Виды изнашивания

Основой теории трения и износа деталей служит классификация видов изнашивания для со­пряженных пар трения (для случая трения скольжения).

Различают три основных вида изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.

Механическое изнашивание подразделяется на три вида: абразивное; вследствие пластических деформаций; при хрупком разрушении.

Абразивное изнашивание возникает в результате режущего или царапающего действия твердых частиц, находящихся между поверхностями трения. При этом абразивными частицами являются не только частицы кварца и других соединений, попадающие в узлы трения снаружи, но и частицы продуктов износа деталей и нагара, образующиеся внутри агрегатов автомобиля. Причем, когда твердые частицы взвешены в жидкости (масле), такое изнашивание называется

гидроабразивным.

Изнашивание вследствие пластических деформаций заключается в перемещении поверхн­остных слоев детали в направлении скольжения под действием значительных нагрузок и ведет к изменению размеров и форм без потери массы детали (например, деформирование круглых деталей с образованием эллипсообразной формы).

Изнашивание при хрупком разрушении происходит, когда поверхностный слой металла одной из сопряженных деталей под действием сил трения, пластической деформации и больших знако­переменных нагрузок, приводящих к наклепу, уплотняется и становится чрезвычайно хрупким, что приводит к его разрушению путем выкрашивания отдельных частиц.

Молекулярно-механическое изнашивание вызывается молекулярным взаимодействием между тесно сближенными поверхностями металлов, которое приводит к прочному «схва­тыванию» и «сращиванию» их в местах контакта, т.е. происходит общеизвестный процесс диффузии. При значительных нагрузках и отсутствии масляной пленки между трущимися поверхностями интенсивность этого процесса резко возрастает (адгезионное изнашивание). При начале движения деталей нарушаются молекулярные связи, что приводит К различным видам разрушения поверхностей: металл переносится с одной детали на другую.

При высоких скоростях скольжения повышается температурный режим работы и «схватыва­ние» поверхностей вызывается уже простым налипанием и уносом частиц размягченного и даже иногда расплавленного металла.

Коррозионно-механическое изнашивание - сочетание коррозии и механического изнаши­вания, описанного выше.

Закономерность изнашивания сопряженных деталей. Чтобы лучше понять закономерность изнашивания сопряженных деталей в зависимости от времени работы или от пробега автомобиля, рассмотрим идеализированный график износа сопряженных деталей, например, шатунной или коренной шейки коленчатого вала и вкладышей подшипника (рис.8.2).

Для удобства рассмотрения и анализа состоя­ния узла трения по времени работы к обычному графику износа детали (в данном случае шейки вала) снизу пристроим зеркальное изображение графика износа подшипника (в данном случае вкладышей подшипника), определим точки рез­кого изменения характера процесса изнашивания на обоих графиках, проведем через них верти­кальные линии и получим три характерные зоны (области). В зоне А наблюдается резкий подъем кривых нарастания износа. Это связано с прира­боткой деталей. В этот период работы большое количество микронеровностей деталей как бы сошлифовываются. При этом продукты износа в большом количестве попадают в масло, постоянно загрязняя его. Именно поэтому в период обработ­ки предусмотрена замена масла через короткий период (3000-4000 км). Зону А принято называть зоной приработки.

Зона Б характеризуется более плавным нараста­нием износа. Наклон кривых износа незначителен, что соответствует периоду нормальной работы, и называется областью допустимых износов. Следует сказать, что сопряженные детали ввиду конструк­тивных особенностей, специфических свойств материалов, из которых они изготовлены и т. д., имеют различную интенсивность изнашивания и соответственно форму кривых износа. Например, вкладыши коренных и шатунных подшипников, изготовленные из более мягкого, пористого материала, изнашиваются гораздо быстрее, чем шейки валов. Именно поэтому рекомендуется заменять вкладыши на пробеге в 70-80 тыс. км. Это позволяет значительно продлить срок работы дорогостоящих валов без ремонта.

Конечные участки кривых характеризуют резкое нарастание износов и представляют собой зону прогрессирующего износа. В результате значительного увеличения зазоров между сопряженными деталями ухудшаются условия смазки (неустойчивый масляный клин), увеличиваются ударные нагрузки (сопровождаемые повышенным шумом при работе), резко увеличивается изнашивание деталей, а иногда это приводит к аварийным поломкам. Поэтому зону В называют иногда зоной аварийных поломок.

Рис. 8.2. График износа сопряженных деталей:

А - зона приработки; Б - зона нормальной работы; В - зона прогрессирующего износа и аварийных поломок; S_H - нормальный (заводской) зазор, необ­ходимый для образования масляного клина; S_пр - за­зор в конце приработки; S_пр._доп. - предельно допусти­мый зазор