Мероприятия по предупреждению скорости изнашивания

Для разработки мероприятий по предупреждению и уменьше­нию скорости изнашивания необходимо знать закономерности нарастания износов. Имеющиеся в этом направлении исследования
позволяют полагать, что износ нарастает равномерно, пропорционально времени работы машины. На рис. 4.4 дана кривая нарастания износа подвижного сопряжения работающей в установившемся режиме машины. Кривая имеет I, II и Ш участки, характеризующие периоды работы сопряжения деталей.

Рис. 4.4. Кривая износа

сопряжения машины:

I-период приработки; II-период

нормальной работы; III-период

аварийного износа.

Первый период характеризуется постепенным понижением скорости изнашивания, которая во втором периоде изменяется незначительно, а в третьем периоде в результате действия ряда факторов (увеличение зазора, недостатка смазки и т. д.) она резко возрастает. Основным периодом работы сочленения является второй период и его стремятся увеличить. Продолжительность (Т, ч) второго периода определяют по формуле

, (4.3)

где Δ_б и Δ_н - соответственно наибольший допустимый и началь­ный зазоры в сопряжении, мм; tgα - величина, характеризующая интенсивность износа сопряжения (определяется эксперименталь­ным путем при замерах величины износа).

Процесс износа сопряжения детали протекает при одновременном действии большого количества различных факторов, знание кото­рых необходимо для правильной эксплуатации машин.

В зависимости от полноты разделения смазкой трущихся по­верхностей деталей различают следующие виды трения скольже­ния: жидкостное, полужидкостное, граничное, полусухое и сухое.

При жидкостном трении трущиеся поверхности полностью раз­делены сплошным слоем смазочного материала. Так, если зазор между подшипниками и валом заполнить смаз­кой и валу сообщить вращательное движение, то возникнет яв­ление всплывания вала в подшипнике, т. е. разделение трущихся поверхностей слоем смазки.

Согласно гидродинамической теории смазки и трения, разработанной Н. П. Петровым, Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным, при вращении вала масло, вследствие молекулярных связей, бу­дет проталкиваться между валом и подшипником в направлении узкой клиновидной щели (рис. 4.5). В этом месте в слое масла давление будет увеличиваться.

Рис. 4.5. Распределение давления внутри слоя смазки в подшипнике при жидкостном трении: 1-зона разряжения; 2 - зона повышенного давления; 3 – эпюра распределения давления внутри слоя смазки

При заданной удельной нагрузке на вал (ρ, кгс/м²), частоте вращения вала (n, мин^-1), абсолютной вязкости масла (μ, кгс/м²) при условии жидкостного трения величина зазора в самом узком месте клиновидной щели может быть определена

по формуле В. И. Казарцева /16/

h_min = , (4.4)

где С=(l+d)/l -коэффициент, характеризующий соотношение между длиной (l) и диаметром (d) шейки вала.

Эта формула положена в основу расчета подшипни­ков скольжения и выбора значений D, d и S, а также рекомендаций по выбору смазочных масел, форм по­верхностей вала и подшип­ника и определению пре­дельно допустимых зазоров сопряжения типа вал-под­шипник.

Коэффициент жидкостного трения, для хорошо смазанных поверхностей находит­ся в пределах 0,003-0,01. При полужидкостном трении, занимающем промежуточное по­ложение между жидкостным и граничным трениями, масляный слой несет основную нагрузку, но не предохраняет полностью тру­щиеся поверхности от контакта, так как слой масляной пленки меньше, чем шероховатость этих поверхностей. Полужидкостное трение встречается часто в горных машинах, имеющих грубо об­работанные поверхности скольжения, малые скорости их движе­ния, большие зазоры в сопряжениях.

При граничном трении трущиеся поверхности разделены слоем смазки толщиной менее 10 мкм. При этом на поверхностях образу­ется прочная адсорбированная пленка, уменьшающая удары микровыступов и предохраняющая их от сухого трения. Для по­лучения такой пленки необходима хорошая маслянистость смазки и высокое качество обработки поверхностей.

При полусухом трении адсорбированная пленка частично раз­рушается и наблюдается смешанное трение (граничное и сухое). Разрушению пленки в значительной степени способствует попадание в смазку частиц горной породы и т. д. Полусухое трение сопро­вождается интенсивным износом деталей, и для его уменьшения необходимо регулярно следить за качеством и режимом смазки машин.

При сухом трении между трущимися поверхностями смазка отсутствует полностью. Этот вид трения используется в тормозах, муфтах, при движении ко­лесных пар по рельсам. Сухое трение сопровождается наибольшим износом деталей машин.

Замедление процесса износа деталей машин может быть до­стигнуто следующими методами: соответствующим подбором материалов; использованием дета­лей, изготовленных ковкой и штамповкой; правильным выбором способов механической и термической обработки; соблюдением режимов смазки; защитой сопряжений от вредного влияния внешней среды (пыли, влаги).