1.2.2. Изнашивание

Только тот может познать суть вещей,

кто знает их происхождение и развитие.

Гераклит из Эфеса

Процесс трения неразрывно связан с изнашиванием контактирующих поверхностей твёрдых тел.

*Изнашивание - процесс отделения материала с поверхности твёрдого тела и (или) увеличение его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Таким образом, изнашивание - это поверхностное растянутое во времени разрушение контактирующих твёрдых тел.

*Результатом изнашивания является износ, определяемый в установленных единицах.

ГОСТ выделяет девять видов изнашивания (см.табл.1), относящихся к трём группам.

*Механическому изнашиванию в результате механических воздействий.

*Коррозионно-механическому изнашиванию в результате механичес-

кого воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.

*Электроэрозионному изнашиванию поверхности в результате воз-действия разрядов при прохождении электрического тока.

Трущиеся поверхности, кроме контакта друг с другом, контактируют также с окружающей средой (воздухом, водой, смазкой и т.п.), состоят из материалов различной физической природы (сталь, бронза, полимеры и т.д.) и подвергаются различному уровню нагружения (нагрузке, скорости сколь-жения, температуре). Вследсвии этого изнашивание контактных поверх-ностей протекает одновременно по совершенно различным механизмам. При-чём, процесс, протекающий с большей скоростью, подавляет и вытесняет другие, становясь преобладающим [26]. Поэтому можно говорить лишь о превалирующем виде изнашивания.

Таблица 1. Виды изнашивания

Признак классификации	Вид изнашивания
Виды механического изнашивания Виды коррозионно-механического изнашивания Виды изнашивания при действии электрического тока	Абразивное изнашивание, гидроабразивное изнашивание (газо-абразивное), гидроэрозионное изнашивание (газо-эрозионное), кавитационное изнашивание, усталостное изнашивание, изнашивание при фреттинге, изнашивание при заедании. Окислительное изнашивание, изнашивание при фреттинг-коррозии. Электроэрозионное изнашивание

Кроме того, все реальные машины работают в диапазоне случайного нагружения . Это разное число пусков - выбегов, разное дорожное покрытие и скорость у транспортных машин, величина груза у подъёмных механизмов и т.п. Разным является и начальное качество узлов и агрегатов. Эти обстоятельства делают величину износа неопределённой.

Следовательно, любой процесс изнашивания содержит в себе две составляющие: детерменированную и вероятностную.

Детерменированная составляющая определяет общую тенденцию: чем больше нагружение и дольше работа, тем больше величина износа.

Вероятностная составляющая представляет собой вариации износа каждой отдельной трибосистемы или одинаковых узлов трения, работающих в однотипных условиях. Эта составляющая может быть оценена только статистически.

Русским инженером В.Ф.Лоренцом в 1937 году, аналогично кине-тической зависимости коэффициента трения, идеализированная кривая износа разбита на три связанных периода: 1- приработочный, 2- стацио-нарный (нормальный) и 3 - катастрофический (рис.4).

Рис.4. Кривая износа

Приработочный износ – это износ в начальный нестационарный период трения, характеризуемый взаимной адаптацией контактирующих поверхностей и постепенным переходом к стационарному изнашиванию.

Нормальный или стационарный износ – это результат наиболее дли-

тельного процесса изнашивания приработанных поверхностей, характери-зуемый постоянной скоростью изнашивания, меньшей, чем в начальный период трения.

Катастрофический износ – это заключительная фаза изнашивания, сопровождаемая накоплением необратимых изменений контактирующих поверхностей и резким (катастрофическим) ростом скорости изнашивания.

Основные параметры, характеризующие процесс изнашивания, вклю-

чают следующие.

*Предельный износ соответствует предельному состоянию изнашивае-мого изделия или его составной части.

*Допустимый износ [h]- это значение износа, при котором изделие со-

храняет работоспособность.

Количественной оценкой величины износа являются следующие параметры:

-радиальный, линейный или нормальный (по нормали к поверхности трения) износ h в мкм, мм, мг, г, мм³ ;

*скорость изнашивания V_и - отношение значения износа к интервалу време-ни, в течение которого он возник

V_и= ; (1)

*интенсивность изнашивания I - отношение значения износа к обусловлен-ному пути, на котором происходило изнашивание, или объёму выполненной работы I = или I = , (2) где А - объём работы, выполненный за время изнашивания (га пахоты для трактора, км пробега для автомобиля и т.п.).

Наиболее значимой общей характеристикой изнашивания трибосис-темы является ресурс -продолжительность работы узла трения до достижения им предельно допустимых значений. Ресурс может быть выражен в длине пу-ти трения R = Vt (м,км) ; (3)

- во времени R = (мин,час) ; (4)

- в собственном времени трибосистемы (в циклах нагружения)

R = (цикл) ; (5)

где n - число циклов нагружения в единицу времени (частота оборотов, качаний, ударов и т.п.).

Таким образом, процессы трения и изнашивания, несмотря на их взаимосвязь, могут быть оценены независимо.