Лекция №5

5.1 Износ оборудования, основные виды износа.

Основные виды износа (физический износ):

1. механический износ –износ вызванный относительным перемещением трущихся поверхностей деталей в узле.

2. эрозионный износ (разновидность механического износа).

3. усталостный (разновидность механического износа).

4. коррозионный.

5. тепловой.

Механический износ деталей машин (аппаратов) –неизбежный естественный процесс. Правильная эксплуатация машины заключается в обеспечении условий при которых скорость износа деталей машины будет минимальный. Износу повергаются как детали имеющие контакт и взаимное перемещение, т.е. трущиеся так и детали не участвующие в контакте и взаимных перемещениях.

В зависимости от характера поверхностного слоя различают:

1. сухое трение – когда поверхность покрыта твердыми пленками, менее прочными, чем основной материал.

2. Граничное трение - когда поверхность покрыта жидкими пленками.

3. Жидкостное трение – когда жидкие пленки имеют толщину 0,1 мкм и более, т.к. в пленках такой и большей толщины проявляются объемные свойства жидкости.

Если поверхность твердого тела освобождается от пленки (что может быть осуществлено при жестких режимах трения или в вакууме), то внешнее трение переходит во внутреннее, поверхности схватываются, свариваются и относительное перемещение сопровождается значительным повреждением поверхностей. Это приводит к катастрофическому износу деталей машин и не должно допускаться. Это возникает при нарушению условий нормальной эксплуатации или ошибок в конструкции.

Кроме того существует смежные виды трения:

1. полусухое трение, когда в одних точках контакта существует сухое трение, в других граничное.

2. полужидкостное трение, когда в одних точках имеет место граничное трение, в других жидкостное.

5.2 Влияние внешних условий на износ.

В зависимости от внешних условий существенно меняется вид трения и соответственно износ.

Коэффициент трения  для одной и той же пары трущихся материалов изменяется в широком диапазоне; так для пары сталь по стали =0,05 – 0,8. Следовательно природа материалов влияет меньше на , чем внешние условия.

Ряд исследователей ставят трение и износ в первую очередь в зависимости от качества, то есть свойств материала трущихся поверхностей. Это утверждение можно принять при определенных неизменных внешних условиях. То есть const v; p; смазки.

При жидкостном трении, трение и износ минимальны – нужно стремиться обеспечить жидкостное трение.

При граничном трении в зоне малых нагрузок с увеличением нагрузки  падает, а затем остается неизменной: при дальнейшем увеличении p (т.е. нагрузки),  - возрастает в следствии перехода в некоторых точках граничного трения в сухое.

Изменение скорости v влияет на  по разному и зависит от внешних условий и материала трущихся пар, при этом в одних случаях с увеличением v -  - растет, в других падает.

С увеличением шероховатости при трении скольжении  переходит через минимальные значения.

При сухом трении в случае упруго-пластического контакта с увеличением p (нагрузки)  - падает, с увеличением скорости v переходит через максимальное.

Нужно помнить, что нормальная условная работа подшипников скольжения ограниченна условием, что температура в процессе их работы не должна подниматься выше 60С.

Температура подшипника определяется работой сил трения, которая полностью переходит в тепловую энергию и условия его охлаждения.

Силы трения :

5.3 эрозионный и усталостный износ.

Мы рассмотрели с вами механический износ, вызываемый относительным перемещением трущихся поверхностей деталей в узле. Кроме этого есть еще две разновидности механического износа:

• эрозионный износ;

• усталостный износ.

Эрозионный износ характерен для аппаратов, не имеющих движущихся органов. Износ в этом случае вызван динамическим воздействием движущейся среды.

Многие среды, с которыми соприкасаются детали оборудования, содержат твердые частицы (соли, песок, кокс и т.д.).

Твердые вещества, движущиеся относительно детали подвергают ее абразивному истиранию. Однако эрозионный износ может наблюдаться при сильных и продолжительных ударах о поверхность жидких и паровых струй, не содержащих абразивные включения.

Следует отметить, что абразивное истирание возникает, когда в среде имеются вещества способные усилить коррозию или возникновение электрических зарядов. Особенно увеличивается износ при высоких температурах и давлениях.

Усталостный износ характерен для деталей, которые в течении длительного времени подвергается воздействию знакопеременных нагрузок, величина которых значительно меньше, чем предел прочности материала детали.

Механизм усталостного разрушения представляется следующим образом. Под действием переменных напряжений на поверхности детали возникает трещина, которая постепенно распространяется вглубь, что приводит к уменьшению фактического поперечного сечения детали и в конечном итоге к ее разрушению.

Усталостные трещины возникают в местах, где концентрируются напряжения. Места концентрации напряжения обычно охватывают небольшой объем детали, за пределами которого они быстро уменьшаются. Поэтому их называют местными напряжениями. Концентрации напряжений благоприятствует ряд факторов: резкое изменение формы детали (отсутствие плавных переходов), наличие на деталях надрезов, выточек, плохая чистота обработки, нарушение сплошности материала (пустоты, трещины, раковины, инородные включения).