Основні шляхи забезпечення надійності на стадії проектування

Структурна схема надійності машини. Схема виробу повинна бути вибрана так, щоб число його елементів було по можливості найменшим, а поява відмов, у крайньому разі типових, відомих з практики, виключалась або зводилась до мінімуму.

Для аналізу надійності машини складають її структурну схему. Ця схема дає змогу уявити машину як умовне графічне зображення з основними її складовими частинами та елементами і забезпечує нормальне функціонування та зв’язки, які існують між ними. У процесі структурного аналізу машини визначаються усі функціонально важливі елементи і робиться висновок про вплив здатності різних механізмів й елементів на працездатність машини у цілому. Структурний аналіз включає: опис функціонування – машини як об’єкта дослідження з позицій надійності; її складу з оцінкою конструктивних особливостей; встановлення впливу на працездатність машини, відмови будь-якого з основних її елементів.

Надійність певної системи, яка складається із заданої кількості елементів, залежить не тільки від надійності кожного з них, але й від способу їх з’єднання. Наприклад, для системи з трьох елементів може існувати цілий ряд можливих схем з’єднання. Користуючись теоремами і формулами теорії ймовірностей, можна визначити надійність (ймовірність безвідмовної роботи) для різних схем з’єднань елементів у механічних системах. Проте завжди є два граничні випадки: мінімальної ймовірності безвідмовної роботи – послідовне з’єднання, яке забезпечує лише один працездатний стан; максимальної ймовірності безвідмовної роботи – паралельне з’єднання, що забезпечує п -1 працездатних станів (лише один непрацездатний стан). Інші випадки (проміжні) відповідають змішаному способу з’єднання елементів. Чим більше працездатних станів системи, тим вища її надійність.

Ймовірність працездатного стану послідовного з’єднання елементів "гірше гіршого", тобто менше надійності найненадійнішого елемента.

Ймовірність працездатного стану паралельно з’єднаних елементів "краще кращого", тобто вища за ймовірність, працездатного стану найнадійнішого елемента. Цей висновок має велике практичне значення, оскільки паралельним з’єднанням менш надійних елементів можна отримувати надійнішу систему. У всіх випадках, крім послідовного та паралельного з’єднань, надійність системи змінюється залежно від розташування елементів у системі.

В якості прикладу розглянемо гальмівну систему автомобіля з гідравлічним приводом.

Функціональну схему системи наведено на рис. 6.5, а.

Рис. 6.5. Гальмівна система з гідравлічним приводом: а – функціональна схема звичайної системи; б – структурна схема надійності звичайної системи; в, г – відповідно функціональна та структурна схеми надійності системи з роздільним приводом до передніх і задніх гальм

Система складається з таких елементів: головного гальмівного циліндра (ГЦ) з ймовірністю безвідмовної роботи Р _ГЦ і чотирьох гальм Т (ймовірність безвідмовної роботи Р _Т), кожний з яких має гальмівний механізм (ГМ) (ймовірність безвідмовної роботи Р _TM) і приводу до колеса ПК (ймовірність безвідмовної роботи Р _ПK).

Важливою особливістю гальмівної системи є її повна відмова при місцевій відмові (ГЦ або Т). Тому вважають, що всі елементи системи вмикають послідовно. При цьому застосовують структурну схему надійності системи (рис. 6.5, б).

Щоб зменшити наслідки місцевої (локальної) відмови, схему змінюють і для підвищення надійності системи вводять головний циліндр для створення двох роздільних контурів – передніх і задніх гальм (рис. 6.5, в). Тепер при будь-якій місцевій відмові вся система не буде виходити з ладу, а два колеса залишаться гальмівними.

Небезпечну повну відмову замінено частковою з прийнятними результатами. Відповідна структурна схема безвідмовності має дві паралельно пов’язані вітки гальмівних контурів передніх і задніх коліс (рис. 6.5, г).

Користуючись структурними схемами надійності (рис. 6.5, б і 6.5, г), можна дати кількісну оцінку підвищенню надійності гальмівних систем порівняно з рис. 6.5, а.

Для звичайної гальмівної системи (див. рис. 6.5, б) ймовірність безвідмовної роботи дорівнює:

, (6.1)

а для гальмівної системи з автономним приводом до передніх і задніх коліс (рис. 6.5, г):

. (6.2)

Надійність кожного елемента. Відомо, що навіть виготовлені у промислових умовах однакові елементи, як правило, мають неоднакову надійність. За рахунок відбору можна одержати елементи підвищеної надійності. Однак при цьому їх вартість зростає, оскільки вартість забракованих при контролі елементів переноситься на відібрані кращі за якістю елементи партії. Тому такий метод ефективний, якщо виріб містить невелику кількість елементів, критичних за надійністю або з обмеженою довговічністю.

Якість, зокрема стабільність характеристик матеріалів і комплектуючих виробів. Завдання ускладнюється для характеристик витривалості, де відношення значень граничних меж витривалості (максимальних до мінімальних) може бути у кілька разів більшим, ніж у характеристик статичної міцності. Звуження границь зміни характеристик матеріалу – один із шляхів забезпечення точності розрахунків. Це стосується і готових виробів, і вузлів, одержаних від постачальників (комплектуючі вироби).

Використання уніфікованих і стандартизованих елементів. Такі елементи є звичайно надійнішими, особливо при виготовленні на спеціалізованих підприємствах.

Захист від шкідливих впливів та зовнішнього середовища. Як показує досвід, вироби, виконані за однією схемою і складені з однакових елементів, можуть значно відрізнятися за надійністю залежно від того, наскільки вони захищені, наприклад, від вібрації, високих або низьких температур, дії зовнішнього або окислювального середовища.

Правильний вибір режиму (умов) роботи виробу, залежить від багатьох причин. Наприклад, навантаженість агрегатів трансмісій автомобіля залежить від вибору коефіцієнта запасу зчеплення b >1. Якщо М _Д – крутний момент двигуна, то при вмиканні зчеплення за рахунок інерційних навантажень трансмісії передається момент b М _Д, який і визначає навантаженість її агрегатів та їх довговічність. У конструкціях зчеплень, де сила пружин не регулюється, коефіцієнт b вибирають зі значним запасом (b =2,0...2,3), тому умова b >1 зберігається, не зважаючи на значне спрацювання накладок ведених дисків. Умову b >1 можна підтримувати і при зменшеному запасі (b =1,5...1,8) за рахунок додаткового регулювання, яке відновлює силу пружин, тобто компенсує спрацювання фрикційних накладок. Режим роботи агрегатів трансмісії внаслідок цього полегшується.

Розширення допустимих граничних меж для параметрів, які визначають працездатність виробів. Наприклад, ефективність гальмівного механізму залежить від зазору між колодками і гальмівним барабаном, отже, від ступеня спрацювання гальмівних накладок. Якщо зазор встановлюють вручну і величину його в експлуатації не перевіряють вчасно, то надійність гальмівного механізму знижується. Якщо ж передбачено автоматичне підтримання величини зазору в експлуатації, то працездатність гальмівного механізму зберігається при спрацюванні накладок до граничного стану, тобто надійність гальмівного механізму підвищується.

Уточнення методів розрахунку, зокрема ймовірнісна оцінка умов зовнішнього впливу і параметрів самого виробу. Ряд елементів, з яких він складається, в умовах масового виробництва можуть мати приховані дефекти. Тому можливі критичні комбінації впливів (механічних, теплових, електричних та ін.) і самих дефектів, які зумовлюють відмову. Чим точніше враховані ці випадкові явища у процесі проектування, і, зокрема, при розрахунках, тим надійніше буде виріб, економніше і швидше буде забезпечено належний рівень надійності.

Вдосконалення методів випробувань, зменшення їх тривалості та обсягу. Рішення про вибір шляхів забезпечення надійності агрегату або системи прийматиме конструктор, виходячи з пред’явлених вимог і особливостей робочого процесу вузла або агрегату.

У конструктора на початковому етапі недостатньо інформації про надійність спроектованого виробу. Докладна інформація про виріб з’явиться через тривалий час, після достатньо тривалої експлуатації. На стадії проектування проводять попередні випробування: спочатку матеріалів і елементів виробу, а потім дослідних зразків, намагаючись точніше змоделювати реальні умови експлуатації.

Резервування – це метод підвищення надійності об’єкта введенням надлишковості, тобто додаткових засобів і можливостей над мінімально необхідними для виконання об’єктом заданих функцій. Завдяки резервуванню з менш надійних елементів створюють надійніші вироби.

У сільськогосподарському машинобудуванні використовують навантажувальне, структурне і функціональне резервування.

Наприклад, стрижень розтягується силою F. Відмова – це руйнування стрижня. Його надійність оцінюється ймовірністю неруйнування, яка визначається співвідношенням напруження s _нг від зовнішнього навантаження і напруження s _пр, пов’язаного зі стійкістю металу проти руйнування. Для збільшення надійності можна вмикати другий стрижень паралельно першому. Це і є структурне резервування. Оскільки другий стрижень зайвий у структурі, такий же результат буде, якщо залишити один стрижень, збільшивши його площу вдвічі, зменшити навантаження, але підвищивши міцність матеріалу стержня до . Ці три випадки належать до навантажувального резервування: за робочим напруженням, навантаженням і граничним напруженням.

У розглянутих випадках надійність визначається ймовірністю неруйнування:

. (6.3)

Аналогічні міркування можуть бути перенесені на величини, які визначають зносостійкість, теплостійкість та інші властивості, від яких залежить виникнення відмов різного виду.

Структурне резервування відрізняється режимом роботи і способом вмикання, метою, наслідками відмови основного елемента.

Структурне резервування передбачає звичайно застосування резервних елементів, паралельно основним. Резервні елементи можуть бути навантаженими (постійно ввімкнені), ненавантаженими, працюючими у полегшеному режимі, зі змішаним включенням.

Але паралельне з’єднання не завжди може забезпечити необхідне резервування. Якщо будь-який елемент об’єкта (системи) підлягає різним за своєю фізичною природою відмовам, то залежно від характеру відмови резервний елемент необхідно вмикати послідовно або паралельно.

Кожне з перерахованих вмикань окремо забезпечить лише часткове резервування.

За метою резервування буває загальним і роздільним.

У разі відмови основного елемента і перемиканні на резервний працездатність виробу знижується або залишається без змін. Наприклад, шини звичайного вантажного автомобіля можна вважати включеними (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Розташування шин вантажного автомобіля: а – функціональна схема; б – структурна схема надійності; 1, 2, 3 – колеса відповідно передні, задні і запасне

Можна вважати запасне колесо ненавантаженим резервом, а інші шини на задніх колесах – навантаженим резервом, оскільки при відмові однієї – двох шин задніх колес рух автомобіля можливий, хоч і зі зниженими навантаженнями. Відмова основного елемента найчастіше знижує працездатність виробу. Але у даному прикладі використання запасного колеса замість того, що відмовило, не знижує основних параметрів автомобіля. Якщо ж відмовляє одна з шин задніх колес, то вантажопідйомність автомобіля зменшується і відбувається часткова відмова. Подібний випадок можна вважати резервуванням, якщо зменшення працездатності виробу залишається у допустимих межах.

Введення структурної надлишковості приводить до збільшення ваги, об’єму і вартості виробу.

При функціональному резервуванні один з елементів системи здатний виконувати додаткові функції. Наприклад, ручне гальмо за основним призначенням є стоянковим, але може використовуватися і під час руху.

Щоб виконати увесь обсяг сільськогосподарських робіт, враховуючи можливість виходу з ладу машин, господарства повинні мати резервну сільськогосподарську техніку. Обмінний фонд запасних складальних одиниць й агрегатів, запас деталей на складі (або безпосередньо на машині) саме для цього призначений і дозволяє швидко замінити елементи, що відмовили, справними.

Резервування, підвищуючи надійність систем, приводить до їх ускладнення і зростання вартості.

Резервування методом введення запасних частин, обмінних агрегатів підвищує вартість експлуатації машин, часто створює їх запаси. Тому доцільність резервування у кожному випадку повинна оцінюватися з урахуванням його економічної ефективності, а також вимог, які пред’являються до об’єкта з точки зору безвідмовності.

Конструкторські методи забезпечення надійності машин при їх проектуванні поділяють на чотири основних напрями (рис. 6.7): удосконалення конструкції та матеріалів, що застосовуються; використання пристроїв для підвищення надійності; підвищення ремонтопридатності й трибологічні заходи. При цьому використання суто конструкторських прийомів має поєднуватися з використанням сучасних методів оптимального проектування машин і конструкцій, створенням нових методів й засобів розрахунку деталей та вузлів машин.

Зменшення концентрації напружень при виборі форми та розмірів деталі. Особливу увагу необхідно звернути на це в місцях галтелей, надрізів, канавок та інших видів поверхні, а також деталей, що піддаються динамічним і циклічним навантаженням.

Підвищення піддатливості деталей. Піддатливість деталі, загальна або місцева, (локальна) дозволяє її робочій поверхні компенсувати деформацію спряженої деталі та пристосуватися до неточностей геометричної форми. Найчастіше у з’єднаннях з регульованою піддатливістю використовуються гумометалеві вкладки, гумові деталі та вкладки з пластмаси і м’яких покриттів.

Висока деформованість гуми сприяє більш рівномірному розподілу тиску по довжині вкладки в умовах змішаного та рідинного тертя, наприклад, при водяному мащенні абразивні частинки, що є у воді, ще й вминаються у м’яку поверхню гуми, перекочуються по ній без різальної дії і виносяться водою у змащувальну канавку. Піддатливість підшипників зі свинцевим покриттям вкладок характеризується незначним опором пластичній деформації. Пластмаси, як і гума, здатні рівномірніше розподіляти навантаження за довжиною вкладки та за інших рівнозначних умов забезпечувати більшу вантажопідйомність змащувального шару порівняно з антифрикційними металами.

Підвищення піддатливості деталей сприяє збільшенню їхньої зносостійкості. Наприклад, при роботі двигуна внутрішнього згоряння внаслідок нерівномірної деформації циліндрів можуть виникнути значні місцеві навантаження на юбку поршня. Щоб запобігти заклинюванню поршня на юбці виконують прорізи Т- або П-подібної форми.

Конструкцію підвісного або пружного сідла випускного клапана двигуна наведено на рис. 6.8. Сідло і клапан випуску працюють в умовах високих температур і значних ударних навантажень.

При жорсткій посадці сідла випускних клапанів воно викривляється через нерівномірну деформацію головки, що призводить до порушення співвісності з клапаном. Між фасками клапана і сідла подекуди з’являються проміжки, через які при закритому клапані виходять гази, зумовлюючи місцеве перегрівання і прогоряння фасок та зниження їх довговічності. Для підвищення довговічності підвісне сідло виготовляється подовженим і кріпиться до циліндра тільки

Рис. 6.7. Класифікація конструкторських методів забезпечення надійності машин

Рис. 6.8. Клапан і сідло клапану двигуна: 1 – металевий натрій; 2 – випускний клапан: 3 – наплавка із твердого сплаву; 4 – стопорне кільце; 5 – сідло клапана

шляхом розвальцювання тонкого верхнього поясу.

Така конструкція з невеликою жорсткістю дозволяє сідлу займати правильне положення і забезпечує тим самим кращий взаємний контакт при закритому клапані.

Підвищення жорсткості конструкцій. У сучасних машин, які відрізняються підвищеними швидкостями, навантаженнями і вимогами до точності робочих характеристик, вимоги до жорсткості підвищуються.

Жорсткість деталей впливає на ймовірність їх руйнування за критеріями статистичної міцності та міцності від втомленості, на вібростійкість (здатність системи та її елементів нормально існувати в умовах вібрації). Недостатня жорсткість одних деталей може викликати перевантаження і втрату працездатності інших (наприклад недостатня жорсткість рам і станин призводить до порушення центрування з’єднаних агрегатів та вузлів).

Шляхом добору необхідної жорсткості можна уникнути попадання у сферу резонансу при змушених коливаннях і в умовах автоколивань. В той же час не завжди слід прагнути підвищенню жорсткості, оскільки ударні навантаження краще сприймаються не абсолютно жорсткими тілами, а контактні пружні деформації приводять до вирівнювання розподілу навантаження і збільшення контактної площі.

Модуль пружності у більшості матеріалів має незначні відмінності, тому необхідну жорсткість забезпечують, оптимізуючи форму і розміри деталі та конструкції.

Основні напрямки підвищення загальної жорсткості машин і власне жорсткості деталей:

– виключення елементів більшої піддатливості, якщо у цілому до системи ставляться вимоги загальної жорсткості (недоцільно виконувати жорсткі деталі корпуса, якщо, вони закріплені слабкими болтами на тонких фланцях);

– якщо є вибір, то використовувати деталі, що працюють на розтяг та стиск, замість деталей, працюючих на вигин та кручення;.

– вибір раціональних форм перерізів (для кручення – тонкі кільцеві перерізи, для згинання – переріз з максимальним відхиленням площі від нейтральної осі);

– зменшення місцевих деформацій за рахунок установки пере городок;

– раціональний вибір опор (перехід від шарнірних до защемлених) та оптимальне їх розташування по довжині.

Основні напрямки підвищення контактної жорсткості: зменшення жорсткості поверхні, створення попереднього натягу (у підшипниках), оптимізація форми контактуючих поверхонь.

Застосування нових матеріалів. Технічний прогрес зумовлює появу нових матеріалів, оскільки людство зіткнулося з проблемою – матеріали "старого" типу вичерпали себе. Підвищення надійності роботи різних машин та пристроїв тривалий час досягалося шляхом виготовлення деталей з міцних металів та сплавів. При цьому найчастіше пасивні елементи отримували зайвий запас міцності, а активні працювали на межі характеристик.

Сучасні вимоги до властивостей матеріалів стали вкрай різноманітними, оскільки умови експлуатації матеріалів стали жорсткішими і складнішими. В якості прикладу можна розглядати такі властивості матеріалів як міцність, жорсткість, пластичність, корозійна стійкість, зносостійкість, жаростійкість та ін. Тобто, звичайними матеріалами складно задовольнити перераховані вимоги.

Усунення розриву між вимогами сучасної техніки до конструкційних матеріалів і можливостями класичних сплавів досягається шляхом створення і застосування композиційних матеріалів (KM).

Створення KM ґрунтується на сполученні матеріалів основних класів, з різними вихідними властивостями – метал, кераміка, полімер (рис. 6.9). Залежно від матриці всі KM поділяють на наступні типи: з металевою матрицею – металеві композиційні матеріали; з полімерною – полімерні композиційні, матеріали; з керамічною матрицею – керамічні композиційні матеріали.

Найперспективнішими є волокнисті композиційні матеріали. Це композиції з волокон підвищеної міцності у м’якій основі (матриці). Основне навантаження сприймають волокна, а матриця забезпечує їх рівномірне навантаження. У перспективі вважається можливим підвищити питому міцність конструкційних композиційних матеріалів порівняно з сучасними матеріалами та сплавами до 10 разів.

Ефективність композиційних матеріалів обумовлюють:

– висока міцність матеріалів у малих перерізах, наприклад, границя міцності металевого дроту може досягати 4,50ГПа;

– можливість використання нитковидних кристалів (вусів) з міцністю, близькою до теоретичної;

– невелика чутливість до концентрації напружень, пов’язана зі структурою.

Рис. 6.9. Сполучення основних класів матеріалів при створенні композиційних покриттів

Металокерамічні матеріали виготовляють з металевих порошків шляхом пресування під тиском з наступним спіканням при високій температурі. Ці матеріали використовують як антифрикційні підшипникові і фрикційні гальмівні. Вони економічно вигідні при достатній серійності виробництва.

Металокерамічні вкладки використовують, коли неможливо забезпечити достатнє мащення. Широке застосування мають залізо-графітні втулки (1,5 % графіту, решта – залізо), які працюють при швидкості до 4 м/с. У відповідальніших вузлах встановлюють залізо-мідно-графітові втулки (1,5 % графіту, 2,5 % міді). Використовують також втулки з дорожчих пористих антифрикційних матеріалів на основі міді (87% міді, 10 % олова, 3 % графіту).

Дослідження показують, що несуча здатність залізографітних підшипників при мащенні неочищеними оливами у 1,5...2,0 рази вища ніж при мащенні очищеними дистиляційними.

За останні десятиліття швидко зростає виробництво і використання пластичних мас. Це пояснюється, з одного боку, позитивними технологічними властивостями пластмас, з іншого – різноманітністю їх корисних експлуатаційних властивостей.

Для зниження енергоємності оранки перспективним є використання полімерних полиць з фторопластів. Дослідженнями встановлено, що фторопластові полиці забезпечують зниження опору плуга на 20 %. За кордоном є позитивний досвід використання фторопластових полиць на плугах загального призначення. Так, японська фірма "Сунгамо" випускає три-, п’ятикорпусні плуги з полімерними фторопластовими полицями. В Угорщині також використовують полімерні полиці на плугах загального призначення.

Забезпечення заданих температурних режимів роботи з’єднань деталей, вузлів та агрегатів. У сучасних машинах температурний режим має велике значення для підвищення їх довговічності. У ряді праць зазначено, що температурні умови процесу впливають, передусім, на спрацювання деталей і форму спрацювання. За даними професора Б. І. Костецького, залежно від температури тертя спостерігаються різні умови спрацювання: до 100 °С – спрацювання схоплювання І-го роду; до 500 °С – окислювальне; понад 500 °С – теплове. Особлива увага приділяється тепловому режиму деталей двигунів, ущільнювальних і гальмівних пристроїв.

Температура у вузлах тертя і нагрівання деталей двигунів регулюється шляхом охолодження водою (або повітрям) і картерним мастилом, утворенням теплоізолюючих прорізів (у головках блоків та на поршнях), встановленням у бобишках поршнів пластинок з інвару, а також заповненням пустотілих впускних клапанів рідким натрієм.

Застосування у сучасних двигунах передпускових підігрівників (рідинних або електрофакельних) суттєво зменшує спрацювання їх деталей при запусканні взимку.

Забезпечення надійних умов мащення поверхонь тертя деталей. Всі основні робочі з’єднання сучасних автотракторних та комбайнових двигунів, як правило, змащуються під тиском. Подача мастила під тиском та його фільтрація все ширше застосовується у вузлах тертя трансмісій. Частину провідних вузлів ходової частини гусеничних тракторів також переведено з консистентного мащення на рідинне (втулки цапф рам, підшипники опорних котків та ін.).

Покращання герметизації вузлів агрегатів. Конструкція і матеріали ущільнення пристроїв сільськогосподарської техніки мають велике значення для підвищення її довговічності, оскільки трактори та інші машини тривалий час працюють в атмосфері, насиченій абразивними частинками. Потрапляючи у внутрішні порожнини двигунів, агрегатів трансмісії та ходової частини, вони зумовлюють прискорене спрацювання їх деталей.

У сучасних тракторах використовуються різні типи ущільнень: радіальні, самопідтискні, гумові, каркасні, кільця-сальники, напівгрубошерсті, торцеві з набивкою, лабіринтні.

Застосування лабіринтних ущільнень значно зменшує кількість абразивних частинок, які проникають у зону тертя. Наприклад, лабіринтні ущільнення у шарнірах литої гусениці підвищили зносостійкість пальців і втулок у 2,5 раза. Лабіринтне ущільнення у цьому шарнірі утворюється в результаті того, що кінці середньої втулки (довшої за вушко ланцюга) входять на 9...10 мм у крайні вушка суміжної ланки ланцюга. Крім цього, рекомендується на поверхнях тертя прорізати канавки, які об’єднуються загальним каналом у кожному з тіл пари тертя. Абразивні частинки із зони тертя через цю систему отворів можуть бути виведені промиванням або продуванням. Періодичний збіг канавок обох деталей може спричинити пульсацію змащувальної плівки, а це буде сприяти відокремленню абразивних частинок від поверхонь тертя.

Більш надійні манжети примусової або гідродинамічної дії, в яких олива, що витікає, повертається в ущільнювальну площину за рахунок гвинтової лінії або спеціальних ребристих виступів біля контактної кромки.

Для покращання герметизації вузлів і агрегатів заводи-виробники використовують прокладні матеріали (фторкаучуки, силіконові гуми), еластомери, герметизуючі пасти та клеї.

Застосування плаваючих деталей. У вузлах тертя ковзання ці деталі зустрічаються у вигляді плаваючих пальців, втулок та шайб.

Поршневий палець з’єднує, як відомо, поршень із шатуном. Можливі такі способи з’єднування: установка пальця, закріпленого у бобишках поршня або у малій шатунній голівці; установка пальця, що вільно провертається у бобишках і у шатунній голівці. Палець такої конструкції називають плаваючим.

При роботі механізму плаваючий палець під дією сил тертя з боку шатуна провертається. Оскільки довільне кутове переміщення шатуна у коливному русі складається із кутового переміщення відносно пальця і провороту пальця у бобишках, то колова швидкість у кожному з цих двох відносних кутових переміщеннях пальця майже вдвічі менша ніж при закріпленому пальці; у стільки ж разів зменшується тепловиділення в кожному зі з’єднань пальця. Спрацювання пальця і втулок зменшується, але по поверхні розподіляється рівномірно. Найважливіша перевага плаваючого пальця – його велика надійність: завислий палець у шатуні може разом з цим коливатися у бобишках поршня, а зафіксований у бобишках – не перешкоджає коливанню шатуна.

Плаваючі елементи у вузлах машин необхідні також для компенсації теплових деформацій. Наприклад, якщо підшипники коливання закріпити жорстко на валу і в корпусі, то подовження вала при підвищенні температури вузла в процесі його роботи зумовить спочатку зменшення осьової "гри" в підшипниках, а потім призведе до защемлення тіл коливання між кільцями, чим зменшить довговічність підшипників. Небезпека усувається застосуванням плаваючих опор. У цьому випадку тільки один з підшипників жорстко закріплюється на валу і в корпусі, фіксуючи вал по довжині осі, інші встановлюються в корпусі, розточеному за калібром так, що при жорсткому закріпленні на валу вони мають можливість вільно переміщуватися (плавати) в осьовому напрямі. Для полегшення плавання при двох опорах як плаваючу обирають менш навантажену, в багатоопорному валу жорстко закріплюють у корпусі найбільш навантажену опору.

Підвищення ремонтоздатності. При розробці конструкції і технології виробництва запроектованої або модернізованої машини повинна відпрацьовуватися ремонтоздатність машини. Наприклад, блочна конструкція має перевагу, що полягає у скороченні циклу виготовлення складальних одиниць і агрегатів машин та тривалості загального складання. Одночасно скорочується період на огляд та ремонт машини. Гусениці тракторів складаються з ланок, які об’єднуються послідовно одна з одною за допомогою пальців, що входять в отвори ланок із зазором. Пальці після посадки в отворі шплінтують з підкладеними під шплінти шайбами. Ланки виконують литими з високомарганцевистої аустенітної сталі, які погано піддаються механічній обробці. Пальці виконують з маловуглецевої сталі з цементацією і гартуванням до HRC 54…62. Гусениці цієї конструкції мають просту технологію і відносно невелику масу, але їх основний недолік – неможливість ремонту.

Одне з конструктивних рішень було знайдено у посадці в ланках розрізних втулок, які утримуються в отворах силами пружності. Після спрацювання втулки замінюють; виготовляють їх шляхом розрізання трубчастої заготовки на частини по довжині.

Вимоги ремонтної технологічності часто не виконуються при проектуванні шліцьових валів, коли діаметри шийок приймають рівними зовнішнім діаметрам консольних шліцьових кінців. При незначному спрацюванні шийок виникають складності щодо відновлення вала. Проточування шийок потребує зменшення внутрішнього діаметра втулок для збереження зазору, але враховуючи нероз’ємність підшипників (наприклад, деяких валів екскаваторів), він за умовами монтажу не може бути меншим від зовнішнього діаметра шліцьової частини вала. Проточування ж шліців зовні потребує відповідної зміни розмірів з’єднаних деталей. Тому ця конструкція вала буде технологічною в основному виробництві, але не є технологічною в умовах ремонту. Технологічною вона може стати, якщо діаметр шийок буде більшим від номінального зовнішнього діаметра шліців.

Трибологічні заходи підвищення надійності. Вибір матеріалів пар тертя. Деталі, що труться, залежно від призначення, виготовляють з конструкційних, фрикційних, зносостійких й антифрикційних матеріалів широкої номенклатури.

У багатьох випадках на конструкційний матеріал наносять зносостійкі покриття, плівки та ін.

З конструкційних сталей виготовляють деталі, які повинні задовольняти вимогам високої міцності, жорсткості або піддатливості, а також мати поверхні тертя.

Це деталі типу валів, пальців, болтів, шарнірів, зубчастих коліс тощо. Із сталі, а також чавуну виготовляють силові циліндри, поршні, плунжери, поршневі кільця. Чавун широко розповсюджений як матеріал для станин, столів, кареток, повзунів, напрямні яких піддаються тертю; область застосування його розширюється.

Фрикційні – це матеріали, які у контакті з металевою поверхнею мають високий більш-менш стабільний коефіцієнт тертя. Матеріали, що використовуються у гальмах і фрикційних муфтах валів, поділяються на органічні (дерево, шкіра, пробка, повсть), металеві (чавун, сталі У6, У7, марганцевиста сталь та ін.), азбесто-текстоліт, фібра, спечені на мідній та залізній основі.

Зносостійкими називають матеріали, які при терті навіть у важких умовах навантаження порівняно мало зношуються. До елементів конструкцій, матеріали яких повинні мати високу зносостійкість, належать плунжерні пари, зубці ковшів екскаваторів, навантажувачів, лемеші плугів та робочі поверхні більшості технологічних машин (скребки, ланцюги, риштаки, штампи та ін). Тобто ці елементи входять або не входять до складу пар тертя. Як зносостійкі матеріали застосовують конструкційні сталі, зміцнені по усьому об’єму або по робочих поверхнях, спеціальні сталі, чавуни, спечені матеріали, гуму, пластмаси.

З усіх пар тертя найбільші труднощі виникали під час забезпечення тривалої нормальної роботи підшипників ковзання в умовах, високих питомих навантажень при порівняно великих швидкостях ковзання. З метою покращання роботи підшипників ковзання було розроблено антифрикційні сплави з низьким коефіцієнтом тертя (при роботі у парі зі стальним валом). Надалі антифрикційними матеріалами стали називати будь-який підшипниковий матеріал, металевий і неметалевий, твердість якого менша від твердості з’єднаної деталі.

Поняття "антифрикційність" – це певний комплекс властивостей, яким повинен задовольняти підшипниковий матеріал, а саме достатня статична та динамічна міцність при підвищених температурах; здатність утворювати міцний граничний шар мастил і швидко відновлювати його у місцях, де він зруйнувався; низький коефіцієнт тертя при граничному змащуванні; відсутність заїдання на валу, якщо мастило не подається; високі теплопровідність, теплоємність, припрацювання, зносостійкість з’єднання; недефіцитність матеріалу та висока технологічність.

Підшипникових матеріалів, які б задовольняли усі ці вимоги, практично немає. Так, міцність олов’яних бабітів різко знижується з підвищенням температури, обмежуючи їх застосування у важких умовах роботи; припрацювання певних антифрикційних бронз незадовільне; неметалеві антифрикційні матеріали характеризуються низькою теплопровідністю. Кожний підшипниковий матеріал при певних режимах тертя має антифрикційні властивості. Антифрикційність будь-якого матеріалу визначається за його коефіцієнтом тертя з деталлю з’єднання в умовах граничного змащення або іншого режиму тертя за інших тотожних умов, за обсягом пошкоджень поверхонь тертя, температурою цих поверхонь та ймовірності заїдання чи налипання матеріалу тощо. Підходячи до антифрикційності із загальних позицій, у парах тертя важко відрізнити антифрикційні матеріали від зносостійких. Пара "поршневе кільце – циліндр" повинна бути зносостійкою, з низьким коефіцієнтом тертя і добре припрацьовуватись, а кільце мати високу пружність. При підборі матеріалу кільця за показником високої зносостійкості пари завжди враховують й антифрикційність.

Вичерпні, безапеляційні рекомендації щодо вибору матеріалів для деталей, що труться, неможливі.

Тільки на основі ретельного порівняння умов роботи деталей, що труться, вихідних властивостей матеріалів і змін, яких вони зазнають на поверхнях тертя, з урахуванням інших обставин можна підібрати у кожному випадку матеріал, який найбільше підходить.

Зазначимо деякі рекомендації для вибору матеріалів пар тертя ковзання:

1. З’єднувати твердий матеріал з м’яким, температура кристалізації якого нижча за середню температуру поверхні тертя. Така пара матеріалів добре протистоїть заїданню і характеризується високою надійністю. Позитивні результати дають пари хром-гума при змащуванні мінеральним маслом і водою, хром-бронза при пластичних мастильних матеріалах.

2. З’єднувати твердий матеріал з твердим (утворення пар з азотованої хромованої та загартованої сталей). Такі трибоелементи мають високу зносостійкість через взаємне заглиблення їхніх поверхонь. Нанесення покриттів для припрацювання підвищує надійність у найнебезпечніший період роботи – під час припрацювання. Застосування цих трибоелементів обмежується швидкостями ковзання.

3. Уникати поєднань м’якого матеріалу з м’яким, а також пар з однакових матеріалів (незагартована сталь по незагартованій сталі, алюмінієвий сплав по нікелевому сплаву, мідний – по алюмінієвому, хром по хрому, хром по алюмінію, нікель по нікелю, пластмаса по пластмасі), за винятком політетрафторетилену та поліетилену. Подібні пари мають низьку зносостійкість і ненадійні у роботі. При незначних перевантаженнях в парах виникають джерела схоплювання і відбувається глибинне виривання матеріалів з налипанням на поверхні тертя.

4. Застосовувати у важкодоступних для змащування конструкціях пористі спечені матеріали та антифрикційні сплави.

5. Застосовувати як фрикційні матеріали пластичні маси. У багатьох випадках вони не тільки підвищують надійність і строк служби вузла тертя, але й зменшують масу конструкції і витрату дефіцитних кольорових металів, а також зменшують і поліпшують акустичні властивості машин.

6. Прагнути шляхом вибору матеріалів трибоелементів, мастильних матеріалів або присадок до них створювати під час роботи пари умови реалізації режиму вибіркового переносу при терті.

Для пари, утвореної ковзними поверхнями і з різними твердістю та розмірами площин тертя, можна встановити такі дві умови:

1) Н ₁ > Н ₂, S ₁ < S ₂.

2) Н ₁ < Н ₂, S ₁ < S ₂,

де Н ₁, Н ₂ – твердості поверхонь тертя; S ₁, S ₂ – відповідні площі поверхонь тертя.

Пару з розміщенням матеріалів, яка задовольняє першій умові, називають "прямою парою тертя", другій умові – "зворотною парою". У випадку прямої пари тертя по більшій поверхні ковзає твердіше тіло, а у випадку зворотної пари – м’якше тіло; переважає зворотна пара.

Заміна у вузлах машин тертя ковзання тертям кочення. Така заміна у багатьох випадках доцільна з точки зору надійності роботи деталей та економічності машин. Кожному виду опор (ковзання та кочення) притаманні як позитивні, так і негативні властивості. Підшипники кочення мають такі переваги:

1. Зменшуються витрати на тертя порівняно з витратами підшипників ковзання, які працюють при граничному або рідинному змащуванні. Використання підшипників кочення, як правило, підвищує ККД машини. Коефіцієнт тертя підшипника кочення порівняно мало змінюється у великому діапазоні навантажень та колових швидкостей. Статичний момент підшипника тільки на 30...35 % перевищує момент тертя при встановленому русі, у підшипниках ковзання він у 15 разів більший. Тому доцільно встановлювати опори кочення у вузлах машин, які працюють з частими пусками й зупинками.

2. Спостерігається значна економія кольорових металів – міді, олова, свинцю, на виготовлення вкладишів підшипників ковзання.

3. Зменшуються витрати мастильних матеріалів.

4. Відпадає потреба примусового охолодження.

5. Спрощується догляд.

6. У валів при правильно визначених, посадках майже не спрацьовуються шийки, і вони не потребують відновлення.

7. Шарико- та роликопідшипники стандартизовані, що спрощує конструювання підшипникового вузла. Наявність підшипників кочення, у вигляді готового комплекту, прискорює виготовлення та монтаж машини.

8. Використання підшипників кочення зменшує вартість машини.

9. Перераховані переваги підшипників кочення обумовили їх значне поширення.

Формування зносостійких структур поверхонь тертя. Швидкість зношування перебуває в оберненій залежності від якості поверхневого шару деталі, а якість цього шару – у прямій залежності від хімічної природи матеріалу, його мікро- і субмікроструктури.

На основі сучасних уявлень теорії тертя та зношування сформульовано фундаментальні трибологічні принципи, які є теоретичною основою створення зносостійких матеріалів та покриттів:

1. Структура матеріалу повинна бути гетерогенною і складатись із твердих зерен, рівномірно розподілених у пружнопластичній матриці. У цьому випадку прикладене навантаження діє в основному на включення твердої фази, а у матриці відбувається релаксація напружень.

2. Структура матеріалу не повинна істотно змінюватись у процесі тертя або повинна перебудовуватися у структуру, вигідну з точки зору тертя та зношування:

3. Поверхневий шар матеріалів, в процесі тертя повинен мати меншу міцність ніж шари, розташовані нижче (правило позитивного градієнта).

4. Поверхневий шар не повинен наклепуватись у процесі тертя.

5. Під впливом навколишнього середовища в матеріалі не повинні відбуватись структурні зміни, погіршення характеристик міцності та пластичності.

6. До складу матеріалу рекомендується вводити речовини, здатні працювати як тверде мастило.

7. Між структурними складовими матеріалу повинен існувати адгезійний зв’язок.

8. Протизадирні домішки не повинні істотно знижувати міцність матеріалу.

Очевидно, що створення в одному матеріалі цілого комплексу, на перший погляд суперечливих, фізико-механічних та інших властивостей (наприклад, висока твердість і висока пластичність тощо), практично неможливе в однофазному одно- чи багатокомпонентному сплаві, але можливе у гетерогенному, тобто ідеальний триботехнічний матеріал може бути тільки композиційним.

Класичним методом створення зносостійкої структури матеріалу є підвищення об’ємної міцності, що на рівні субмікроструктури досягається створенням бездефектної структури або підвищенням щільності бар’єрів (у тому числі і дислокацій), які ускладнюють рух дислокацій.

Розрізняють технічну міцність, що визначається значеннями отриманих механічних властивостей (s _т, s _у, s _в, Е та ін.), та теоретичну.

Остання – це опір деформації та руйнуванню, які повинні були б мати матеріали згідно з фізичними розрахунками та з урахуванням сил міжатомної взаємодії кристалічних тіл. Теоретичну міцність металів визначають за формулою:

,

де s _т – модуль зсуву, тобто коефіцієнт пропорційності між дотичним напруженням t і відносним зсувом g, (). Сучасні кристали, що практично не містять дислокацій, називаються "вусами" або нитковидними (довжиною 2...10 мм і товщиною 0,5...2,0 мкм), мають міцність, близьку до теоретичної. Межа міцності нитковидних кристалів заліза, міді та цинку відповідно становить 13,0, 30 і 2,25 ГПа. Малі розміри нитковидних кристалів і висока чутливість їх поверхневих дефектів обмежує масове виробництво та використання у техніці.

Теоретичне значення міцності у 100...1000 разів більше за технічну міцність. Це пов’язано з дефектами у кристалічній побудові і перш за все – з наявністю дислокацій. Зниження міцності металу супроводжується певним ущільненням цих дислокацій (r _а=10⁶...10⁸ см^–2), після чого із збільшенням щільності недосконалостей відбувається зміцнення металу. Ця залежність має такий вигляд:

, (6.4)

де s ₀ – напруження зсуву до деформації (після відпалювання); b – вектор Бюргерса; К _І – коефіцієнт зміцнення, який залежить від природи металу, його кристалічної ґратки і структури (визначається внеском різних механізмів гальмування дислокацій у загальному зміцненні і має значення порядку 10^–1).

При густині дислокацій, яка перевищує (r _а=10¹²...10¹³ см^–2, у металі утворюються тріщини, а тому ця величина густини дислокацій є граничною.

Усі методи зміцнення металу, які застосовуються – ППД (холодне наклепування), легування (створення різних сплавів), термічна й термомеханічна обробка та ін. (швидкісна електротермічна ЕТМО та ін.) ґрунтуються на принципі гальмування руху дислокацій. У всіх випадках відбувається гальмування руху дислокацій внаслідок збільшення їх густини; збільшення сил тертя при рухові дислокацій за рахунок пружної взаємодії з атомами легуючих елементів; утворення на дислокаціях домішкових атмосфер; подрібнення блоків (субзерен), тобто збільшення при цьому малокутових меж, утворенням дисперсних частинок другої фази (карбідів, нітридів, різних хімічних з’єднань тощо).

Із збільшенням ступеня холодної (нижче 0,15...0,2 температури плавлення) поверхнево-пластичної деформації (ППД) властивості, які характеризують опір деформації (s _т, s _в, HRC та ін.), поліпшуються, а здатність до пластичної деформації – пластичність (d, Y) зменшується. Це явище зростання міцності називають наклепуванням. Зміцнення металу в процесі наклепування пояснюється збільшенням дефектів кристалічної будови (дислокацій, вакансій, міжвузлових атомів). Вже з початку пластичної деформації відбувається зміцнення металу, яке пов’язане із скупчення дислокацій біля границь. Проте основне зміцнення визначається характером множинного ковзання у кожному зерні. Границя текучості при наклепуванні може досягти s _т =10^–3…10^–2 G (r _а=10¹¹...10¹² см^–2).

При легуванні й термічній обробці зміцнення пов’язано з утворенням твердого розчину, гетерогенних структур різної дисперсності або метастабільних структур, наприклад мартенситу.

Найбільше характеристики міцності (s _т, s _в) підвищуються при створенні у сплавах високодисперсної гетерофазної структури за допомогою гартування і через старіння.

Ефективний бар’єр для руху дислокацій у металах – міжзеренна границя. Це пояснюється тим, що дислокація не може перейти границю зерна, оскільки у новому зерні площини ковзання не співпадають з площиною руху цієї дислокації у попередньому зерні.

Тому, чим дрібніше зерно (більший протяг границь), тим вища міцність металу.

Підвищення міцності при подрібненні зерна не обумовлює зростання крихкості металу.

Розвиток фізичного матеріалознавства дає надію що в найближчий час будуть розроблені сплави з границею міцності 3,50...6,0 ГПа, це 50 % від їх теоретичної міцності.

Будова металів і сплавів на всіх структурних рівнях (макро- і мікро-) зумовлюється хімічною природою матеріалу і законами симетрії. Макробудова деталей залежить від способу формоутворення і виду технологій обробки. Далі макроструктура матеріалу деталей визначається способом його виробництва; мікроструктура – способом зміцнюючої технології, субмікроструктура (субзерна, блоки, домени) – також визначається способом зміцнюючої технології, а міцність цієї структури насамперед залежить від розмірів субзерен та кута їх розорієнтації (від 10...15° до їх часток). Нарешті, йде ґратка з певним просторовим розташуванням атомів і видом зв’язку між ними (іонного, ковалентного, металевого, вандерваальсового).

Атомні ґратки також можуть мати різний ступінь бездефектної будови. Все це необхідно враховувати при керуванні утворенням беззносних структур.

Для різних умов служби деталей та їх сполучень можуть бути застосовані такі способи створення практично беззносної структури (будови) металів і сплавів:

1. Створення об’ємної і бездефектної структури, тобто нитковидних кристалів.

2. Подрібнення зерна до розмірів 0,1...0,01 мкм.

3. Підвищення міцності дефектів кристалічної будови до значень щільності дислокацій 10¹¹–10¹³ см^–2.

4. Подрібнення зерна та рівномірний розподіл вказаної щільності дислокацій.

5. Використання композитів із системи "метал – полімер", що змащуються самі.

6. Використання дисперсно-зміцнених композитів.

7. Переведення поверхневого шару з ґраткової (кристалічної) будови в аморфну.

8. Плакування поверхні тертя конденсованим шаром інтерметалідних з’єднань.

9. Плакування поверхні тертя бездефектними структурами.

10. Отримання поверхневого шару з принципово новою будовою, зі зміною геометрії та щільності упакування атомів та їх зв’язку у ґратці металу.

Зменшення тертя. Ідеальною конструкцією трибосистем є трибосистеми, де б усувалось контактування твердих рухомих деталей. Чотири основні технічні рішення проблеми зменшення тертя схематично наведено на рис. 6.10.

Рис. 6.10. Схематичне зображення технічних рішень зменшення тертя: а – плівка рідини; б – магнітне поле; в – еластоміри; г – гнучкі елементи; 1 – елементи пари тертя; 2 –мастило

Найбільш традиційною є перша схема (рис. 6.10, а). В умовах рідинного тертя, коли сполучені поверхні тертя відокремлені шаром мастила достатньої товщини, спрацювання відсутнє. Воно можливе тільки через дуже тонкі шари мастила.

Найуніверсальнішим, економічним та надійним засобом підвищення довговічності за зношуванням є забезпечення рідинного гідродинамічного тертя. Умови утворення гідродинамічного тертя:

– клиновидна форма зазору між поверхнями;

– підведення достатньої кількості мастила належної в’язкості;

– достатня швидкість ковзання.

При напружених режимах роботи необхідне охолодження. Із збільшенням швидкості обертання у гідродинамічних підшипниках зростає їх несуча здатність, але одночасно підвищується теплоутворення. Це вказує на доцільність переходу при великих швидкостях на малов'язкі мастила, наприклад, газові. У звичайних умовах газовим мастилом є повітря. В’язкість повітря у 100 разів менша за в’язкість рідких мастил при кімнатній температурі. Мала в’язкість газового мастила заохочує використовувати його також для тихохідних опор, в яких необхідний найменший опір рухові.

Переваги газового мастила підшипників: практично необмежені швидкості; малий опір рухові, а тому й малі витрати потужності, не потрібні охолодуючі пристрої; висока точність у зв’язку з малими температурними деформаціями та вирівнюванням газовим шаром мікронерівностей; безшумна робота; можливість роботи у радіоактивному середовищі, яке розкладає звичайні мастила при високих та низьких температурах, оскільки в’язкість більшості газів мало змінюється залежно від температури; можливість змащування опор робочим газовим середовищем машин, зокрема, перегрітою робочою парою; відсутність небезпеки забруднення мастилом продукції, що випускається, та навколишнього повітря; економія на мастилі, пристроях для його подачі, очищення та охолодження, а також на ущільненнях.

Недоліки газових підшипників: неприпустимі навіть короткочасні значні динамічні перевантаження, що суттєво обмежує їх впровадження; небезпека динамічної нестабільності; необхідність високої точності виготовлення.

Трибологічні системи, в яких для розділення рухомих поверхонь використовуються принципи магнетизму, відносять до двох класів:

1. Системи, в яких несуча здатність утворюється течією рідин з провідною здатністю всередині магнітного поля (магнітодинамічні підшипники, або МГД).

2. Системи без мастила, несуча здатність яких утворюється притягуванням та відштовхуванням магнітних полів (магнітні підвісні підшипники).

При використанні МГД змащування тиском, що виникає при течії електропровідної рідини у магнітному полі, може перевищувати звичайний гідродинамічний тиск.

За теоретичними розробками можливості МГД-підшипників великі, але відсутність магніту та значні габарити відповідного устаткування обмежують їх використання. Інший клас магнітних підшипників взагалі не потребує мастила, їх несуча здатність утворюється притягуванням та відштовхуванням магнітних полів. Механічні сили, які утворюються постійними магнітами або електромагнітами, можна застосовувати для вільного підвішування рухомого елемента підшипника.

Завдяки вигідній трибологічній структурі (відсутній контакт твердих тіл, не потребує мащення, мале тертя) магнітні підшипники можуть працювати у широкому спектрі робочих умов.

Використання ефекту вибіркового переносу. Продукти спрацювання звичайно виносяться мастилами, при цьому поверхні тертя змінюють свою форму та розміри. Але можна забезпечити умови, при яких частинки, відокремлюючись при спрацюванні, схоплювалися б з тією ж поверхнею або переносилися на з’єднану, тоді винесення металів мастилом та зношування різко зменшуються (на 1...2 порядки) або практично відсутні.

Для цього необхідні такі умови: частинки, що відокремлюються при зношуванні, мають бути малі, пластичні та здатні схоплюватися з поверхнями тертя; не повинно бути окисних плівок; матеріал не повинен наклепуватись, щоб не спричинити глибинного виривання.

Для зменшення сил тертя та зношування важливо, щоб заглиблення виступів поверхонь тертя було мінімальним і адгезійні зв’язки на площі контакту мали низьку міцність. Тому тіла, що труться, повинні бути з тонкими пластичними прошарками на твердій основі.

Матеріалом, що найбільше підходить для застосування у парах, які не здатні зношуватись, вважається мідь, оскільки вона при відповідному мастилі є достатньо стійкою проти окислення та не наклепується, легко відновлюється з окислів та добре адсорбує мастило. Відповідно фрикційною парою є сталь-бронза. Мастило має бути відновним стосовно окислів міді та окислювальним до інших компонентів бронзи. Оптимальним мастилом є гліцерин, який діє як слабка кислота, розчиняє цинк, свинець, залізо. При цьому поверхня забезпечується міддю, яка переноситься на дотичну з’єднану поверхню, тобто перенос є вибірковим. Потім процес розчинення припиняється й відбувається безокислювальний стабільний процес тертя міді по міді з досить невисоким коефіцієнтом тертя (0,01...0,005). Прошарок міді зберігає здатність до схоплення з частинками зносу. Якщо мідь не схоплюється зі з’єднаною поверхнею, наприклад при покритті її електролітичним хромом, то частинки зносу схоплюються з поверхнею бронзової деталі, при цьому зберігається описаний ефект.

Вибіркове перенесення може реалізуватися також у парах сталь-сталь шляхом введення у мастило мідних порошків або із застосуванням бронзових вставок.