Определение наивыгоднейших и максимальных зазоров. Влияние основных факторов на износ деталей и узлов

На процесс изнашивания рабочих поверхностей деталей машин оказывают влияние различные факторы, которые можно разделить на две группы:

1) факторы, влияющие на износостойкость деталей;

2) факторы, влияющие на изнашиваемость деталей.

Под изнашиваемостью в данном случае подразумевается.свойство мате­риала детали поддаваться изнашиванию. Износостойкость есть свойство, противоположное изнашиваемости.

К факторам, влияющим на изнашиваемость деталей, относятся: вид трения сопряженных деталей; характер и величина удельных нагрузок на поверхностях трения; относительные скорости перемещения трущихся по­верхностей; форма и размер зазора между сопряженными поверхностями; усло­вия смазки трущихся поверхностей; наличие, размер и форма абразива, участ­вующего в процессе трения, и физико-механические свойства абразива.

Факторы, влияющие на износостойкость деталей: качество ма­териала детали и качество рабочей поверхности детали.

Качество материала детали характеризуется его физико-механическими свойствами (прочностью, твердостью, вязкостью), которые в свою очередь определяются химическим составом и структурой.

Из физико-механических свойств твердость оказывает наибольшее влияние на износостойкость материала. Более твердые металлы и сплавы изнашиваются медленнее

При изготовлении деталей бурового и нефтегазопромыслового оборудова­ния, работающего в сложных условиях, широко применяются высокопрочные' хромистые, хромо-никелевые и другие легированные стали со значительной вязкостью.

Следующим важным фактором, влияющим на износостойкость деталей машин, является качество поверхности трения после механиче­ской обработки. Качество обработанной поверхности характеризуется совокупностью геометрических параметров и физико-механических свойств по­верхностного слоя материала.

Определение наивыгоднейших и мах зазоров

Нормальные – размеры и технич. харак-ки, соответствую щие рабочим чертежам.

Допустимые - размеры и технич. харак-ки, которые отличаются от нормальных, но не уменьш работоспособ-ть.

Предельные – соответствуют предельному состоянию при достижении которого дальнейшееиспользованиенедопустимо.

Работоспособность ограничивается величиной зазора.

Рисунок – Изменение зазора в сопряжении вследствие износа

Если обозначить Sнач – установленный начальн зазор, Sпр – зазор после приработки, Sмах – максимал допустимый зазор, Т1- время приработки, Т2 – продолжительность работы, Т – общий ресурс сопряжения, I’пр, I’’пр – износ вала и подшипника за период приработки, Iвр,Iпр – износ вала и подшипника за период работы, Iр – общий износ вала и подшипника, В1, В2 – износ за единицу времени.

Но т.к , то

Отсюда видно, что чем меньше начальный зазор и износ приработки, тем сопряжение долговечнее. Влияние этого зазора зависит от точности изготовления и должна находиться в пределах: .

Уменьшение зазора в сопряжении до hmin равного сумме значений неровностей пов-ти вала и подшипника, нарушает условие жидкостного трения. Таким образом, необходимо соблюдать условия:

59.Основные закономерности изнашивания. Работоспособность дет алей и узлов машин

Изнашивание — изнашивание в результате механических воздействий.

Абразивное изнашива­ние — механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц.Очень опасен износ поверхностей твердыми подвижными частицами, по­падающими между трущимися поверх­ностями. Абразивная эрозия, гидро- и газоабразивное изнашивание — основной вид изнашивания деталей насосов, трубо­проводов, арматуры, дымососов, вен­тиляторов, эжекторов, пескоструйныхаппаратов в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых по­током жидкости или газа.

При усталостном изнашивании поверхности трения или отдельных ее участков повторное деформирование микрообъемов материала приводит к возникновению трещин и отделению частиц. Это особенно про­является при трении качения: шарик или ролик, перемещаясь по поверх­ности кольца подшипника, гонит перед собой волну сжатия материала, а сзади создает зону растяжения. Многократно повторяющиеся знакопеременные нагрузки вызывают явления контактной усталости.

Усталостное изнашивание часто является одной из причин выхода из строя основной опоры вертлюга, основной и вспомогательной опор ротора, шестерен бурового насоса и ротора, а также элементов подшипников скольжения.

Кавитационное изнашивание поверхности происходит при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации.При неправильно. выбранном режиме работы гидравлической машины в потоке жидкости могут образоваться пузырьки пара или газа, ликвидация которых происходит бурно с гидравлическими ударами.

В результате сочетания кавитационно-эрозионного и гидроабразивного видов изнашивания под действием потока промывочной жидкости, как правило, выходят из строя отводы вертлюгов.

Молекулярно-механическое изнашивание - взаимодей­ствие между поверхностями, наход-ящимися друг от друга на расстоянии дей­ствия атомных сил равном 3—5 А° (3—5-10~⁷ мм),весьма активно (более 6 мкм/ч) — коэф­фициент трения при схватывании возрастает до 4—6 единиц, образуются глубокие задиры поверхностей и может быть заклинивание.

Особенно опасны явления схватывания при высоких температурах. В этом случае в поверх­ностных слоях металла происходит рекристал­лизация, многократная первичная и вторичная закалка и отпуск, т. е. в корне изменяются структурные и механические свойства мате­риала. Изменения захватывают слой глубиной 5—80 мкм, скорость изнашивания достигает 5 мкм/ч. Случаи подобного изнашивания характерны для гильз цилиндров, тарелок клапанов, деталей механизма распределения ДВС.

При коррозионно-механическом изнашивании среда, окружающая трущиеся поверхности, вступает с их материалом в хими­ческое взаимодействие, а в результате перемещения поверхностей удаляются продукты коррозии и обнажаются чистые поверхности деталей. Этот процесс многократно повторяется- Если поверхности неподвижны, продукты коррозии не удаляются, иногда образуя антикоррозионный защитный слой.

Окислительное изнашивание, протекающее при наличии на поверхностях трения защитных пленок, которые образовались в результате взаимодействия материала с кислородом, является наиболее распространен­ным и наименее опасным видом изнашивания. Интенсивность окислительного изнашивания небольшая (менее 0,05 мкм/ч).

В некоторых случаях поверхности работают при небольших относительных перемещениях, вызванных вибрацией системы — посадочные поверхности ше­стерен, цепных колес, подшипников качения, деталей втулочно-роликовых цепей и др. При этом возникает так называемая фреттинг-коррозия