В 80% случаев потеря служебных характеристик машин: точности, надежности, мощности, производительности и др. происходит вследствие износа трущихся поверхностей подвижных соединений детали.
Износ протекает постоянно, начиная с момента работы соединения, но происходит неравномерно (рис. 4). Различают три периода:
1.Первичный износ (приработка) сопряженной пары характеризуется участком I;
2.Нормальный износ (эксплуатационный), протекающий пропорционально времени работы соединения (участок II);
3.Аварийный износ трущейся пары характеризуется участком III. Он наступает вследствие нарушения кинематических и гидродинамических условий работы соединения.
Рис. 4. Износ поверхностей в зависимости от времени работы сопряжения 1 - с большими значениями шероховатости; 2 - c меньшими значениями шероховатости.
Из рис. 4 видно, что при меньшей исходной шероховатости (кривая 2), уменьшается величина начального износа и время приработки. Раньше начинается эксплуатационный (нормальный) износ, который протекает на участке II с такой же интенсивностью как и при большей шероховатости поверхности, сопрягаемой пары (кривая I). В итоге продолжительность сохранения допустимого эксплуатационного зазора - до аварийного износа, значительно возрастает.
|
|
Для повышения износостойкости трущихся деталей путем уменьшения первичного износа целесообразно создавать поверхности скольжения, шероховатость которых соответствует шероховатости поверхностей приработанных деталей.
На первичный износ сопряженных деталей влияют форма и высота микронеровностей. Зависимость износа от высоты неровностей показана на рис. Кривая 1 получена при сравнительно легких, а кривая 2 - в тяжелых условиях износа.
Из рис. 5 видно, что минимальный износ получается не на самых гладких поверхностях, а при некоторых оптимальных значениях неровностей (точки О1 и О2).
На очень чистых, зеркально гладких поверхностях смазка удерживается плохо, вследствие чего возникает сухое трение, которое сопровождается схватыванием сопряженных деталей и увеличением износа.
Рис. 5. Зависимость износа от шероховатости поверхностей
Увеличение высоты неровностей по сравнению с оптимальным значением повышает износ, который протекает интенсивно даже при сравнительно небольших эксплуатационных нагрузках, так как при этом на вершинах выступов возникает высокое удельное давление, в результате чего происходит разрыв масляного клина и срезание микронеровностей (рис. 6).
Рис. 6. Характер протекания износа на первой стадии - в процессе приработки - увеличение посадки за счет износа; Q - нагрузка.
|
|
Возникает сухое и полусухое трение. Процесс усугубляется:
- абразивным влиянием продуктов износа (срезанных вершин выступов);
- увеличением посадки - отклонением от расчетного значения, что приводит к более свободному выдавливанию смазки, а также появлению динамической нагрузки.
Наиболее благоприятный характер микропрофиля, с точки зрения обеспечения минимальной величины износа, «плосковершинный», который образуется на поверхности при отделочных методах обработки: притирании, хонинговании, суперфинише, накатывании роликом и т.п. (рис. 7).
Рис. 7. Вид микропрофиля обработанной поверхности l - базовая длина; Fk1, Fk2 -фактическая площадь контакта соответственно после отделочной и лезвийной (абразивной) обработки
В данном случае по сравнению с полученным после обработки лезвийным и абразивным инструментом:
- увеличивается площадь контакта - несущая поверхность, т.е. Fk1> Fk2/
- уменьшается удельное давление у вершин выступов, а следовательно, и разрыв масляного клина происходит при более высоких эксплуатационных нагрузках.