1.2.3. Механический износ

Механический износ - вызывается силами трения при скольжении одной детали по другой, находящихся под нагрузкой (рис.1.2).

Трущиеся поверхности F деталей даже при тщательной обработке имеют неровности (0,05 - 0,1)мкм.

Так как нагрузка на выступы и неровности велика, они подвер­гаются пластической деформации, срезу, скалыванию. В процессе эксплуатации поверхность контакта увеличивается (рис.1.3).

Механический износ - называется абразивным, если между тру­щимися поверхностями F1 и F2 оказываются твердые частицы (про­дукты износа, пыль, частицы перерабатываемого материала и т.д.). В результате - царапины, бороздки, канавки - дополнительные концентраторы напряжений, ведущие к аварийному разрушению деталей.

Рис.1.2.

Рис.1.3. Поверхность контакта трущихся деталей. F << F₁ + F₂ ,

P_1конт и P_2конт>>P_норм = q / F.

Механический износ проявляется также в пластической деформации деталей подверженны нагрузкам. Например, валы кроме износа тре­ния подвергаются изгибу и кручению, шпонки и шпоночные пазы под­вергаются пластической деформации вследствие перегрузки соедине­ния, некачественной сборки, изготовления или появления ударных нагрузок на шпоночное соединение (рис.1.4).

Рис.1.4

.

Болтовые соединения находятся под статической нагрузкой – Р_з - усилия затяжки. Величина нагрузки определяется усилием затяжки Р_зат = const (рис.1.5).

Так как в аппаратах Т и Р изменяются - это приводит к возникновению динамических нагрузок, под воздействием которых воз­никает усталость металла и удлинение болтов с искажением резьбы, приводящие к ослаблению прочности соединения, герметичности аппарата и т.д., что может вызвать пожар, взрыв, отравление (рис. 1.6).

Рис.1.5. 1 - деталь; 2 - шайба пружинная; 3 - гайки; 4 - болт.

Рис. 1.6. а - нормально статически; б - динамически.

Пластические деформации при тепловом воздействии связаны с ползучестью металла.

Для углеродистых сталей ползучесть проявляется при Т > 375 ⁰C, легированных при T > 420 ⁰С.

К механическим износам относятся также нарушения целостности детали, которая всегда связана с аварийным износом и приводит к аварийным последствиям. Причины нарушения целостности:

1) превышение []_д;

2) действие неучтенных концентраторов [] (царапины, ка­навки и т.д.);

3) большой разброс механических показателей металла;

4) качество изготовления, особенно качество термомеханических операций, сварочных и сборочных работ;

5) качество обслуживания, т.е. ремонта;

6) качество смазки.

В химической промышленности наиболее часто нарушение це­лостности наблюдается у компрессоров - особенно поршневых. На­рушение целостности происходит при ремонте (пропарка емкостей на открытых площадках колонны при сливе воды после гидроиспытаний при закрытом воздушнике, так как в первом случае охлажде­ние приводит к снижению остаточного давления, во-втором возникает вакуум.

Механический износ в аппаратах, не имеющих движущихся час­тей происходит за счет эррозии - т.е. за счет динамического воздействия движущейся среды. (рис. 1.7).