МИНобрнауки РФ

Волгоградский государственный технический университет

АВТОТРАНСПОРТНЫЙ Факультет

Кафедра «Сопротивление материалов»

Расчет пары трения по критерию износа

расчетно-проектировочная работа по дисциплине

«Прикладная физика (триботехника)»

направление подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

профиль – «Автомобильный сервис»

профиль – «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Выполнил

студент гр. АТ-312 Верховых И.А.

Проверил

доц. С. Н. Паршев

Волгоград 2013

Введение

Одной из важных задач при обеспечении качества машины является повышение эксплуатационных показателей их деталей. Эти показатели определяются параметрами качества поверхностного слоя. Известно, что до 70% причин выхода из строя машин и механизмов связано с износом узлов трения. Следовательно, одним из направлений обеспечения качества машин является повышение износостойкости этих деталей, которое может быть достигнуто путем включения периода приработки на стадию изготовления за счет применения соответствующих технологических процессов изготовления. Износ зависит от многих параметров качества поверхностного слоя, поэтому важно знать возможности управления комплексом этих параметров в процессе обработки, включая геометрические, механические, физические и структурные свойства. В промышленности машин широко применяются различные методы отделочно-упрочняющей обработки.

Основные понятия и определения

Триботехника — наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин.

Ряд терминов, относящихся к триботехнике, стандартизован. ГОСТ 23.002-78 включает 97 терминов, которые расклассифицированы по видам трения, изнашивания, смазки, методам смазывания и смазочным материалам. К общим понятиям триботехники относятся следующие термины.

Внешнее трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии.

Износ — результат изнашивания, определяемый в установленных единицах. Величина износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Смазывание — подведение смазочного материала к поверхности трения.

Коэффициент трения — отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Коэффициент сцепления — отношение наибольшей силы трения покоя двух тел к нормальной относительно поверхностей трения силе, прижимающей тела друг к другу. [1, ст. 7,8,9]

Основные виды изнашивания

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Изнашивание может сопровождаться коррозионными процессами, происходящими в материалах деталей под воздействием химически активных составляющих среды, и является сложным физико-химическим процессом. Теории трения и изнашивания посвящена обширная отечественная и зарубежная литература.

В соответствии с ГОСТ 27.674-88 изнашивание делится на три основные группы: механическое (Газоабразивное, Кавитационное, Абразивное, При фреттинге, Усталостное, При заедании, Гидроэрозионное) происходящее в результате только механического взаимодействия материалов трущихся поверхностей, коррозионно-механическое (Окислительное, Фреттинг-коррозия), характеризующееся процессом трения материалов при химическом и (или) электрическом взаимодействии со средой, и изнашивание при действии электрического тока (Электроэрозионное).

Наиболее распространенными разновидностями механического изнашивания являются абразивное и усталостное.

Абразивное изнашивание — процесс разрушения поверхности резанием и царапанием твердыми абразивными частицами среды, в которой происходит работа деталей.

Усталостное изнашивание — процесс разрушения деталей, характеризующийся усталостными явлениями в поверхностных слоях металла.

Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание поверхности происходит в результате воздействия потока жидкости (газа), а гидроабразивное (газоабразивное) — в результате действия твердых тел, увлекаемых потоком жидкости (газа).

Кавитационное изнашивание происходит в результате высоких локальных давлений или температур, возникающих вследствие захлопывания пузырьков газа вблизи поверхности твердого тела при его движении относительно жидкости.

Изнашивание при фреттинге — механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном микросмещении.

Электроэрозионное изнашивание — эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является окислительное и фреттинг-коррозия.

Окислительное изнашивание происходит в результате появления на поверхности трения защитных пленок вследствие взаимодействия материала и кислорода. При этом происходит образование пленок твердых растворов кислорода с материалом изделия, что резко изменяет свойства трущихся поверхностей и вносит свою специфику в появление других видов изнашивания.

Фреттинг-коррозия является многостадийным процессом химико-механических взаимодействий трущихся поверхностей. На участках с этим видом изнашивания первоначально наблюдается процесс схватывания, упрочнения поверхностей контакта, циклическая текучесть подповерхностных слоев и разрушение окисленных пленок. Вторая стадия - появлением коррозионно-активная среда в микротрещинах деталей. Третья стадия - высокая интенсивность разрушения поверхностных слоев, предварительно разрыхленных усталостными и коррозионными процессами.[1, ст. 14,15]