ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Совместимость в режиме смешанной смазки из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " На примере трибосистемы подшипник-цапфа проследим за значениями критериев совместимости в зависимости от конструкционных материалов и типа смазочного материала. Образование режима смешанной смазки различных антифрикционных материалов определяется так называемой переходной температурой (см. гл. 6 и 7). [c.316] В серии одноименных алюминиевых сплавов переходные температуры существенно повышаются с возрастанием количества мягкой фазы (см. рис. 8.10). Переходные температуры существенно зависят не только от антифрикционных сплавов, но и от материала цапф. Так, при испытаниях с высокопрочным чугуном образуются низкие переходные температуры при высоком коэффициенте трения. Низкие антифрикционные свойства высокопрочного чугуна с шаровидными включениями графита объясняются неблагоприятным микрорельефом трущейся поверхности. Во время шлифовки мягкая ферритовая оторочка, расположенная вокруг глобулей, пластически деформируется, образуя наплывы наклепанного металла (рис. 8.11), которые последующей полировкой не устраняются. [c.317] Удовлетворительной микрогеометрии можно достичь с помощью суперфиниширования, однако и в этом случае различная сопротивляемость схватыванию отдельных структурных составляющих высокопрочного чугуна по сравнению с мягкой ферритовой оторочкой вокруг глобулей будет способствовать нарушению сплошности масляного слоя при более низких температурах, чем при применении материалов с менее различными свойствами структурных составляющих. [c.317] Различно реагируют на изменение характеристик трения подшипниковые материалы и металл цапф при возрастании нагрузки. Так, испытания, проведенные на машине МИ, серий алюминиевых сплавов в паре со сталью, показали линейную зависимость возрастания характеристик трения по мере увеличения давления. [c.317] Суммарное воздействие на характеристики изменения смешанного трения по параметру Зомерфельда цсо/рд в соответствии с кривой Г ерси - Штрибека различных характеристик подшипниковых сплавов, цапф, сорта смазки, шероховатости, конструктивных особенностей установил А.В. Ги [64] (рис. 8.12). [c.317] параметр Зоммерфельда зависит от силы, действующей на подшипник, характеристики упругости, значения совокупной шероховатости обеих поверхностей, радиального зазора, радиуса вала, совокупного среднеквадратического отклонения неровностей вала и вкладыша при нормальном законе распределения, коэффициентов Пуассона, материала вала и подшипника, его ширины и др. [c.317] В ряде случаев наблюдается смешанное строение наряду с мягкой фазой содержатся кристаллы более твердых составляющих. [c.318] Изучение микростроения поверхностей в процессе трения выявило, что у металлов первой группы сплавов (мягких баббитов) по мере износа мягкой матрицы твердые кристаллы внедряются в нее, и постепенно количество кристаллов твердой составляющей на поверхности трения возрастает. Это явление установили М.М. Хрущов и А.Д. Курицына [56]. Повышенное количество твердых кристаллов будет способствовать снижению трения. Однако при избыточном их количестве они окажутся под повышенной нагрузкой, а пониженная способность сопротивления концентрации напряжений может стать причиной усталостных повреждений и выкрашивания. [c.318] У группы более твердых, чем баббиты, сплавов (бронз, цинковых, алюминиевых и др., имеющих подобное строение) процесс взаимодействия двух поверхностей для осуществления схватывания и переноса более мягкой матрицы потребует высокого уровня напряжений, при этом пластическая деформация будет проходить на ббльшую глубину и вследствие упрочнения отдельных участков неизбежно будет наблюдаться повышенная неравномерность распределения деформации. Следовательно, у баббитов будут и более низкие деформационная и адгезионная составляющие трения, что определяет их хорошие антифрикционные свойства. [c.318] Во второй фуппе сплавов взаимодействие поверхностей определяется вначале реакцией с мягкой структурной составляющей. Сплавами с мягкой структурной составляющей являются широко распространенные алюминиево-оловянные, алюминиево-кадмиевые, алюминиево-свинцовые, а также свинцовистые бронзы. [c.318] Одновременно происходит схватывание мягкой фазы со стальной или чугунной поверхностью цапфы, в результате которого образуется защитная тонкая пленка мягкого металла. Прямое доказательство образования такой пленки получено при испытании образцов алюминиево-оловянного сплава, изготовленных отливкой с использованием активированного (радиоактивного)олова 8п 113. [c.318] Испыгания проводили на машине МИ при частоте вращения ролика 360 мин под давлением 7,5 МПа (75 кгс/см ) на дизельном масле Д1, нагретом до 150 °С. При этом обеспечивалась работа в режиме нарушения сплошности масляного слоя. Измененная после испытания активность цапфы 172 импульса/мин свидетельствовала о переносе тонкого слоя олова. [c.318] Своеобразно реагирует такая пара на процесс ужесточения условий трения. При испытании тех же образцов также в течение 6 ч, но с перерывом на подачу смазочного материала на несколько минут радиоактивность ролика резко возросла и составила 3200 импульсов/мин. Радиоавтограф, полученный наложением рентгеновской пленки при достаточно длительной экспозиции, выявил помимо тонкого равномерного распределенного слоя полосу олова большей толщины. Хорошая антифрикционность сплавов, содержащих достаточное количество мягкой структурной составляющей, проявляется в увеличении количества перенесенного металла при ужесточении условий трения [38]. [c.318] После образования защитной пленки трение будет осуществляться по цапфе, покрытой пленкой олова, количество которого в сплаве ограничено. Поэтому процесс будет заключаться в периодическом образовании защитного слоя, удалении его в результате износа и обнажении участков матрицы сплава. Расчетные параметры этого процесса предложены в работе [9]. Для последующего образования защитного слоя необходим износ матрицы сплава, при котором не должно возникать глубинных вырывов. [c.318] Этот процесс носит вероятностный характер и, по-видимому, получить для него расчетные формулы весьма затруднительно. В то же время при выборе составов сплавов, обладающих достаточной совместимостью, можно учитывать некоторые моменты. Так, обнажаемые незащишенные участки твердой матрицы должны изнашиваться в основном за счет малоцикловой усталости либо хрупкого разрушения частиц оксидов. Для прохождения такого процесса, обеспечивающего своевременное удаление обнажающихся участков основы сплава, необходимо определить разумные границы прочности матрицы сплава, верхний уровень которой будет определяться прохождением процесса усталостного отделения частиц, а нижний - обеспечением переноса преимущественно защитной пленкой мягкой составляющей. Для алюминиево-оловянных сплавов отношение микротвердости мягкой составляющей к микротвердости матрицы находится в пределах 3-6. [c.319] Уменьшение интенсивности изнашивания матрицы за счет повышения ее твердости должно сопровождаться снижением износа мягкой фазы, а также перенесенного защитного слоя. Для этой цели необходимо повышать прочность и твердость мягкой фазы. Такое упрочнение достигается легированием компонентами, образующими с металлом мягкой фазы твердые растворы. Так, экспериментально установлена возможность повышения твердости оловянной составляющей в алюминиевых сплавах на 20...30% за счет легирования сплавов висмутом (до 0,2 %). [c.319] Увеличения твердости и прочности можно достичь также за счет уменьшения количества и изменения формы включений мягкой фазы. Так, при мелкодисперсном распределении зерен мягкой фазы обнаруживаются лучшие показатели совместимости трущейся пары. [c.319] Следует также учитывать, что в ряде случаев существенное значение имеет рабочая температура поверхностей трения при установившихся и неустановившихся режимах. В первом случае наблюдается достаточно длительная работа при вполне определенной для данной трущейся пары температуре. У гетерогенных сплавов с мягкой структурной составляющей при этом необходимо принимать во внимание степень разупрочняемости мягкой фазы и матрицы. Так, у алюминиевооловянных сплавов соотношение твердости мягкой фазы и матрицы при рабочей температуре подшипника составляет от 6 до 12 раз. [c.319] При неустановившихся режимах работы на поверхностях трения более вероятны температурные вспышки, особенно проявляющиеся на участках, не защищенных слоем мягкого металла. Тогда уровень нагрева на отдельных участках может оказаться достаточным для значительного размягчения и даже плавления легкоплавкой фазы. В этом случае на этих участках также будут формироваться слои мягкого металла. [c.320] Вернуться к основной статье