломы.

2.1.2. Вида внешнего трения, вызывающие отказы деталей по износу

Трение проявляется при механическом контакте и движении контактирующих тел. Внешнее трение способствует проявлению различных видов сложного взаимодействия, при котором протекают механические, физико-химические, электрические и другие процессы. Основной характеристикой внешнего трения является сила трения – реакция, препятствующая взаимному перемещению.

Сила сопротивления относительному перемещению твёрдых тел, направленная противоположно этому перемещению, называется силой трения.

Различают следующие виды трения:

- трение без смазки (сухое трение) – трение при отсутствии введённых смазочных веществ на трущихся поверхностях, предусматривается в сухих муфтах и тормозах, ремённых передачах, сухих фрикционных передачах, в соединениях с гарантированным натягом с обезжиренными поверхностями (сборка с охлаждением);

- полусухое трение – смешанное трение, при котором на отдельных участках возникает граничное трение, а по остальной части площади контакта – сухое трение, характерно для соединений с натягом, резьбовых соединений, поверхностей зажима изделий;

- граничное трение – трение в условиях тонких слоёв смазки (≤ 0,1 мкм), когда смазка обладает свойствами, отличными от объёмных (масла с присадками для направляющих и подшипников с малыми скоростями);

- полужидкостное трение – смешанное трение, сочетающее в себе жидкостное и граничное трение или жидкостное сухое трение, при полужидкостном трении часть нагрузки воспринимается гидродинамическими силами в масляных слоях, а другая часть передаётся через граничную плёнку или непосредственно;

- жидкостное гидродинамическое трение, при котором масло увлекается в сужающийся между трущимися поверхностями зазор и создаёт гидродинамическое давление, полностью уравновешивающее внешнюю нагрузку, возникает в подшипниках и направляющих при достаточной скорости. Режим обладает саморегулированием – при повышении температуры понижается вязкость масла и понижается теплообразование в подшипнике;

- жидкостное гидростатическое трение, для обеспечения которого масло, разделяющее трущиеся поверхности, подаётся от отдельного насоса (применяется при малых скоростях, недостаточных для создания гидродинамического трения);

- жидкостное контактно-гидродинамическое трение при качении или качении со скольжением возникает в зубчатых и червячных передачах, роликоподшипниках (контактные деформации изменяют форму зазора, а высокое давление в масле приводит к резкому изменению его вязкости);

- трение в условиях вязкопластической (консистентной) смазки применяют в узлах трения скольжения при периодической работе и трудности применения жидкой смазки и широко – в узлах трения качения;

- трение в условиях газовой (воздушной) смазки применяют в быстроходных подшипниках (характеризуется минимальными сопротивлениями вращению и малым теплообразованием, нечувствительностью к изменению температуры);

- трение в условиях вакуума, низких и высоких температур – применение жидкой смазки в этих условиях невозможно. В связи с отсутствием теплоотвода конвекцией воздуха и жидкости и с повышенным коэффициентом трения образование защитных оксидных плёнок в условиях вакуума замедленное. Применяют твёрдые смазки, самосмазывающиеся материалы, плёночные металлические покрытия.