Трение и износ

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ И СПОСОБОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ГЛАВА 10

СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ

Трение- сопротивление, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся деталей в плоскости их касания при наличии силы, прижимающей одну деталь к другой. Сила сопротивления, направленная противоположно перемещению, носит название силы трения. В зависимости от характера относительного движения деталей различают трение скольжения и трение качения.

При трении скольжения одна деталь скользит по поверхности другой, т. е. одни те же точки одной детали приходят в соприкосновение с новыми точками сопряженной детали.

При трении качения одна деталь катится по другой, т.е. следующие одна за другой точки одной детали приходят в соприкосновение со следующими одна за другой точками сопряженной детали, причем мгновенный центр вращения одной детали относительно другой совпадает с одной из точек касании. Необходимо отметить, что в реальных условиях работы деталей трения качения в чистом виде не бывает; оно всегда связано с трением скольжения. Наиболее характерными примерами сопряжений, при работе которых возникает этот вид трения, являются подшипники качения. Работа их неизбежно связана со скольжением, так как шарики или ролики не могут катиться без проскальзывания по поверхностям разных радиусов, между которыми они заключены в подшипнике.

Типичным примером сопряжения, в котором одновременно с трением скольжения наблюдается трение качения, является зубчатая передача. В этом случае трение называют сложным.

В зависимости от наличия на трущихся поверхностях смазочного слоя различают следующие виды трения: сухое, граничное, жидкостное, полужидкостное.

Сухое трение возникает при отсутствии смазки между трущимися поверхностями деталей (например, трение между дисками сцепления, между зубьями венца маховика и шестерни стартера).

Граничным трением называют трение, возникающее между трущимися поверхностями деталей, разделенными тончайшей пленкой смазки (0,1 мк и менее), которая не видна невооруженным глазом и прочно удерживается на поверхности молекулярными силами (например, трение между верхней частью зеркала цилиндра и компрессионными кольцами во время горения рабочей смеси).

Жидкостное трение происходит при полном разделении поверхностей трущихся деталей слоем смазки. В этом случае рабочие поверхности не имеют непосредственного контакта друг с другом. Жидкостное трение имеет место в коренных и шатунных подшипниках при работающем двигателе.

Полужидкостное трение наблюдается в тех случаях, когда одновременно с жидкостным трением имеет место граничное или сухое трение. Этот вид трения характерен для подшипников коленчатого вала двигателя при его пуске, для поршневого пальца, стержня клапана двигателя.

При эксплуатации автомобилей в результате трения происходит изменение размеров, изнашивание деталей.

Износом называется результат изнашивания, наибольший износ поверхностей имеет место при сухом трении; он меньше при граничном трении и практически отсутствует при жидкостном трении. Отсюда очевидна чрезвычайно важная роль смазки как средства, предохраняющего и уменьшающего износ трущихся деталей. В реальных условиях невозможно обеспечить постоянное жидкостное трение между сопряженными деталями вследствие переменного режима работы автомобиля, неизбежных остановок, пусков и других причин.

Во всех подвижных сопряжениях, рассчитанных на работу со смазкой, практически имеет место непосредственное взаимное касание сопряженных поверхностей т.е. сухое трение, которое вызывает изнашивание деталей. Необходимо стремиться к тому, чтобы продолжительность работы трущихся поверхностей деталей, разделенных слоем смазки, была наибольшей.

При сухом трении скольжения сопряженные детали, изнашиваясь изменяют свои первоначальные размеры и форму, что приводит к нарушению установленных посадок в сопряжениях. Работа сопряжений сопровождается различными видами износа.

Согласно современным представлениям, основными видами износа при трении скольжения являются абразивный, окислительный и тепловой.

Абразивный износ характеризуется наличием между трущимися поверхностями деталей твердых частиц (пыли, нагара, продуктов изнашивания и др.), которые, образуя с маслом абразивную смесь, увеличивают износ сопряженных деталей.

Окислительный износ заключает в образовании на поверхности трущихся деталей под влиянием окружающей среды окисных пленок, которые разрушаются в процессе трения, а затем возникают вновь. Интенсивность этого износа может быть значительной.

Тепловой износ характеризуется отпуском, закалкой, кристаллизацией и оплавлением микроскопических объемов металла в местах контакта трущихся поверхностей под действием значительного количества тепла образующегося при трении. Эти изменения связаны с интенсивным износом поверхностных слоев вследствие их размягчения и смятия, а также контактного схватывания и налипания. Схватывание является результатом возникновения молекулярных связей на отдельных участках поверхностей трущихся деталей, которые оказываются прочнее нижележащих слоев. При трении происходит разрушение таких связей на глубине от поверхности трения, перенос частиц с одной трущейся поверхности на другую и, как следствие этого, их интенсивный износ.

Данный вид износа наблюдается в деталях, работающих при значительных удельных давлениях и больших скоростях скольжения трущихся поверхностей. Интенсивность теплового износа во много раз больше интенсивности окислительного.

При трении качения изнашивание представляет собой своеобразный процесс, вызываемый сложным напряженным состоянием рабочих поверхностей и особыми явлениями усталости материала под действием повторно- переменных нагрузок. Износ поверхности трения характеризуется выкрашиванием металла и образованием одиночных или групповых осповидных углублений. Для уменьшения величины износа при этом виде трения также необходимо применять смазку, которая должна покрывать трущиеся поверхности в виде тончайшей пленки.

Практически работа каждого сопряжения деталей сопровождается различными видами износа, среди которых одни могут быть ведущими, определяющими износостойкость деталей в процессе эксплуатации, а остальные сопутствующими, мало влияющими на эту стойкость.

В заключение следует отметить, что приведенная классификация. износов не является исчерпывающей. Изнашивание представляет собой весьма сложный и до конца еще не выясненный физико-химический процесс.

Известны пути уменьшения износа: уменьшение шероховатости и повышение твердости поверхностей трения деталей, применение металлических и лакокрасочных покрытий, антифрикционных материалов, повышение качества сборки, приработки и испытания агрегатов и М, своевременное и качественное проведение технического обслуживания узлов и механизмов.