Файл: Крылов К.А. Повышение износостойкости деталей самолетов.pdf

9. НЕКОТОРЫЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ШАРНИРНО-БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Рассмотренные выше случаи интенсивного изнашивания дета­ лей шарнирно-болтовых соединении свидетельствуют о необходи­ мости принятия мер для повышения их износостойкости. Эти меры, в первую очередь, должны быть направлены на борьбу с абразив­ ным изнашиванием и схватыванием материалов.

Повышение износостойкости может быть достигнуто конструк­ тивными и технологическими мерами. При этом под конструк­ тивными мерами понимается не только рациональный выбор кон­ структивных параметров деталей и узла в целом, но и рациональ­ ное назначение материалов сопрягаемых деталей, величины зазо­ ра между ними, характера и способа подвода смазки на трущиеся поверхности, защиту узла от проникновения внешних загрязне­ нии II т. д.

Важная роль в повышении'износостойкости шарнирных соеди­ нении принадлежит эксплуатирующим органам. Своевременный и качественный уход за узлами трения, предохранение их от за­ грязнений, надежная смазка, тщательная сборка узлов с соблю­ дением заданных посадок при профилактическом обслуживании и ремонте, надежный контроль качества вновь устанавливаемых, особенно изготавливаемых собственными силами, деталей (бол­ тов)— залог обеспечения высокой износостойкости шарниров.

Для предупреждения абразивного изнашивания следует всеми возможными способами предохранять шарнирные соединения от попадания в их зазоры пыли и песка, очищать поверхности дета­ лей от осевших загрязнений; своевременно заменять загрязненную смазку на новую. При замене смазки надо тщательно промывать шарниры от загрязнений. Набивать свежую смазну необходимо так, чтобы ею были полностью заполнены зазоры и смазочные канавки. Для вновь создаваемых машин или при совершенство­ вании конструкции эксплуатирующихся следует принимать кон­ структивные меры для предохранения трущихся пар от проникно­ вения пыли в зону трения (например, установкой резиновых ко­ жухов на шарнирные узлы), правильно располагать смазочные канавки, создавать углубления для удержания смаэки, обеспе­ чивать удобный доступ к приспособлениям для введения смазки.

Улучшение условий смазки будет способствовать предохране­ нию деталей шарниров и от возникновения схватывания.

Для повышения износостойкости шарниров, работающих в ус­ ловиях абразивного трения, важное значение имеют их конструк­ тивные параметры [76]. Чем больше относительная длина шарни­ ра, тем меньше будет его линейный износ при абразивном трении в связи с более трудным проникновением абразива в зазор длин­ ного шарнира со стороны торцов. Это делает целесообразным насколько возможно увеличивать общую длину шарнира (сумму длин рабочих проушин).

52

С точки зрения повышения износостойкости, при абразивном изнашивании лучше иметь меньшее число длинных проушин, чел( большое число коротких.

У большинства шарниров шасси при симметричной их конст­ рукции и плавающем болте имеются три' рабочих проушины. Для закрепленного пальца (например, узлы подвески шасси) шарнир имеет одну рабочую проушину. С точки зрения снижения абразив­ ного изнашивания такое количество проушин является нормаль­ ным. В то же время в авиационной технике имеются и другие кон­ струкции шарнирных соединений, где число рабочих проушин достигает пяти и даже семи, что не отвечает задаче снижения аб­ разивного износа.

Правда, многопроушинные гребенки имеют и свои преимуще­ ства главным образом прочностного порядка, что и обусловливает их применение в конструкциях.

Износ шарнира заданной длины при данной нагрузке сравни­ тельно мало зависит от диаметра шарнира, поэтому его выбирают главным образом исходя из условия обеспечения прочности и кон­ структивных соображений. Для абразивного изнашивания весьма важным является повышение твердости материала деталей.

В целях повышения противозадирной стойкости деталей на поверхности их трения создают не склонные к схватыванию окисные или фосфатные пленки, используют травление поверхностей с последующим заполнением образовавшихся углублений и пор маслом, а также широко используют способы термического и хи­ мико-термического упрочнения деталей. Для некоторых сталей ис­ пользуют гальванические покрытия — кадмирование и цинкование.

Широко применяемые в авиационных конструкциях стали ЗОХГСА и ЗОХГСНА, обладающие высокой прочностью, оказы­ ваются весьма нестойкими против схватывания. Проведенными Н. Л. Голего [19] лабораторными испытаниями ряда сталей, при­ меняемых в самолетостроении, на их сопротивляемость изнашива­ нию в условиях сухого трения было установлено, что стали ЗОХГСА и ЗОХГСНА имеют наибольшую склонность к схваты­ ванию при трении. Для устранения схватывания в деталях шасси, изготовленных из этих сталей, Н. Л. Голего предлагает исполь­ зовать гальванические покрытия трущихся поверхностей висму­ том, сурьмой, кобальтом, латунью, а также обрабатывать их суль­ фидированием. При сульфидировании на поверхностях трения могут быть образованы прочные неметаллические пленки, устра­ няющие непосредственное соприкосновение металлических поверх­ ностей.

На рис. 30 показан график изменения коэффициента трения в зависимости от нормальной нагрузки при испытаниях образцов из стали ЗОХГСА в паре с образцами из той же стали без покры­ тия и с указанными выше гальваническими локрытиями. Ощути­ мый процесс схватывания для стали ЗОХГСА без дополнительной обработки наступал при нагрузке 60—75 кГ/см2. При использова­ нии же дополнительных обработок для одного из элементов пары

53

трения схватывания не наблюдалось во всем интервале нагрузок до 400 кГ/см2. Аналогичные результаты были получены и для стали ЗОХГСНА с той лишь разницей, что для не имеющих пок­ рытия образцов процесс схваты­ вания 'начитался при несколько больших удельных нагрузках (90—ПО кГ/см2), что евязаіно с более высокой твердостью этой

стали.

Для применения гальванических процессов в условиях ремон­ та Н. Л. Голего разработаны соответствующие технологические рекомендации.

Имея в виду, что гальванические процессы, как правило, сни­ жают усталостную прочность высокопрочных сталей, мы провели

дированию

54

Полезным для повышения износостойкости деталей, работаю­ щих в условиях схватывания, может быть способ фрикционного латунирования [51]. Способ основан на использовании явления переноса металлов при трении и состоит в нанесении на поверх­ ность детали (болта) путем трения тонкого слоя латуни. Процесс латунирования производят с помощью простейшего приспособле­ ния на токарно-винторезном станке.

Для создания на поверхности детали ровного слоя латуни при трении латунного прутка обеспечивают такие условия, чтобы ла­ тунь налипала не отдельными крупными, разобщенными части­ цами, а сплошным тонким слоем, хорошо связанным с основным металлом. Это достигается ведением процесса в среде техническо­ го глицерина и правильно выбранными параметрами трения.

Нанесенный на стальную деталь слой латуни способствует луч­ шей ее-прирабатываемости, повышает противозадирную стойкость. В этом случае слой латуни играет роль твердой смазки, разделяя поверхности сопряженных деталей. Наибольший эффект фрик­ ционное латунирование дает применительно к деталям малопод­ вижных соединений и трущихся пар, работающих при малых скоростях скольжения и граничной смазке. Метод может быть также использован и для детален, устанавливаемых с натягом п периодически демонтируемых. На усталостную прочность сталь­ ных деталей фрикционное латунирование, проводимое по рекомен­ дуемым режимам, влияния не оказывает.

Увеличение диаметра деталей в результате фрикционного ла­ тунирования с учетом снятия материала при удалении окиснон пленки происходит на величину не более 0,01 мм.

Для оценки эффективности фрикционного латунирования нами были проведены испытания образцов из стали ЗОХГСА при воз­ вратно-вращательном движении [47].

Были испытаны три варианта пар трения: сталь ЗОХГСА по стали ЗОХГСА без покрытия и с покрытиями электролитическим

55

В некоторых узлах шасси эффективным оказалось электроли­ тическое хромирование. Износы хромированных осей и сопрягае­ мых с ними деталей в этих узлах весьма незначительны, размеры деталей в большинстве случаев не выходят из допусков на новое изделие даже после длительной эксплуатации. В то же время сле­ дует отметить, что пара хром — сталь работает хорошо не во всех случаях. В ряде сопряжений при применении хромового покрытия на поверхностях трения возникает схватывание, образуются зади­ ры, что связано с условиями тройня. Это необходимо учитывать при решении вопроса о хромировании деталей шасси. Электроли­ тическое хромирование снижает усталостную прочность стали.

Для предупреждения схватывания при конструировании необ­ ходимо устранять контакты чистых металлов путем создания пле­ нок окислов, обеспечивать подбор металлов в паре не склонных к схватыванию, а также использовать пары с взаимным атомар­ ным переносом, исключающим образование продуктов износа, и применять покрытия мягких металлов для создания положитель­ ного градиента твердости по глубине.

Эффективным средством повышения износостойкости шар­ нирно-болтовых соединений, 'предупреждения схватывания мате­ риалов может быть использование металлоплакирующих смазок, т. е. смазок с добавлением металлических порошков.

Протнвопзносные и противозадирные свойства смазок ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-203 можно существенно повысить, если ввести в них небольшое количество порошка мягкого металла, на­ пример, свинца или олова. Преимущество таких смазок состоит в том, что при их использовании на поверхностях трения происхо­ дит непрерывное восстановление защитной пленки мягкого метал­ ла. Пленка устраняет непосредственный контакт сопряженных по­ верхностей и процесс трения локализуется в ее тонком слое. Коэф­ фициент трения в паре сталь ЗОХГСНА — бронза при смазывании смазкой ЦИАТИМ-201 с добавлением порошка свинца пли олова' снижается примерно в 2 раза по сравнению с использованием той же смазки без введения порошков. В несколько раз возрастает нагрузка, при которой возникает схватывание металлов шарнира.

Применение металлоплакирующей смазки не только повышает износостойкость детален шарниров, но и дает возможность суще­ ственно увеличить их ресурс, сократить частоту набивки смазки

всоединения при техническом обслуживании'самолетов. Повышение противозадирной стойкости может быть достигну­

то путем применения в шарнирах твердых смазочных материалов на основе дисульфида молибдена пли графита. Благодаря слоис­ той структуре дисульфид молибдена имеет хорошие антифрик­ ционные свойства: микроскопические пластинки его легко сколь­ зят относительно друг друга [64].

Лабораторные исследования показали, что коэффициент тре­ ния при смазывании дисульфидом молибдена значительно ниже, чем при использовании жидких смазочных материалов. Чем тонь­ ше порошок дисульфида молибдена, тем выше его смазывающие

56