ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Проектирование механизмов с учетом трибологии гибких нитей (канатов) (Э.Д. Браун) из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " При экстремально высоких нагрузках и скоростях, при малых скоростях относительного перемещения трущихся тел, при высоких температурах, в вакууме, в условиях ядерной радиации, т.е. в случаях, когда неэффективны жидкие и пластичные смазочные материалы рационально использовать твердые смазочные материалы (ТСМ). Методы подвода твердых смазочных материалов к рабочим поверхностям трущихся тел различны [16, 18, 26, 27]. Классификация этих методов приведена на рис. 13.22. Наиболее широко распространено применение ТСМ в составе тонких покрытий со связующим или без связующего, прочно закрепленных на рабочих поверхностях контактирующих тел, либо их вводят в различные антифрикционные композитные материалы. Однако существуют чисто конструктивные решения, позволяющие подавать твердые смазочные материалы во фрикционный контакт. К ним прежде всего относятся ротапринтный метод подачи и методы подачи порошкообразных твердых смазочных материалов. [c.506] На рис. 13.23 приведены различные варианты исполнения ротапринтного метода подачи ТСМ [18, 26, 27]. Для смазывания зацепления, состоящего из зубчатых колес I а 3, намазывающий элемент выполнен в виде шестерни 2 свободного хода. Для смазывания вала 4, вращающегося в двух полувкладышах 5, применяется намазывающий элемент в виде подпружиненного сухаря 6. [c.507] При этом трущиеся детали намагничивают, а диамагнитным слоистым ТСМ придают магнитные свойства, вводя в их состав некоторое количество порошкообразных ферромагнетиков. Смесь порошка ТСМ и ферромагнетика размещают вне зоны фрикционного контакта, но в пределах действия магнитного поля. Ферромагнетик, притягиваясь к намагниченным поверхностям трения, увлекает туда ТСМ. При этом полезный объем ТСМ в узле трения увеличивается за счет многократной подачи одних и тех же частиц. Магнитное поле способствует лучшему удержанию частиц ТСМ на поверхностях трения, а подачу смазки можно достаточно просто регулировать за счет изменения напряженности магнитного поля в контуре, поскольку трущиеся детали, порошкообразная твердая смазка и магнит расположены так, что образуют замкнутый. магнитный контур. [c.508] При использовании магнитного метода ТСМ по ресурсу приближаются к жидким и пластичным смазочным материалам в связи с осуществлением длительной подачи и циркуляции их в зоне трения. [c.508] В процессе конструирования трибосопряжения приходится учитывать реальный микрорельеф поверхности терния, который определяет возникновение температурных вспышек, теплофизические свойства поверхностных слоев металла, которые предварительно подвергаются специальной термической и химикотермической обработке (например, цементации с последующей закалкой) и экранирующее действие смазочной пленки [18, 32] (см. гл. 7). [c.508] В диапазоне температур 300...600 К фрикционный контакт обычно работает со слоем смазочного материала, который обладает экранирующим действием, т.е. задерживает распространение теплоты и, в известной мере, снижает температуропроводность контакта. Зону контакта приходится рассматривать как многослойную внещний слой - это пленка смазочного материала под ней слой материала, подвергавшегося триботехническому воздействию и вследствие этого изменивший свою теплопроводность затем слой материала, подвергшийся технологической термической обработке. Теплопроводность этого слоя существенно понижена по сравнению с теплопроводностью исходного материала. Так, для стали 20Х2НЗА до цементации А, = 50 Вт/(м-°С), а после цементации и закалки А = 22 Вт/(с-°С). [c.509] Вследствие изложенного выше приходится вместо температуропроводности металла, которая приведена в справочниках, пользоваться приведенными значениями температуропроводности. Последние учитывают толщины слоев и температуропроводность каждого слоя в зонах контакта. [c.509] При конструировании трибосопряжения приходится учитывать, что достаточно часто имеют место следующие группы нежелательных воздействий на фрикционный контакт вибрационное, абразивное, химическое. [c.509] Как уже указывалось выше, вибрация (кроме износа) также заметно влияет на эффективное значение силы трения, изменяя механические и деформационные свойства контакта, его фактическую площадь, тепловыделение на контакте. В зависимости от соотношения скорости и параметров вибрационной нагрузки может наблюдаться как понижение, так и увеличение силы трения. [c.509] Вынужденное осциллирование в некоторых случаях может привести к резонансному эффекту Д.М. Толстого по снижению силы трения [18, 26]. Однако следует иметь в виду, что повышение амплитуды вибрационной нагрузки иногда ведет к увеличению силы трения [8, 10, 16, 18, 26, 27]. [c.509] Важным обстоятельством является учет поведения адсорбированных (в том числе окисных пленочных) слоев на контактирующих поверхностях при вибрационных нагрузках. Вибрации могут приводить к усталостному разрушению пленок, в результате чего могут возникнуть ювенильные (не покрытые окисными пленками) поверхности металлов и локальные точки схватывания. При увеличении амплитуды и перехода от вибрационного к импульсному нагружению возможно также хрупкое разрушение пленок. [c.509] Для узлов трения сельскохозяйственных, строительных и горных машин большую опасность представляет абразивный износ. Этот вид износа для незащищенного контакта в 3-4 раза выше, чем у защищенного при помощи герметизаторов. Последние изготавливают из полимерных композиционных и керамических материалов. Анализируется предварительно поведение абразивной частицы в зазоре и возможность препятствия ее проникновению в этот зазор при помощи специальных кромок рабочих поверхностей герметизатора. Экспериментально установлено, что для абразивных гидросмесей оптимальной является такая конструкция колец пар трения торцового герметизатора (уплотнения), при которой узкий поясок трения находится на вращающемся кольце, а широкий — на неподвижном. При обратном сочетании поясков трения на кольцах и равной их ширине более развитым становится участок абразивного изнашивания и более интенсивно протекает изнашивание кольца по ширине пояска трения, так как стык пары трения становится более доступным для абразивных частиц. [c.510] Не рекомендуется выполнять фаски с углом наклона менее 30° на входной кромке трения. Абразивные частицы, попадающие на конусный участок и защемленные между двумя кольцами при неизбежной эксцентричности колец, входят в силовое взаимодействие с уп-ругоустановленным кольцом пары трения и раскрывают стык [4, 23, 26]. [c.510] Для зашиты узлов трения электродвигателей погружных насосов от попадания воды с абразивом применяют динамические гидрозатворы. В качестве затворной жидкости в них часто используют экологически небезопасный жидкий металл или какую-нибудь другую жидкость высокой плотности. Напор, выдерживаемый таким гидрозатвором, определяется разностью плотностей затворной жидкости и рабочей среды. Иногда в качестве затворной жидкости применяют ферромагнитную жидкость, удерживаемую магнитным полем. Магнитные жидкости представляют собой коллоидные суспензии частиц магнитного материала (оксида железа и др.) В качестве несущих жидкостей используют трансформаторные масла, углеводороды, в которых взвешены весьма малые ферромагнитные частицы размером 3... 10 нм и поверхностно-активные вещества [30]. [c.510] Достаточно эффективной зарекомендовала себя установка фильтров на топливных. [c.510] Как уже упоминалось выше, наличие продуктов изнащивания на поверхности трения почти в 10 раз увеличивает износ трибосопряжения. Продукты изнашивания обладают, как правило, высокой абразивной способностью, так как в основном состоят из окислов, а твердость окисла выше, чем основного материала от 1,3 раз (железо) до 120 раз (алюминий). Для удаления продуктов износа применяют специальные канавки и обдув, например, в железнодорожных и авиационных тормозах. [c.510] Неплохие результаты дает гуммирование (покрытие слоем резины) рабочих поверхностей деталей, контактирующих с абразивом. Абразив, удерживаясь податливым слоем резины, изменяет характер изнашивания. В таких конструкциях преобладает усталостное изнашивание [19]. [c.510] Следующим видом воздействия является химическое. Существенное влияние на износостойкость оказывает среда. При воздействии агрессивной среды на материал происходит либо образование пассивирующих слоев, либо растрескивание верхних слоев материала [8, 16, 26, 27, 29]. [c.510] Пассивирующие слои в ряде случаев повышают износостойкость материалов и значительно уменьшают коэффициент трения. В условиях активного воздействия среды (растрескивания) процесс коррозии интенсифицирует износ за счет облегчения съема верхнего разрыхленного слоя материала. [c.510] В некоторых случаях среда оказывает влияние на износостойкость. Например, как показали А.В. Чичинадзе и И.М. Богатчук, использование для тормозов нефтебурового оборудования камер, заполненных выхлопами дизельного двигателя, позволило в 7-10 раз повысить износостойкость фрикционных полимерных колодок по сравнению с этой характеристикой тормозов, работающих в воздухе [18, 26, 27]. [c.510] Вернуться к основной статье