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

Процесс возникновения повреждений на поверхностях трения вследствие схватывания и переноса металлов обозначают терми­ ном «заедание», а само повреждение детали называют заднром.

Схватывание возникает тогда, когда сопряженные поверхности свободны от адсорбированных или окисных пленок. Разрыв этих пленок при пластическом деформировании и образовании чистых «ювенильных» поверхностей является непременным условием для возникновения схватывания.

При взаимном перемещении деталей образовавшиеся связи разрываются, повреждая поверхности трения. Разрыв связей, как правило, происходит по основному металлу. Вырванные и налип­ шие на другую деталь сильно упрочненные частицы металла при дальнейшем скольжении деталей еще более повреждают исходную поверхность.

Возникновение схватывания зависит от условий трения, свой­ ств металлов и промежуточной среды. Однородные металлы более склонны к схватыванию, чем имеющие гетерогенную структуру. При наличии в паре трения одноименных металлов равной твер­ дости схватывание возникает при меньших давлениях, чем если бы в паре были металлы разной твердости. Взаимно растворимые в жидком состоянии металлы легче схватываются при трении; взаимно нерастворимые выдерживают значительно более высокие

по-видимому, не всегда является достаточным. Хорошими антпзадирнымп свойствами обладают металлы, образующие при совмест­ ном трении хрупкие химические соединения, например, в паре со сталью — селен, сурьма, теллур, олово.

При расположении металлов по обратной паре схватывание наступает при более высокой нагрузке, чем при прямой [13]. При этом для равных условий повреждения поверхностей у обратной пары будут меньше, чем у прямой.

Азотированные стали обладают более высокими противоза­ дирными свойствами, чем цементированные той же твердости. За­ калка стали повышает ее противозадирные свойства, отпуск, а тем более отжиг, резко их понижают.

Если градиент механических свойств материала детали являет­ ся положительным— (нижележащие слои более прочные), то об­ разовавшиеся при схватывании связи будут, локализироваться в тонком поверхностном слое и повреждение поверхностей при разрыве связей будет незначительным. При отрицательном гради­ енте свойств металла прочность связей будет выше прочности нижележащих слоев, поэтому разрушение будет происходить на значительной глубине от поверхности. Детали в этом случае будут повреждаться сильнее [43].

В зависимости от внешних механических условий трения, ха­ рактеризующихся главным образом температурой поверхностных

3 2

слоев материала, Б. И. Костецкий [40, 41] определяет два вида изнашивания от схватывания: схватывание I рода и схватывание II рода (тепловой износ).

Обширные исследования в области схватывания выполнены Н. Л. Голего [19—21]. В хорошо поставленных экспериментах им изучено влияние на возникновение и развитие процессов схваты­ вания металлов скорости скольжения, нагрузки и вибраций, га­ зовых и жидких сред, методов обработки поверхностей, масштаб­ ного фактора, фактора времени и т. д.

Н. Л. Голего считает, что схватывание чистых металлов в ос­ новном зависит от их способности образовывать металлические связи/от свойств металлов, строения их атомов и, в первую оче­ редь, от строения их внешних электронных оболочек.

Вопросы схватывания металлов изучили Б. И. Костецкий [40], И. В. Крагельский [43], А. П. Семенов [68, 69], С. Б. Айнбиндер

[1]и др.

Схватывание возникало обычно в тех шарнирах шасси, где

осуществлен непосредственный контакт стального болта и про­ ушины стальной детали. Его наблюдали на самолетах разных ти­ пов, при различной продолжительности их работы и не только в тех парах, где имеется предусмотренное конструкцией взаимное перемещение деталей при работе шасси, но и в неподвижных сое­ динениях, в которых трение деталей происходит лишь в пределах упругих деформаций или ограничено величинами зазоров в конт­ ровочных устройствах. В одних и тех же шарнирах схватывание возникало при различном налете (числе посадок) самолетов. На других самолетах в этих же шарнирах оно не возникало совер­ шенно.

Иногда схватывание возникало между стальным болтом и бронзовой втулкой. В этом случае на поверхности втулки обна­ руживали очаги разрушения материала, а на поверхности бол­ т а — мазки бронзы.

Для предупреждения схватывания детали шарниров подверга­ ют специальным видам обработки: фосфатированию, воронению, кадмированию. Однако эти методы не всегда были достаточно эф­ фективны.

Изнашивание в результате схватывания возникало иногда на поверхностях проушин заднего и переднего рычагов шасси в зоне их контакта с болтами, соединяющими рычаги с тягами. При этом рычаги и контактирующие с ними болты изготовлялись из стали ЗОХГСНА, а болты фосфатировались. Вращение болта в проуши­ нах рычага не предусматривалось. Взаимное скольжение поверх­ ностей здесь могло иметь место лишь в пределах упругих дефор­ маций либо в случае ослабления затяжки болта или возникнове­ ния больших тангенциальных усилий в зоне трения болта с поверхностью втулки тяги (или кардана).

Повреждения поверхностей проушин рычагов и болтов носили характер вырывов металла с одной детали, налипания его частиц на сопряженную деталь. Налипшие на поверхность трения части-

цы начинали передавать часть нагрузки, вследствие чего материал их упрочнялся и разрушал поверхность исходной детали.

Интенсивное схватывание наблюдалось на болтах сочленения

Значительный износ встречали ранее у болтов крепления ста­ билизирующего амортизатора и механизма опрокидывания те-. лежки главных ног шасси. Величина износа этих болтов в зоне, контакта с шаровым вкладышем достигала до 0,5 мм. Характер износа их был несколько иным. Если в первых примерах на по­ верхностях трения деталей наблюдались отдельные вырывы мате-, риала с образованием изъязвлений, налипание и глубокие цара­ пины, то здесь были массовые микросхватывания материалов сопряженных деталей, что в конечном счете проявлялось в значи-: тельном уменьшении сечения болта на данном участке. Причиной такого износа являлось заклинивание шарнирного подшипника гьпрворачиванне шарового вкладыша на оси.

Аналогичный износ возникал у- болтов соединения вилки с ци­ линдром-демпфером главных ног шасси. У этих болтов изнашива­ ние происходило в средней части стержня в зоне контакта с ша­ ровым вкладышем и особенно в зонах, прилегающих к головке и гайке болта, т. е. на участках контакта с поверхностями проу­ шин вилки. Болт и вилка в данном случае изготовлялись из стали ЗОХГСА, термообработка проводилась примерно на одинаковуютвёрдость. При ремонте самолетов такие болты приходилось бра­ ковать, а в отверстие проушин вилки устанавливать ремонтные втулки.

Повреждения схватыванием встречались на поверхностях бол­ тов и втулок, соединяющих серьгу с рычагом и ухом цилиндра пе­ редней ноги шасси самолета. Трущиеся детали были изготовлены из стали ЗОХГСНА.

В данном узле фосфатированный болт 7 (рис. 16) контактиро­ вал с поверхностями проушин рычага 3 и фосфатированной сталь-

34>

/1-Л

6 — втулка бронзовая; 7 — болт

ной втулкой 5. В отверстие проушин ірычага болт 7 устанавливал­ ся с, зазором 0,032—0,150 мм и фиксировался от проворачивания. Между втулкой и болтом предусматривался такой же величины зазор. Болт во втулке не вращался, так как был зафиксирован цилиндрической шпонкой 4. Стальная втулка 5 своей наружной поверхностью работала по внутренней поверхности бронзовой втулки 6 (бронза Б>рАЖН), между которыми предусматривался зазор 0,040—0,180 мм. Бронзовую втулку, в свою очередь, уста­ навливали в отверстие серьги 2 с натягом 0,005—0,135 мм.

Таким образом, в узле было предусмотрено трение стальной втулки по бронзовой. Эта пара работала хорошо. Однако вслед­ ствие наличия незначительных перемещений стальной втулки 5 относительно поверхности болта 7 в зоне их контакта возникали

числе динамические. Трущиеся поверхности их смазывались не­ удовлетворительно, в зазоры проникали посторонние загрязнения, усиливающие трение.

Ось сочленения 1 этого узла (рис. 18) была изготовлена из стали ЗОХГСНА, наружная поверхность ее покрыта слоем элек-

тролитического хрома. В проушинах рамы тележки 2 (сталь ЗОХГСНА) ось устанавливалась с зазором 0,015—0,073 мм и конт­ рилась от проворачивания винтом с цилиндрическим хвостовиком. Таким образом, перемещение оси в проушинах рамы тележки бы­ ло ограничено величиной зазора между хвостовиком контрящего винта и стенками отверстия в оси. В проушины же головки штока 3 устанавливались втулки 4 из бронзы БрАЖМц-Ю-З-йД так что на этих участках осуществлялось трение электролитического хро­ ма по бронзе.

Эта пара работала вполне удовлетворительно; износ оси не превышал 0,03—0,02 мм за 2500 посадок самолета при износе вту­ лок 0,10—0,14 мм. Но в неподвижной паре рама тележки — ось наблюдали иногда интенсивное разрушение поверхностей. При этом наибольшее разрушение происходило в зоне контакта оси со средней проушиной рамы. Разрушение было в виде глубоких вырывов материалов, налипания вырванных объемов металла на сопряженную деталь. Глубина отдельных очагов разрушений до­ стигала на поверхности оси 0,2—0,3 мм. Повреждения распола­ гались на той части поверхности оси по ее окружности, которая находилась в контакте с проушиной рамы при нахождении само­ лета на земле, когда 'шасси воспринимали вес конструкции (на рис. 18 эти участки помечены жирной линией).

Микроструктурные исследования материала деталей шарниров, работающих в условиях схватывания, а также измерения микро­ твердости выявляли упрочнение материала, различной интенсив­ ности, пластические деформации, микротрещины в зоне упрочне­ ния. Степень деформирования и упрочнения зависела от интенсив­ ности схватывания, свойств материала детали, величины внешних нагрузок.

■На поврежденных схватыванием болтах из стали ЗОХГСА

36

микротвердость материала в зоне упрочнения повышалась до 487—500 кГ/мм2 три твердости в сердцевине 349—358 кГ/мм2. Твердость упрочненного слоя деталей из стали ЗОХГСНА достига­ ла 840 кГ/мм2, три исходной — 536 кГ/мм2.

Наиболее ярко были выражены структурные изменения в ма­ териале оси, соединяющей головку штока амортизатора с рамой

592 кГ/ мм2 (рис. 19). В зонах разрушения наблюдалось большое

37