9.2. Элементы механики фрикционного взаимодействия

Подобный расчетвыпо лняют в предположении, чтопр иработка закончилась и интенсивность изнашивания постоянна, причем предпочтительнее определять ее экспериментально. Указанные закономерности распространяются на такие узлы, как шарниры цепных передач, винт–гайка скольжения, направляющие, шлицевые соединения и др. Общая форма зависимости интенсивности изнашивания от ряда эксплуатационных факторов имеет более сложный вид и включает скоростные, температурные, физико-химические и другие факторы. Для оценки ресурса используют, как правило, значения интенсивности изнашивания, полученные экспериментально, а в расчетах деталей — экспериментально обоснованные максимальнодопускаемые нагрузки .

Принарушении услови йвнешнего трения возникают такие виды фрикционныхсвязей , как микрорезание и схватывание, которые приводят к катастрофическому изнашиванию и заеданию, т. е. недопустимым формам отказов. Один из наиболее весомых факторов, ускоряющихизнашивание , — наличие в зонеконтакта микроскопических частиц с твердостью, существенно превышающей твердость сопряженных поверхностей, например мелкодисперсного песка. Вдавливание и тангенциальное смещение подобных частиц вызывают многократное увеличение степени деформации поверхностных слоев, вызывающее их ускоренное изнашивание. Этот процесс называют абразивным изнашиванием. Зависимость интенсивности изнашиванияот нагруз кив этом случаеоп исываетсявыражением (9.2).

9.2.6. Материалы для сопряжений скольжения

Вслучае трения скольжения прине совершенной смазкеусловия деформирования поверхностных слоев существенно отличаются от условий, которые возникают при объемном деформировании. Это связано с высоким уровнем тангенциальных напряжений в поверхностных слоях, приводящих, как правило, к возникновению пластической деформации. В связи с этим требования, предъявляемые к материалам узлов трения, носят противоречивый характер. Для увеличения числа циклов до разрушения необходимо стремить-

179

Глава 9. Основытриботехник и

ся к высокой пластичности, по крайней мере, одного из контактирующих материалов. Это также относится к правилу положительного градиента. Однако пластичные материалы с низкой твердостью имеют более высокое значение относительного вдавливания, которое обратно пропорционально твердости, как это следует из формулы (9.1). Поэтому для выполнения указанных условий требуются материалы с высокой пластичностью и относительно высокой твердостью, что достижимо только для гетерогенных материалов. Именно к такому типу материалов относится большинство подшипниковых сплавов, содержащих мягкую структурную составляющую, например баббиты, алюминиево-ол овяные сплавы, оловянистые или свинцовистые бронзы и др. [45]. Баббиты представляют собой сплавы олова и свинца, ккото рым в качестве легирующих элементов добавленысурьма , медь, алюминий, кальций. Легирующиеэлементы в ряде случаев могут игратьроль твердой структурной составляющей. К этой же группе относят и антифрикционные чугуны, в которых мягкойструктурной соста вляющейявляется графит.

Те же требования предъявляют и к конструкционным сталям, дисперсионное упрочнение которых не должно приводить к существенному снижению вязкости и пластичности. Это необходимо контролировать, поскольку охрупчивание материала снижает его износостойкость. Причиной охрупчивания может быть термическая или химико-термическая обработка, а также действие среды, напримердеструкция смазочногоматериала[5, 48].

Отметим, что свойства поверхностных слоев материалов могут изменяться в результате взаимодействия со смазочным материалом (см. п. 9.3).

Основные методы оценки износостойкости деталей рагламентированны ГОСТ 23.224–86. Для предотвращения или снижения ин-

разделять поверхности трения достаточным слоем смазочного материала (гидродинамическая и гидростатическаясмазка );

применять специальные антифрикционные и износостойкие покрытия и пленкообразующие смазочные материалы.

180