Влияние условий эксплуатации
Влияние нагрузки. Рост нагрузки, как правило, увеличивает износ сопряжения. Это имеет место для металлов и полимеров, как при упругом, так и при пластическом контакте, так как с ростом нагрузки увеличиваются контактные напряжения. Но, следует отметить, что рост нагрузки одновременно увеличивает деформацию контактной зоны, то есть фактическую площадь контакта. Последнее обстоятельство замедляет рост фактических контактных напряжений.
Практика показала, что износ пропорционален номинальной удельной нагрузке «Р» в степени «n» большей единицы:
. (1.19)
С ростом нагрузки «А» увеличивается, а «n» – стремится к единице.
Если в процессе эксплуатации нагрузка на узел трения меняется, колеблясь случайным образом вокруг некоторого среднего значения, то износ, в этом случае, будет всегда больше, чем если бы нагрузка поддерживалась на постоянном среднем уровне. Следовательно, нестационарность нагружения снижает износостойкость сопряжений.
Влияние скорости.
Мощность, подводимая к паре трения,
пропорциональна как нагрузке, так и
скорости (
),
но последняя влияет на процесс изнашивания
гораздо интенсивнее. Это связано с тем,
что при увеличении скорости растёт
число циклов нагружения и ресурс пары
снижается из-за контактной усталости.
Кроме того, с увеличением скорости резко
возрастает температура, что приводит
к понижению физико-механических свойств
материалов деталей трения и их износ
возрастает. Особенно характерно
тепловыделение в зоне контакта для
высоких (более 10 м/с) скоростей, например,
при движении снаряда в стволе орудия.
Если при этом механические свойства и
температура плавления контртела (ствола)
выше, чем у скользящего элемента
(снаряда), то изнашивание происходит
путём переноса (намазывания) тонких
поверхностных слоёв скользящего элемента
на контртело.
При постоянной температуре рост скорости скольжения приводит к увеличению износа пропорционально подводимой мощности.
Влияние температуры. Практически во всех случаях повышение температуры узла трения увеличивает износ его деталей.
При гидродинамической смазке температура узла снижает вязкостные характеристики используемого масла (растёт критерий Рейнольдса) и гидродинамический клин может быть неустойчивым или вообще не возникнуть, что резко увеличит износ.
При граничной смазке рост температуры может превысить критическую температуру граничных слоёв. Их разрушение увеличит износ.
При трении без смазки рост температуры снижает физико-механические характеристики материалов трущихся пар. У металлических сплавов могут образоваться структурные составляющие с низкой прочностью и твёрдостью. Полимерные материалы могут перейти в другое агрегатное (высокоэластическое, вязкотекучее) или фазовое (изменить процент кристалличности) состояние, что снижает их износостойкость.
Влияние реверсивного движения. Перемена направления движения пар трения уменьшает износостойкость материалов контактирующих деталей как при скольжении, так и при качении.
Это связано со следующими обстоятельствами:
– реверсирование добавляет число переходных процессов - пусков и остановов;
– величина сил трения увеличивается;
– возрастает глубина, степень наклёпа и уровень внутренних напряжений.
Следовательно, реверсирование комплексно изменяет свойства поверхностных и глубинных слоёв материала в паре трения.
Положительным эффектом при реверсировании является ускорение процесса приработки.
Влияние коэффициента перекрытия. При значениях коэффициента перекрытия менее единицы (см. рисунок 1.12) знакопеременные деформации от постоянной по направлению силы трения вызывают эффекты сходные с реверсивным трением. При этом интенсивнее изнашивается более протяжённая поверхность.
Для объяснения в настоящее время выдвинуты следующие гипотезы:
более высокая прочность кромок меньшей детали, чем поверхность большей;
пропорциональный площади детали рост числа микродефектов на поверхности;
образование твёрдого нароста на малой детали.