ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние продолжительности контакта на изнашивание металла из "Долговечность двигателей Издание 2 " При анализе изнашивания в зависимости от параметров режима трения важное значение имеет продолжительность контакта отдельных участков. В реальных условиях работы машин продолжительность контакта отдельных участков изменяется в весьма широком диапазоне почти от нуля при больших скоростях до бесконечности при неподвижном контакте. [c.19] Не вдаваясь в подробное объяснение причин, вызывающих механические релаксационные колебания, следует указать, что такие колебания силы трения возникают при наличии упругости в узле трения. Каждый узел или механизм в целом представляет собой комплекс, обладающий определенной жесткостью и частотой собственных колебаний. [c.19] При запрессовке образцов, смазанных минеральным маслом, усилие запрессовки понизилось всего на 1000 Н, а усилие рас-прессовки в момент сдвига оказалось на 11 ООО Н меньше усилия распрессовки несмазанных образцов. Этот факт подтверждает,, что масло при запрессовке не выдавливается полностью и при рас-прессовке оно способствует уменьшению усилия трения. [c.20] Частота релаксационных колебаний при запрессовке уменьшалась по мере увеличения перепада усилия трения для приведенного примера частота скачков составляла 0,5 и 0,25 Гц. [c.20] Скачкообразный процесс изменения усилия трения распадается на два периода на период состояния покоя трущихся поверхностей и на период их относительного движения. Продолжительность первого периода обусловливается условиями работы и фрикционными свойствами материалов при статическом нагружении. Продолжительность второго периода зависит также от условий работы пара и от изменения силы трения в пределах колебания скорости относительного движения трущихся поверхностей. Фрикционные свойства материалов являются одной из основных причин, вызывающих колебательные перемещения трущихся тел. [c.20] С уменьшением жесткости узла трения (системы) снижается величина перепада силы трения (скачка) и увеличивается частота скачков. Следовательно, повышение жесткости системы не устраняет, а лишь значительно снижает возникающие колебания силы трения. [c.20] Автоколебания механических систем приводят к повышению динамических нагрузок и преждевременному износу сопряжений. Величина износа узлов трения за время пуска двигателя примерно эквивалентна износу за 3 ч его нормальной работы. [c.20] При малых скоростях скольжений и периодическом движении изнашивание трущихся поверхностей обусловливается относительно длительным протеканием пластической деформации и сопровождается разрушением адсорбированной и окисной пленок, образованием участков сварки, отрывом частиц и царапанием поверхностей. [c.20] Характер изменения силы трения покоя от продолжительности неподвижного контакта определяется главным образом свойствами более пластичного материала (рис. 8). Изменение силы трения во времени происходит менее интенсивно у материалов с большим модулем упругости и с большей скоростью последействия (изменения напряженного состояния при постоянной деформации). [c.20] При увеличении продолжительности контакта происходит более полное сближение соприкасающихся поверхностей вследствие более полного протекания пластической деформации материалов на участках контакта, в результате чего увеличивается фактическая площадь контакта и сила трения. [c.21] Фактическая площадь контакта у шероховатых поверхностей меньше, чем у гладких, поэтому для сдвига шероховатых поверхностей относительно друг друга необходимо приложить меньшую силу. На этом принципе сконструированы разгруженные подшипники. С повышением нагрузки увеличивается амплитуда колебаний, возрастает продолжительность контакта и количество контактирующих участков, все это приводит к более интенсивному изнашиванию трущихся поверхностей. [c.21] Смазка не оказывает заметного влияния на характер движения трущихся тел при малых скоростях их относительного перемещения, так как на контактирующих участках масляная и окисная пленки разрушаются и на них поверхности приходят в непосредственный контакт. На площадках контакта давление по величине неодинаково, масляная пленка не на всех площадках контакта полностью выдавливается и в итоге уменьшается суммарная площадь фактического контакта. С другой стороны, деформирование металла в присутствии смазки приводит к большему измельчению структуры и упрочнению его на контактирующих участках, что также приводит к уменьшению фактической площади контакта, а следовательно, к уменьшению силы трения. [c.21] Периодическое движение сопряженных поверхностей сопровождается соответствующими изменениями сопротивления перемещению и коэффициента трения. При переходе из состояния покоя к движению коэффициент трения уменьшается. [c.22] На рис. 9 показаны графики изменения коэффициента трения пришабренных образцов (16 пятен на поверхности площадью 5-10 м ) в зависимости от скорости перемещения по шлифованной чугунной (СЧ 21-40) направляющей с твердостью НВ 180, шероховатостью поверхности класса 7 при давлении 2 10 Па и обильной смазке (масло индустриальное 45). Из рисунка видно, что коэффициент трения с увеличением относительной скорости перемещения уменьшается. С повышением скорости скольжения прерывчатое движение трущихся поверхностей становится стабильным, уменьшается продолжительность контакта. [c.22] В условиях обычных температур в процессе трения при повторяющемся пластическом деформировании металл в тонком поверхностном слое может достигнуть предела упрочнения, соответствующего данному виду деформирования, и приобрести повышенную твердость и хрупкость. [c.22] Дальнейшее повышение давления или температуры трения до значений, при которых в наиболее сближенных участках контакта кристаллитные и элементарные искажения понижаются и металл поверхностного слоя пластически деформируется, приводит сначала к образованию надрывов, а затем к вырыванию частиц металла и переносу их на более холодную и более прочную поверхность другого тела. [c.23] Таким образом, в интервале давлений и скоростей, при которых металл в тонком поверхностном слое упрочняется и адсорбированная и окисная пленки обладают оптимальной несущей способностью и эффективно разделяют трущиеся поверхности, изнашивание деталей происходит за счет выкрашивания и удаления пленок, разрушения металла на отдельных наиболее сближенных участках контакта, где прочность пленок становится недостаточной, а также за счет абразивного изнашивания. [c.23] Как известно, со временем адсорбированная пленка набухает, растет. В условиях трения, когда происходит дальнейшее упрочнение металла в тонком поверхностном слое, толщина окисной и адсорбированной пленок достигает своего наибольшего значения, а износ трущихся поверхностей, наоборот, становится наименьшим. Основной причиной, вызывающей снижение износа, является упрочнение металла и образование твердых пленок. С повышением твердости металла разрушение и удаление пленок наступает при большем нагружении или при более высокой скорости скольжения (при более высокой температуре). [c.23] Для увеличения долговечности сопряжения необходимо подбирать такие режимы работы, при которых в активном поверхностном слое стальных термически обработанных деталей происходило бы дальнейшее упрочнение металла в результате структурных изменений, вызванных пластическим деформированием и температурным режимом. При этом упрочнение не должно превосходить наибольшего значения, за пределами которого металл начинает разрушаться. [c.23] В зависимости от температуры трения взаимодействие трущихся поверхностей имеет свои особенности. В интервале температур (для углеродистых сталей 350—600° С), в котором сплав переходит из упругого состояния в пластическое, по мере повышения пластичности металла поверхность трения покрывается чередующимися надрывами, образующимися в результате местного контактного схватывания, сдвига металла и разрушения (отрыва) участков схватывания. [c.24] Вернуться к основной статье