1.8. Процеси зношування деталей і складальних одиниць вагонів
1.8.1. Основні поняття теорії тертя й зношування
У процесі експлуатації вагона з'являються різні несправності, які доводиться усувати при технічному обслуговуванні або ремонті. Причинами цих несправностей можуть бути процеси природного походження, помилки при виборі конструкторських або технологічних рішень, порушення правил технічної експлуатації вагона.
Несправності, обумовлені процесами природного походження, проявляються найчастіше у вигляді значного зношування деталей і складальних одиниць, що накопичується в результаті тривалої експлуатації вагона (поступова відмова), або у формі раптових відмов, викликаних вичерпанням конструкційним матеріалом свого ресурсу (старіння і явище утоми матеріалу).
Зношування — це процес руйнування або відділення матеріалу з поверхні твердого тіла й (або) нагромадження його залишкових деформацій при терті, що проявляється в поступовій зміні розмірів або форми тіла. Зношування характеризується величиною зношування, інтенсивністю й швидкістю зношування.
Зношування — це результат зношування, обумовлений у встановлених одиницях. Величина зношування може виражатися одиницями довжини, маси, обсягу й ін. (відповідно лінійне, масове й об'ємне зношування).
Інтенсивність зношування визначається відношенням величини зношування до обсягу виконаної роботи, наприклад, мм/км пробігу.
Швидкість зношування — це відношення величини зношування до часу, протягом якого проходило зношування.
Рис. 1.13. Графіки інтенсивності (а) і швидкості (б) зношування деталей вагонів залежно від часу
Інтенсивність і швидкість зношування, як правило, не залишаються постійними в часі (рис. 1.13). Процес зношування звичайно відбувається в три стадії. На першій стадії (ділянка а) відбувається приробітку деталі, супроводжувана інтенсивним зношуванням. Далі процес зношування стабілізується (ділянка b), швидкість зношування практично постійна (рис. 1.13,б). Ця ділянка характеризує нормальну роботу вузла. Поступова зміна розмірів тертьових деталей, що приводить до погіршення умов змазування, появі динамічних навантажень у з'єднанні й ін., викликає катастрофічне збільшення швидкості зношування на ділянці с.
Нагромадження статистичних даних по характеру зношуваності різних деталей вагонів дозволяє встановити припустимі зношення деталей (на мал. 1.13 hпр ) і обґрунтовано планувати міжремонтні цикли (строки або пробіги).
Зношування є результатом тертя дотичних частин машин один з одним або з навколишнім середовищем (для вагонів - елементи залізничної колії, перевезений вантаж й ін.).
Відповідно до стандарту зовнішнє тертя — це явище опору відносному переміщенню, що виникає між двома тілами в зонах зіткнення поверхонь по дотичній до них, супроводжуване диссипацієй енергії. По характеру відносного переміщення розрізняють тертя спокою (при мікропереміщеннях до переходу до відносного руху, відносна швидкість переміщення близька до нуля) і тертя руху — тертя двох тіл, що перебувають у відносному русі.
Тертя руху підрозділяється на тертя ковзання, при якому швидкості відносного руху тіл у точці контакту різні по величині або напрямку, і тертя катання, що відбуває при однакових по величині й напрямку швидкостях щодо руху. «Чисте» тертя катання можливо тільки теоретично. У практиці воно завжди супроводжується нехай навіть незначним проковзуванням деяких елементів деталей, що утворять пари тертя.
По характеру змазування контакту дотичних поверхонь у парах тертя розрізняють тертя без мастильного матеріалу (деталі фрикційних гасителів коливань, поглинаючих апаратів, механізму автозчепу, гальмові колодки й обід колеса й ін.), тертя із граничним змащенням (товщина шару мастильного матеріалу від розмірів однієї молекули до 0,1 мкм — змазування деталей гальмових приладів розпиленим у повітрі маслом) і тертя з рідкої або в’язкопластичним змащенням (деталі підшипників й ін.).