1.2.2. Износ, возникающий при трении сопряженных поверхностей

Износ, возникающий при трении сопряженных поверхностей, является наиболее характерным видом повреждения большинства машин и их механизмов. Изнашивание - это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и его остаточной деформации. Основное влияние на процесс изнашивания оказывают постоянное возникновение и нарушение фрикционных связей, имеющих молекулярно-механическую природу.

Для расчета и прогнозирования степени повреждения материала дета­лей при износе необходимо знать основные закономерности процесса изна­шивания материалов. Показателями износа в соответствии с общим методи­ческим подходом по оценке степени повреждения являются:

• линейный износ U (мкм) - изменение размера поверхности при ее износе;

• скорость изнашивания =du/dt (мкм/ч) - отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник;

• интенсивность изнашивания j = du/ds - отношение величины износа к относительному пути трения S, на котором происходит изнашивание.

Закон изнашивания материалов должен в общем виде выражать в ана­литической форме зависимость U или  от следующих факторов: давления на поверхности трения, скорости относительного скольжения, твердости и прочности материала, свойств поверхностного слоя, вида трения и смазки, внешних условий, влияющих на процесс изнашивания, и другие. Получение таких зависимостей является чрезвычайно сложной задачей, которая в на­стоящее время находится в стадии решения. Для уяснения поставленной частной задачи - рассмотрим протекание износа во времени.

Изнашивание является многостадийным процессом, поэтому измене­ние износа во времени выражается кривой, состоящей из трех участков (рис. 1.1). Схема на рис. 1.1, где нет различия между II и III периодами, свидетель­ствует о нерацио­нальных условиях эксплуатации (на­пример, происходит накопление абразива на поверхности тре­ния). Для характери­стики установившегося процесса изнашива­ния, учитывая, что для деталей машин период катастрофи­ческого износа недопустим, можно сде­лать вывод (см. рис. 1.1) о том, что между износом и временем наиболее типична линейная зависимость:

,

где U_п - износ за период приработки;

 - скорость изнашивания;

t - время.

Наблюдения показывают, что в большинстве случаев величина износа деталей в период их приработки не превышает величины допуска на изготовление. Это позволяет при расчетах величиной износа детали в период приработки пренебречь и за начальный размер детали принимать, например, для валов - нижний предельный размер по детали, для отверстий – верхний предельный размер и т.п.

Любая машина всегда имеет широкую номенклатуру узлов, работаю­щих в различных условиях и по-разному влияющих на ее выходные пара­метры. В большинстве случаев необходимо исследовать износостойкость машины в целом, не ограничиваясь исследованием износа ее отдельных де­талей и узлов. В этом случае изучаются наиболее часто изнашивающиеся детали, определяется вероятность отказа каждой из этих деталей и затем, используя теорему умножения вероятностей, определяется вероятность отка­за машины для заданного ресурса :

.