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

обычно выражают кривой, имеющей три участка (рис. 2): пер­ вый участок 0— 1 соответствует периоду приработки, второй 1— 2—периоду нормального или установившегося изнашивания, и третий (далее точки 2) —-периоду усиленного, аварийного изнашива­

ния.

В начальный период происходит подготовка поверхностей трения к работе на эксплуатационном режи­ ме. В этот период происходит пере­ ход от исходного состояния поверх­ ностей, полученного при обработке, к установившемуся, характерному

постепенное увеличение площади фактического контакта и физи­ ко-механические изменения в тончайших слоях материала деталей.

Скорость изнашивания в период приработки имеет высокие значения, постепенно убывающие за счет выравнивания контакт­ ных напряжений. Длительность приработки и величина износа при приработке зависят от свойств материала трущихся деталей, качества обработки поверхностей, условий трения. Приработка заканчивается, когда поверхности трения будут подготовлены к -передаче заданных нагрузок, когда возникнет определенная пло­ щадь фактического контакта.

Приработка может быть ускорена введением в смазку специ­ альных добавок. В частности, она будет более эффективной, если проводить ее со смазочной средой в виде суспензий с наличием органозолей железа [67].

По окончании приработки наступает период нормального из­ нашивания, характеризующийся стабильностью условий трения и постоянной скоростью изнашивания. Этот период будет продол­ жаться до тех пор, пока в ходе его .не произойдет накопление неблагоприятных факторов, резко ухудшающих условия трения. Этими факторами могут явиться: резкое увеличение зазора в тру­ щемся сочленении, существенное изменение геометрической фор­ умы детали, потеря смазочной -способности масла и т. д.

Далее наступает третий период — период аварийного изнаши­ вания. Длительность этого периода обычно невелика, так как ра­ бота деталей в условиях аварийного изнашивания не должна до­ пускаться.

Приведенная на рис. 2 схема протекания процесса изнашива­ ния во времени впервые была выявлена В. Ф. Лоренцом при ис­ пытаниях на изнашивание цепей Эварта и в настоящее время по­ лучила широкое признание. Установленный характер зависимости износ — время оказался справедливым не только для цепей, но и для большого числа различных типов трущихся сопряжений. Для ряда других сопряжений изменение износа детали во време-

12

ни может иметь и иной характер, отличный от описываемого диаг­ раммой Лоренца. В частности, М. М. Хрущов показывает еще ряд возможных івпд'ов связи между величиной износа и длитель­ ностью работы, которые (подтверждаются в реальных условиях службы машин [86].

Анализ данных по износам деталей авиационной техники по­ казывает, что указанные виды связи между нарастанием износа и длительностью работы встречаются и в авиационных конструк­ циях.

4. СМАЗКА ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ,ВИДЫ ТРЕНИЯ

Изнашивание деталей в узлах трения машин обычно происхо­ дит при наличии смазки контактирующих поверхностей. В зави­ симости от обеспеченности смазкой различают жидкостное трение, граничное трение и трение без смазки. Различают также проме­ жуточные виды трения: полужидкостное, полусухое. Когда поверх­ ности свободны от адсорбированных молекул газов и жидкостей, говорят о чистом трении.

П ри ж и д к о с т н о м т р е н и и непосредственный контакт сопряженных поверхностей полностью исключается. Нормальная нагрузка передается через слой смазки, что обеспечивает равно­ мерность распределения напряжений в поверхностном слое дета­ ли. Относительное перемещение поверхностей происходит при на­ личии трения в жидкой прослойке.

Изнашивание деталей при жидкостном трении может полно­ стью отсутствовать или быть весьма незначительным. При жид­ костном трении грузоподъемность смазочной прослойки обеспечи­ вается за счет клинового действия смазочного слоя, заполняюще­ го зазор между трущимися поверхностями. Чем выше вязкость смазки и чем больше скорость относительного перемещения кон­ тактирующих поверхностей, тем больше клиновой эффект смазки.

По данным Б. В. Дерягина [24], смазочное действие смазки определяется исключительно ее вязкостью и скоростью перемеще­ ния деталей относительно друг друга в том случае, когда толщина смазочной прослойки превышает несколько десятых долей микро­ на. Если же понижение скорости скольжения, увеличение нагруз­ ки или другие причины вызывают уменьшение толщины смазоч­ ной прослойки ниже указанного предела, наблюдаются отклоне­ ния от гидродинамической смазки. В этом случае говорят о гра­ ничном трении и граничной смазке.

(Консистентные смазки также могут предохранять трущиеся по­ верхности от непосредственного контакта. Однако в отличие от масел, являющихся вязкими жидкостями, консистентные смазки обладают пластическими свойствами, и поведение их в зазоре от­ личается от поведения 'Масла. Особенности потока іконсиотентной смазки рассмотрены в работе [78].

Жидкостное трение не является характерным для трущихся пар авиационных конструцнй и наблюдается лишь в высокообо-

13

трения разделены тонким адсорбированным слоем смазки. Этот

При граничном режиме трения важное значение приобретают физико-химические свойства смазки. Смазочное действие ее ста­ новится зависящим не только от вязкости, но и от содержания в ней поверхностно-активных молекул, способных адсорбироваться на поверхностях трения. Важным в граничном трении является способность смазки содействовать формированию на поверхности металла защитных пленок — фосфидных, сульфидных и др. Ре­ шающим при граничном трении является уже не вязкость смазки, а так называемая маслянистость или смазывающая способность. Под маслянистостью понимают способность смазочного вещества обеспечивать лучшее смазочное действие в условиях, когда сма­ зочная прослойка достаточно тонка и ее действие не определяется одной только вязкостью [24].

Эффект смазывающего действия при граничном трении зави­ сит от совокупности специфических свойств смазки и материала трущихся деталей.

Граничная пленка смазки может выдерживать, не разрываясь, очень большие нагрузки.

Процесс изнашивания при целостности граничной пленки про­ текает весьма медленно. Существование износа деталей без раз­ рывов смазочной пленки и образования непосредственного метал­ лического 'Контакта в условиях несовершенной смазки' было впер­ вые показано Л. В. Елиным [28]. Им же позднее рассмотрены при­ чины, вызывающие износ металлов при целостности масляной пленки [29].

Граничное трение является наиболее характерным для боль­ шинства пар трения авиационных конструкций.

Рис. 3. Зависимость диамет­ ра (D) пятна износа на

и

Т р е н и е м без с м а з'Ки считают такое-, когда на поверхности деталей отсутствует введенный смазочный материал любого вида. При этом виде трения весьма существенную роль играют окнсные пленки на деталях, уменьшающие интенсивность изнаши­ вания.

Этот вид трения заведомо в авиационных конструкциях пре­ дусматривается весьма редко (тормозные устройства). Возникно­ вение его в парах трения по тем или иным причинам ведет к ава­ рийному изнашиванию.

Смазка будет выполнять свою основную функцию, т. е. сни­ жать трение и предохранять от изнашивания детали до тех пор, пока она разделяет трущиеся поверхности. Разрыв пленки смаз­ ки при достижении предельных условий трения, характеризующих­ ся главным образом температурой в зоне трения, приводит к не­ посредственному контакту трущихся поверхностей.

Разные смазочные материалы обладают различной смазочной способностью и выдерживают при прочих равных условиях трения различную нагрузку до разрыва пленки (рис. 3). С увеличением скорости скольжения нагрузка, при которой происходит разрыв пленки смазки, снижается (рис. 4). Это объясняется тем, что при большей скорости трения предельная температура в зоне контак­ та, характерная для разрыва пленки, дости­ гается при меньшем удельном давлении. Опы­ тами Р. М. Матвеевского установлено, что независимо от величины скорости трения раз­ рушение масляной пленки происходит при од­ ной и той же критической температуре [55, 56].

нию критической температуры различных смазочных материалов не выявили надежной ее зависимости от их физико-механических характеристик. В частности, между вязкостью и критической тем­ пературой просматривается лишь весьма слабая связь.

Для снижения трения и износа деталей, работающих при несо­ вершенной смазке, используют специальные присадки к смазоч-

15