5.3.2. Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания.

Удельная нагрузка /номинальное давление/. Для не приработанных поверхностей удельная нагрузка нелинейно влияет на износ, причем более существенно I ≈ P_a^1,4 - 3 для поверхностей с малой площадью контакта, т.е без волнистости. Волнистость поверхностей значительно уменьшает нелинейный характер этой зависимости. Для приработанных поверхностей интенсивность изнашивания прямо пропорциональна удельной нагрузке. Таким образом, в общем случае I ≈ P_a^1 - 3, что согласуется с опытными данными эксплуатации деталей машин, а также многочисленными лабораторными испытаниями.

Упругие свойства материала /модуль упругости/. Модуль упругости материала значительно влияет на интенсивность изнашивания материала, причем для материалов с одинаковой прочностью на разрыв увеличение его ведет к увеличений I. Показатель степени при модуле упругости изменяется в наиболее широких пределах и имеет наибольшее абсолютное значение. Больший интервал изменения показателя степени соответствует контакту шероховатой поверхности без волнистости, а большее абсолютное значение этого показателя имеет место для шероховатой и волнистой поверхности. Однозначную зависимость между модулем упругости и интенсивностью изнашивания экспериментально установить затруднительно, потому что имеется связь между модулем упругости и фрикционными свойствами, в частности с коэффициентом трения, а также прочностными характеристиками .

Свойство несовершенной упругости учитывают коэффициентом гистерезисных потерь α_Г знание которого важно для прогнозирование износа приработанных поверхностей. Некоторые значения приведены в работе [17].

Прочностные свойства материала . Увеличение абсолютных значений этих характеристик всегда положительно влияет на износостойкость. Чем больше σ₀, тем прочнее материал при однократном разрыве, и чем больше t_y, тем большее количество циклов требуется для отделения частицы износа.

Фрикционные свойства сопряжения /коэффициент трения ξ/. Интенсивность изнашивания сильно зависит от коэффициента трения ~ как и от прочности свойств σ₀. Эта связь неоднозначна, так как коэффициент трения зависит от упругих свойств материала, шероховатости поверхностей, удельной нагрузки и параметров, характеризующих молекулярное взаимодействие на контакте.

Шероховатость и волнистость поверхностен. Влияние микрогеометрии поверхности на износ весьма существенно. Поскольку комплексны критерий шероховатости может меняться на четыре порядка в пределах 10^-3<Δ<I, а показатель степени при Δ лежит в пределах 0,8 - 4, то пренебрежение шероховатости может привести к ошибке в несколько порядков при определении интенсивности изнашивания [17].

Волнистость поверхностей может менять интенсивность изнашива­ния в меньших пределах, потому что 10^-3 > >10^-6 а показатель степени меньше единицы и может изменяться только в 4 раза, что в крайних пределах дает изменение 1 на 2 порядка. Поэтому учет волнистости необходим, хотя точность определения абсолютного значения параметра волнистости, необходимого для расчета, сравнительно невысока. В случае износа приработанных поверхностей исходная микрогеометрия трущихся поверхностей не влияет на интенсивность изнашивания.

Молекулярное взаимодействие на контакте в условиях трения /смазки, совершенства очистки поверхностей, окружающей газовой среды и параметров, характеризующих ее состояние/ учитывается коэффициентом трения в частности параметрами τ₀ и β.

Чем меньше сдвиговое сопротивление, тем меньше интенсивность изнашивания поверхностей трения. Поэтому введение смазки повышает износостойкость узлов трения.

Температурно-скоростной фактор. Влияние скорости скольжения на Фрикционные свойства изучено еще недостаточно. Скорость скольжения определяет время существования единично; фрикционной связи и, следовательно, скорость деформирования материалов. Поэтому на трение и износ материалов оказывает влияние вязкость фрикционного контакта. От скорости скольжения зависит мощность тепловыделений и температура на контакте. Нагрев поверхностных слоев трущихся тел приводит к изменению в них механических и фрикционных свойств и механо – химическим структурным изменениям. Поэтому следует рассматривать температурную зависимость износа как следствие температурных зависимостей тех свойств материала, которые вошли в расчетные уравнения, т.е. t_y, σ₀, ξ, E.

Модуль упругости материалов Е сравнительно мало изменяется /уменьшается/ с ростом температуры. Более существенно уменьшение параметра прочности σ₀. Коэффициент трения в зависимости от температуры может уменьшаться, возрастать или оставаться неизменным, что объясняется различным характером изменения соотношения между молекулярной и механической составляющими коэффициента трения. Вопрос об изменении параметра t_y,в зависимости от температуры еще не изучен. Поэтому его определение следует вести при температурном режиме, близком к тому, который будет иметь место в реальном узле трения.

Особо следует выделить существование критических точек на зависимостях интенсивности изнашивания от параметров, характеризующих тепловыделение на контакте, а именно: температуры, скорость нагрузки. При достижении на контакте определенных температур и воздействии механо – химических факторов происходят коренные изменения в материале и в сущности материал в поверхностных слоях приобретает качественно новые механические свойства, при которых интенсивность изнашивания может скачком изменяться на несколько порядков /рис. З6/. Для выделения таких критических точек следует

Рис. З6. Зависимость интенсивности изнашивания от нагрузки для стали с 0,52% С. \/ = 2,6 м/с /по данным Н. Велша/

проводить испытания на Фрикционную теплостойкость, в которых получают экспериментальные зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от температуры вблизи поверхности трения.

Приведенный расчет справедлив для установившегося движения в условиях трения без смазки и при граничном трении.

Результаты вычислений по изложенному методу интенсивности изнашивания различных пар трения удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными [17] Одной из причин разброса можно считать естественную вариацию входящих в уравнение параметров. Максимально возможное расхождение при этом составляет около порядка.

Предлагаемый метод расчета может быть полезен инженерам в том, что позволяет: