1.4. Основи теорії про зношування спряжень і з’єднань

складових автомобілів

При всіх видах тертя тертьові поверхні руйнуються

(зношуються).

Зношування – це процес руйнування та відділення мате-

ріалу з поверхні твердого тіла й (або) нагромадження його

залишкової деформації при терті, що проявляється в поступовій

зміні розмірів і (або) форми тіла.

Знос деталей – результат зношування, обумовлений у

встановлених одиницях.

Зношування деталей машин супроводжується складними

фізико-хімічними явищами й різноманітними факторами, що

впливають на нього. Зношування залежить від матеріалу і якості

поверхонь

тертя,

характеру

й

швидкості

їх

взаємного

переміщення,

характеру

контакту,

виду

та

значення

навантаження, виду тертя, змащення та мастильних матеріалів, а

також від багатьох інших факторів. Установлено три групи

видів зношування в машинах: механічне, корозійно-механічне

та при дії електричного струму. Кожну групу зношування

підрозділяють на кілька видів, що представлені на рис. 1.2.

Механічне зношування – це зношування в результаті

механічних

впливів;

його

розділяють

на

абразивне,

гідроабразивне

(газоабразивне),

ерозійне,

гідроерозійне

(газоерозійне), кавитаційне, втомлювальне, при фретингу й при

заїданні.

22

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

4546

Рис.1.2. Види зношування, що властиві для деталей автомобілів

Абразивне зношування в машинах виникає в результаті

мікропластичних деформацій і зрізання металу твердими

абразивними частками, що перебувають між поверхнями тертя.

Абразивні частки, що потрапили з навколишнього середовища

або утворилися при інших видах зношування, часто по своїй

твердості перевищують твердість поверхонь тертя і діють як

різальний інструмент. Тому по своїй природі й механізму

протікання абразивне зношування дуже схоже на явища, що

23

С.О. Магопець, В.А. Павлюк-Мороз

4546

відбуваються при різанні металів. Зношуванню цього виду

піддаються

деталі

машин,

що

роблять

в

абразивному

середовищі.

Гідроабразивне (газоабразивне) зношування викликають

абразивні (тверді) частки, що переміщаються потоком рідини

(газу). Абразивні частки попадають у потік рідини (газу) за

рахунок забруднення при недбалому заправленні, поганій

фільтрації й очищенні. Цей вид зношування характерний для

деталей водяних, масляних і паливних насосів, гідропідсилю-

вачів, гідроприводів гальмових і інших систем, деталей ци-

ліндро-поршневої групи й інш.

Найефективніші

способи

боротьби

з

абразивним

зношуванням всіх видів: підвищення твердості та поліпшення

якості обробки поверхонь тертя; ретельна герметизація всіх

ущільнювальних пристроїв при ремонті, а також очищення

палива й мастильних матеріалів від механічних домішок і

підтримка в якісному стані всіх ущільнювальних (прокладки,

чохли

й

т.п.)

і

очисних

(паливні

й

масляні

фільтри,

повітроочисник) пристроїв при експлуатації.

Ерозійне зношування деталей відбувається в результаті

тертя потоку рідини й (або) газу об метал. Ерозійне зношування

в більшості випадків проявляється разом з гідроабразивним

(газоабразивним). Потік рідини (газу) руйнує оксидну плівку

металу,

а

абразивні

частки

в

потоці

сприяють

більш

інтенсивному зношуванню.

Гідроерозійне (газоерозійне) зношування - це ерозійне

зношування в результаті впливу потоку рідини (газу).

Кавитаційне зношування. При русі рідини щодо твердого

тіла виникаючі пухирці газу захлопуються поблизу поверхні. Це

створює місцеве підвищення тиску або температури, під дією

яких

відбувається

руйнування

поверхні.

Цьому

виду

зношування піддаються зовнішні поверхні циліндрів і водяних

сорочок сучасних двигунів, лопат водяних насосів, а також

інших деталей охолоджуваних турбулентним потоком рідини.

24

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

4546

Втомлювальне зношування проявляється переважно на

поверхнях тертя кочення підшипників і зубів шестерень. Під

дією більших питомих повторно-змінних навантажень, що

перевищують

границю

текучості

металу,

виникають

мікропластичні деформації стиску й зміцнення поверхневих

шарів. У результаті проявляються мікро- і макротріщини, які в

міру роботи розвиваються й призводять до втомленого

відшаровування й викрашування часток металу. На контактних

поверхнях

утворюються

одиночні

й

групові

осповидні

поглиблення й западини. Глибина западин залежить від

властивостей металу, питомих тисків і розміру контактних

поверхонь. Після помітної появи втомленого зношування

швидко наступає аварійний стан. Міри боротьби з втомленим

зношуванням – точний монтаж підшипників і зубчастих передач

та правильне їхнє змащення.

Зношування при фретингу виникає в дотичних поверхнях

при малих коливальних відносних переміщеннях. Цей вид

зношування відбувається при ослабленні болтових з'єднань

поверхонь, а також при наявності великих динамічних і удар-

них навантажень. Ефективні способи зменшення зношування

цього виду - своєчасна перевірка й підтягування болтових

кріплень.

Зношування

при

заїданні

відбувається

внаслідок

схоплювання при терті, глибинного виривання матеріалу,

переносу його з однієї поверхні тертя на іншу й дії виникаючих

мікронерівностей на сполучену поверхню. Цей вид зношування

розділяють на зношування схоплюванням першого та другого

роду.

Зношування схоплюванням першого роду виникає при

терті поверхонь із малими швидкостями (1,0 м/с), граничному

змащенню, а також при великих навантаженнях у місцях

контакту поверхонь. Під дією великого навантаження між

окремими виступами поверхонь тертя виникають металеві

зв'язки й зміцнення в місці схоплювання. При переміщенні

відбувається виривання стружки з менш твердої поверхні або

25

С.О. Магопець, В.А. Павлюк-Мороз

4546

царапання її зміцненою ділянкою. Зношування схоплюванням

першого роду супроводжується найбільш високим коефіцієнтом

тертя, виділенням великої кількості теплоти й найбільшою

інтенсивністю зношування.

Зношування схоплюванням другого роду спостерігається

при терті ковзання з більшими швидкостями, граничному

змащенню, а також при значних питомих навантаженнях і

характеризується інтенсивним підвищенням температури в

поверхневих шарах і збільшенням їхньої пластичності.

Ефективні заходи, що знижують появу зношування

схоплюванням: досягнення високого класу шорсткості й

правильної

геометричної форми при обробці поверхонь,

одержання захисних оксидних плівок і поліпшення умов

змащення, дотримання в початковий період роботи після

виготовлення або ремонту режимів обкатування, а також

недопущення

перевантажень

у

процесі

всього

періоду

експлуатації.

Корозійно-механічне зношування відбувається в резуль-

таті механічного впливу поверхонь тертя та супроводжується

хімічною і (або) електричною взаємодією матеріалу із середо-

вищем. Це зношування розділяють на окисне й зношування при

фретинг-коррозії.

Окисне зношування

характеризується

руйнуванням

поверхонь тертя і обумовлено реакцією матеріалу з киснем або

навколишнім середовищем, що окисляє. При цьому одночасно

протікає два процеси - пластичне деформування малих обсягів

металу поверхневих шарів і проникнення кисню повітря в

деформовані шари. У першій стадії окисного зношування

відбувається руйнування та видалення дрібних твердих часток

металу з безупинно утворюючих від проникнення кисню плівок.

Друга стадія характерна утворенням і викрашуванням тендітних

окислів, що пластично не деформуються.

Окисне зношування можливо при терті ковзання і терті

кочення. У першому випадку воно є основним, а в другому -

супутнім іншим видам зношування. Проявляється цей вид

26

Розділ І. Теоретичні основи ремонту автомобілів

4546

зношування при порівняно невисоких швидкостях ковзання й

невеликих питомих навантаженнях, а також на таких деталях, як

шейки колінчастих валів, циліндри, поршневі пальці й інші

деталі.

Фретинг-корозія виникає при терті ковзання з дуже

малими зворотно-поступальними переміщеннями в умовах

динамічного навантаження. При ударах і вібрації відбувається

інтенсивне окислювання дотичних поверхонь внаслідок різкої

активізації пластично деформуючого металу. У результаті на

робочих поверхнях у місцях контакту з'являється різко виражене

руйнування. Зношуванню при фретинг-корозії піддаються

посадкові поверхні підшипників кочення та шестерень, болтові і

заклепувальні з'єднання рам і інші деталі.

Найбільшому корозійно-механічному зношуванню підда-

ються м'які сталі, тому ефективний спосіб його зменшення

складається в підвищенні твердості робочих поверхонь загар-

туванням, нанесенням твердих сплавів, хромуванням і ін.

Електроерозійне зношування – це зношування при дії

електричного струму, а також відбувається в результаті впливу

на поверхні розрядів при проходженні електричного струму.

Цьому виду зношування піддаються колектори електрогене-

раторів, рухливі електроконтакти й інші поверхні.