otvety

Расчеты на изнашивание

Основная расчетная схема при оценке интенсивности изнашивания. Основная зависимость для оценки интенсивности изнашивания при упругом контакте. Основная зависимость для оценки интенсивности изнашивания при пластическом контакте.

Методика расчета на изнашивание предназначена для расчета и оценки интенсивности изнашиваемых поверхностей трения с использованием исходных данных о физикомеханических, фрикционно-усталостных и нагрузочных характеристиках фрикционного сопряжения.

Расчеты основаны на гипотезе фрикционной усталости, общие аналитические зависимости которой получены для простейшей расчетной схемы, именуемой основной.

В соответствии с основной расчетной схемой рассматривается изнашивание двух номинально плоских тел в стационарном (установившемся) режиме трения без смазочного материала или в условиях граничного трения.

Стационарный режим характеризуется статистической воспроизводимостью микрогеометрии поверхности трения, стабильностью во времени фрикционных характеристик сопряжения, температуры, физико-механических свойств поверхностных слоёв при постоянстве внешних условий.

Изнашиваемое тело считается гладким и деформируемым, истирающее - жестким и шероховатым. Номинальное давление и скорость скольжения постоянны во времени и равномерно распределены по поверхности контакта. Влиянием температуры пренебрегаем.

Методика предусматривает оценку интенсивности изнашивания для следующих модификаций основной расчетной схемы:

шероховатое тело обладает упругими свойствами

изнашиваемое тело также обладает шероховатостью

основные факторы подвержены случайным изменениям

на поверхности контакта имеется равномерное температурное поле

Вболее сложных случаях аналитические зависимости основной расчетной схемы позволяют

записать в явной форме вид и числовые значения параметров элементарного закона изнашивания, справедливого для дифференциально малого участка контакта.

Данная методика позволяет производить оценки и для нестационарных условий изнашивания, когда известен закон изменения переменных факторов, а зависимость интенсивности изнашивания от них может рассматриваться как параметрическая.

Формулы данной методики неприменимы для расчета:

интенсивности изнашивания сопряжений, работающих вне области внешнего трения (схватывание, задир)

разрушения поверхности трения вследствие действия агрессивной внешней среды

интенсивности изнашивания при кавитации

интенсивности изнашивания при резко переменных внешних условиях, приводящих к качественным изменениям материалов пары трения

Также, методика неприменима для расчета интенсивности изнашивания сопряжений, работающих в жидкостном или смешанном режиме. Однако, после модификации её можно использовать для моментов пуска (остановки) и других нарушений режима.

При использовании методики должна быть задана величина предельно-допустимого износа.

Характеристики трения

(1)

– интенсивность изнашивания;

h, V, G – величины линейного, объёмного и весового износа соответственно;

–путь трения;

–номинальная площадь трения;

–удельная номинальная сила трения;

–работа силы трения;

–плотность материала;

с

У

Окислительное изнашивание

Окислительное изнашивание- это разновидность коррозионно-механического вида изнашивания, при котором преобладает химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой. При окислительном изнашивании кислород воздуха, вступая во взаимодействие с металлом, образует на нем окисную пленку, сильно влияющую на процессы трения и изнашивания.

Вслучае трения сопряженных металлических деталей окисные пленки в местах контактирования поверхностей защищают металлы от непосредственного их сближения до расстояния, при котором возможно схватывание. Неспособность самих окисных пленок к схватыванию обусловлена их неметаллической природой.

Окисление стальных деталей происходит при соприкосновении с воздухом. При трении в условиях смазки сталь окисляется кислородом, растворенным в масле.

Окисные пленки механически постепенно истираются или, отрываясь, удаляются со смазкой. Затем они образуются вновь.

Таким образом, окислительное изнашивание представляет собой изнашивание непрерывно возобновляемых окисных пленок . Материал, противостоящий окислительной среде за счет образующихся защитных поверхностных пленок, может оказаться при трении малостойким изза непрерывного удаления этих пленок (если они сами по себе недостаточно прочны). Поэтому одни и те же материалы имеют различную износостойкость в зависимоти от сочетания условий механического изнашивания и коррозионного влияния среды.

При трении, сопровождающемся пластическим деформированием, в поверхностных слоях образца или детали происходит интенсивное окисление металла кислородом воздуха. Это явление наблюдалось неоднократно , в частности а)при трении без смазки в условиях высоких контактных напряжений б)при повторных напряжениях, вызывающих деформации и трение в местах тугих посадок в)при повышенных температурах.

А. Л. Честнов экспериментально установил, что изнашивание измерительных калибров происходит в условиях окислительного изнашивания- в процессе трения рабочие поверхности измерительных инструментов покрываются пленками окислов, которые сдираются и образуются вновь под действием кислорода воздуха.

Окислительное изнашивание – это процесс образования на соприкасающихся поверхностях пленок окислов,которые в процессе трения разрушаются и вновь образуются;продукты износа состоят из окислов.

От других видов коррозионно-механического изнашивания оно отличается отсутствием агрессивной среды, протекает при нормальных и повышенных температурах при трении без смазочного материала или при недостаточном его количестве.

При обычных температурах окисление поверхностей активизируется пластической деформацией.Поэтому одним из методов борьбы с окислительным изнашиванием является создание поверхностей трения с высокой твердостью.

Для окислительного изнашивания необходимо, чтобы промежуток времени между последовательными разрушениями пленки был достаточен для образования пленки относительно большой толщины. Естественно, что в случае циклического разрушения окислов высокой твердости изнашивание будет носить абразивный характер.

Окислительному изнашиванию подвергаются калибры, детали шарнирно-болтовых соединений тяг и рычагов механизмов управления; шарнирно-болтовые соединения подвесных устройств

машин, работающих без смазочного материала; металлические колеса фрикционных передач и чашки вариаторов, а также некоторые детали в парах трения качения.

Повышение температуры способствует росту окисных пленок, а вибрация – их разрушению. С интенсивным окислительным изнашиванием в подобных условиях приходится встречаться, например, в деталях крепления выхлопных коллекторов авиационных двигателей внутреннего сгорания.

В ряде случаев интенсивность окислительного изнашивания можно уменьшить, сменив смазочный материал, понизив температуру узла. Казалось бы, применение коррозиестойкой стали должно дать дополнительный эффект, однако аустенитные стали, не говоря о склонности их к схватыванию, быстро окисляются в процессе трения.