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

сифнцировало процесс изнашивания оси вплоть до полного исти­ рания хрома на участках макроконтакта. Увеличение количества продуктов износа в зазоре привело в конечном счете_к периоди­ ческому подзаеданию оси поводка и рывкам в системе управления.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ТРЕНИЯ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ШАРНИРНО-БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Шарнирные соединения деталей в машиностроении применяют очень широко. Однако специальных исследований, касающихся изнашивания деталей шарниров в различных условиях службы машин, влияния на их износостойкость изменяющихся условий трения, проведено ограниченное количество.

И. И. Трепененков и А. М. Черяпин [76] посвятили свою рабо­ ту исследованию влияния конструктивных параметров шарнира на ■его изнашивание под действием абразива. Они установили, что износ шарнира прямо пропорционален радиальной нагрузке, кор­ ню квадратному из диаметра шарнира и обратно пропорционален квадрату его длины.

Р. М. Матвеевский и М. М. Хрущов [54] провели испытания на изнашивание шарнира при отсутствии смазки и с подачей аб­ разива или без него. При трении без абразива образцы втулок и пальцев из стали невысокой твердости изнашивались весьма значительно из-за возникновения схватывания. При подаче, в за­ зор абразива характер износа изменялся (изнашивание станови­ лось абразивным), интенсивность его снижалась.

При контакте твердых деталей схватывания не происходило,

износ снижался. При увеличении отношения твердостей материа­ лов втулки и пальца до значения, близкого к единице, износ их снижался. При отношении твердостей, равном единице (при твер­ дости до 480 кГ/мм2). износ пальцев и втулок резко возрастал.

Д. Н. Гаркунов [13] проводил•испытания по оценке влияния твердости материала болта и втулки, величины зазора между ни­ ми, а также различных видов поверхностной обработки на износ шарнира при возвратно-вращательном движении и смазке маслом MC. Наибольшей работоспособностью в этих условиях обладал шарнир, у которого втулка и палец имели высокую твердость ма­ териала. Зазор в шарнире был от 0,05 до 0,15 мм. Хромирование болта повышало износостойкость пары в 6 раз. Оксидирование и фосфатирование было эффективно против схватывания в первый период работы пары. Эти методы обработки повышали износо­ стойкость пары в 1,2—2 раза.

С целью оценки влияния величины начального зазора в шарни­ ре на интенсивность его изнашивания нами были проведены ис­ пытания пальцев и втулок, изготовленных из стали ЗОХГСА (ав=і120+10 кГ/мм2), при возвратно-вращательном движении на машине Х6-Б [85]. . .

■42

Трущиеся поверхности пальцев и втулок обрабатывали шли­ фованием до 9-го класса чистоты. Испытания проводили при удельной нагрузке 25 кГ/см2 и смазке маслом МС-20. Длитель­ ность испытаний каждой пары — 5 тыс. циклов при частоте 58 циклов в минуту и угле поворота 40°. Внутренний диаметр вту­ лок— 30 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

женно соответствовали условиям работы шарниров самолетных конструкций, так как от­ сутствовали динамиче­ ские нагрузки, смазка осуществлялась жидким маслом, скорости трения

И. Б. Тартаков'окнм был разработаи специалыный стенд для исследования изнашивания ішарнира при івозвратно-враща- тельиом движении. Он позволял испытывать шарнир е консистентной омаэкой, а измерение івелимины зазора вести без разборки .пары. При на­ личии постоянно дейсівующей статической на­ грузки шарнир при ис­ пытаниях мог быть нагружен норміированными

43

Работа этого стенда при исследованиях заключалась в следую­ щем. Эксцентриковый вал 9 стенда приводится во вращение элек­ тродвигателем через ременную передачу 10. На валу на двух ша­ риковых подшипниках подвешен шатун 8, в нижней головке кото­ рого также на шариковых подшипниках смонтирована ось 5. На оси закреплена качающаяся рама 6, а в раме установлена испы­ туемая втулка 1. Втулка входит в сопряжение с испытуемым пальцем 2, закрепленным в стойке 17 так, что палец является единственной неподвижной опорой качающейся рамы. На одной геометрической оси с пальцем в раме смонтирована ось 16, с этой осью при помощи шарикового подшипника, заключенного в голов­ ке 15, шарнирно соединена тяга 14. Пружина 12 создает на тяге заданную статическую нагрузку, которая рамой передается испы­ тываемой втулке. Вращение эксцентрикового вала вызывает кача­ ние рамы 6, в результате чего возникает динамическая нагрузка на испытуемую пару, обратно пропорциональная расстоянию меж­ ду центром оси 5 и центром образца и прямо 'пропорциональная моменту инерции качающейся рамы. Эта нагрузка изменяется по углу поворота эксцентрикового вала по синусоидальному закону. Для подбора требуемого момента инерции рамы на ней закреплен сменный груз 7, вес которого одновременно создает дополнитель­ ную статическую нагрузку пары трения.

Испытуемый шарнир герметизируется с обоих торцов резино­ выми шайбами, полость между которыми (в том числе зазор в шарнире) заполняется смазкой. При испытаниях в жидком масле узел трения помещается в заполненную маслом ванну 18.

Зазор между втулкой и пальцем измеряется с помощью съем­ ного индикатора 13, его на.конечник при измерении контактирует с измерительной площадкой рамы. Выборка зазора при измерени­ ях производится 'винтом 11, при затягивании которого снимается нагрузка от пружины, а рама 'вместе с закрепленной на нее втул­ кой передвигается в крайнее нижнее положение. Индикатор в этот момент показывает величину измеряемого зазора. После измере­ ния винт, индикатор, проставка 4 и призма 3, служащие для фик­ сации рамы в определенном положении, снимаются со стенда.

При испытаниях на стенде обеспечиваются следующие условия:

На этом стенде было исследовано1 влияние твердости материа­ ла пальца на интенсивность увеличения зазора в паре, концентра­ ции и твердости абразивных частиц, накапливающихся в смазке, величины начального зазора в шарнире и величины динамической нагрузки. *

' Исследования проводились совместно с И. Б. Тартаковеким.

На рис. 26 показаны кривые изменения зазора в шарнире для четырех серий испытаний.

Кривая / 'показывает характер нарастания зазора при испыта­

Рис. 26. Изменение величи­ ны зазора (ф) в шарнире н зависимости от длительной работы (і) при 'Испытаниях:

I —стали 45 по бронзе; II—

зано изменение зазора в случае испытания с такими же втулками пальцев из закаленной стали ЗОХГСНА (НѴ 449—478). В обоих

ЦИАТИМ-201 с добавлением 0,5% по весу корундового порошка

корундового порошка придавало процессу изнашивания абразив­ ный характер. Кривые строились по средним значениям испытаний пяти-шести пар образцов.

Как видно, с увеличением твердости материала пальца при неизменном материале втулки износостойкость шарнира повыша­ ется. Однако это повышение относительно невелико и находится в пределах, наблюдаемых для чисто абразивного изнашивания при трении о закрепленный абразив [84].

- На кривых III и /У'показаны результаты испытаний образцов (сталь 45 и бронза) с уменьшенными динамическими нагрузками. Момент инерции в этих испытаниях был равен 1,26 кГ -см-сек2 (кривая III) и 0,26 кГ-см-сек2 (кривая IV).

Сравнивая результаты испытаний'I, III, IV групп опытов, не­ трудно видеть, какое значительное влияние оказывает динами­ ческая нагрузка на интенсивность изнашивания шарнира.

На рис. 27 показано влияние содержащегося в смазке абрази­ ва разной твердости на процесс изнашивания шарнира. Кривая / характеризует процесс изнашивания при наличии в смазке ЦИАТИМ-201 0,5% корундового порошка М10, а кривая II — при наличии в ней такого же количества кварцевой.пыли КП-3.

45

Согласно ГОСТ 9077—59, пылевидный молотый кварц КП-3 содер­ жит в своем составе не менее 98% окиси кремния. 80% пыли КП-3 проходит через сито № 005, остаток на сите № 0063 состав­

100 кГ, динамическая — что и в предыдущих опытах. Следовательно, при отсутствии ,в смазке твердых загрязнений износ шарнира идет весьма медленно. В- те­ чение первых 5—6 ч испытания зазор возрос на 0,02 мм и в даль­ нейшем в течение 22 ч он не изменился (опыты этой серии имели длительность по 28 ч). -

При разборке шарнира на поверхности трения пальца обнару­ живали налет меди, выделившейся из бронзы втулки, что свиде­ тельствовало о проявлении в данном случае избирательного ато­ марного износа. Последнее обстоятельство и обусловило практи­ ческое прекращение изнашивания пары трения.

Эти опыты показали, как важно предохранить шарнирные уз­ лы самолетов от попадания в них пыли, своевременно удалять из шарниров загрязненную смазку, заполняя их чистой, свежей смазкой, и оберегать от загрязнения смазку при хранении. Они показали также, что в определенных условиях трения при смаз­ ке ЦИАТИМ-201 может возникать явление атомарного переноса,, что весьма значительно повышает износостойкость шарнира.

Три серии опытов были посвящены выявлению влияния началь­ ного зазора в шарнире на его износостойкость.

Выше уже было сказано, что исследования влияния величины зазора в шарнире проводили и ранее. Одиако режимы этих ис­

46