Файл: Стандартизация и качество машин учеб. пособие.pdf

та. При фреттннг-коррозии в результате многократного деформиро­ вания одних и тех же пятен контакта происходит химическое раз­ упрочнение и последующее локальное разрушение поверхностного слоя. Этот вид разрушения имеет место у посадочных поверхностей подшипников качения, шкивов, шестерен, у болтовых и заклепочных соединений.

Для характеристики величины износа в технике пользуются ча­ ще всего следующими показателями.

1. Линейная интенсивность износа представляет собой высо изношенного слоя, приходящегося на единицу пути трения:

(84)

или

(85)

где к — высота изношенного слоя; L — путь трения;

V — изношенный объем материала; ,4 — номинальная площадь касания.

2. Весовая интенсивность износа характеризует вес вещества, к торый удаляется с единицы номинальной площади контакта на единицу пути трения

изношенного материала, приходящегося на единицу работы силы

но равная количеству отделившегося вещества g, приходящегося на единицу фактической площади контакта Лф при перемещении на расстояние, равное протяженности пятна касания (диаметра) в на­ правлении движения d:

A§d

5.Удельный линейный износ — безразмерная характеристик численно равная объему отделившегося вещества, приходящегося на единицу реальной площади контакта Лф при перемещении на расстояние, равное диаметру пятна касания:

(89)

72

Так как \'= А ф *, где /г* — средняя толщина снятого слоя, то hi — ^ > ig ~ Тhi

где у — удельный вес изношенного вещества.

К основным конструктивным методам повышения износостойко­ сти можно отнести следующие мероприятия. -

1. Устранение возможности изнашивания деталей при замен внешнего трения внутренним. Для многих изделий, особенно рабо­ тающих в условиях возвратно-поступательного или возвратно­ вращательного движения, внешнее трение может быть полностью устранено конструктивными методами, при этом без ухудшения эксплуатационных свойств и функций изделий.

На рис. 24 приведено устройство неизнашивающегося перегиба трубопровода. Так как в трубопроводах пневматических транспорт­ ных систем наиболее интенсивному износу подвергаются стенки по­

верхностей в местах их перегиба, то было предложено в таких ме­ стах устанавливать дополнительный отросток трубы. Транспорти­ руемый материал забивается в этот отросток и воспринимает на себя непосредственное воздействие подаваемого под давлением ма­ териала. Такое простое устройство полностью исключает опасность износа трубопровода в местах перегиба.

2. Применение принципа самозатачивания инструмента и режу щих органов сельскохозяйственных машйн. Режущий элемент сель­ скохозяйственных машин изготовляется двуслойным: тонкий режу­ щий слой из твердого металла и относительно толстый слой из мяг­ кого. Для режущего слоя используются различные твердые наплав­ ки (смесь релита с сормайтом 1, сплав ХТ5У, сормайт 1 и покрытия хрома, высоколегированные стали и некоторые другие материалы и композиции). Эти наплавки должны обеспечивать высокую изно­ состойкость. Второй слой лезвия, называемый несущим, должен об­ ладать достаточной прочностью, но невысокой износостойкостью. Самозатачивающиеся лезвия могут быть двух типов (рис. 25).

В первом случае режущий слой расположен снизу, а несущий —

7 3

сверху (рис. 25, а); верхний слой при резании быстро изнашивается равномерно по всей ширине лезвия, в то время как нижний износо­ стойкий слон изнашивается незначительно. Вследствие значитель­ ной разности скоростей изнашивания и происходит самозатачива­ ние. Во втором случае (рис. 25, б) несущий слой, соприкасаясь с об­ рабатываемым материалом, изнашивается только вблизи режущей кромки; остальная его поверхность изнашивается незначительно. Срок службы наплавленных ножей в 5—9 раз больше по сравнению

сненаплавленными.

3.Введение в местах концентрации износа сменных элементов. Работоспособность многих изнашивающихся деталей лимитируется

восновном износом небольшой ее части. Поэтому в отдельных слу­ чаях целесообразно быстро изнашивающуюся часть этих деталей выполнять съемными, что позволяет быстро заменять эти изделия при ремонте. Съемные элементы получили широкое распростране­ ние в конструкциях рабочих органов почвообрабатывающих и зем­ леройных машин. Аналогично построены, например, зубья ковшей экскаваторов, сменные элементы плужных лемехов и отвалов.

4.Применение компенсаторов износа в процессе работы машины и при ее ремонте. Различают три Еида компенсации износа;

ручная компенсация. При введении ручной компенсации в кон­ струкциях машин предусматривается введение регулировочных клиньев, прокладок, планок и других устройств, которые могут вставляться по мере износа деталей или заменяться на компенсато­ ры больших размеров;

автокомпенсация износа (самоподжимание). В этом случае для компенсации износа предусматривается использование свойств уп­ ругой деформации одной из деталей сопряжения. Этот принцип за­ ложен в конструкции поршневых колец двигателей внутреннего сго­ рания, насосов и компрессоров, чем обеспечивается их длительная работоспособность;

автоматическая поднастройка систем с изнашивающимися эле­ ментами, применяемая в тормозных механизмах и металлорежу­ щих станках. Например, А. С. Проников разработал метод повыше­ ния срока службы направляющих металлорежущих станков путем автоматической коррекции положения суппорта при его износе. По­ ложение суппорта контролируется датчиками, дающими сигнал в систему механической поднастройки, которая при достижении опре­ деленной величины износа направляющих автоматически восстанав­ ливает первоначальный зазор.

5. Обеспечение эффективной смазки трущихся поверхностей де­ талей машин.

В 90-х годах прошлого столетия на смену растительным маслам пришли минеральные нефтяные масла. Усложнение условий работы узлов трения привело к необходимости создания более стойких ма­ сел путем введения в них различных добавок (присадок), создания синтетических смазочных материалов, внедрения твердых смазок и самосмазывающих материалов.

74

Выбор смазочных материалов для конкретной пары производит­ ся в зависимости от действующей нагрузки, скорости, температуры, конструкции узла, внешней среды, доступности точек смазки и дру­ гих факторов.

При выборе типа смазки следует учитывать также различные свойства смазочных материалов. По сравнению с консистентными смазками смазочные масла имеют следующие преимущества: они имеют меньший коэффициент внутреннего трения, более высокую стабильность и чистоту, лучшую работоспособность при высоких скоростях скольжения, а также при повышенных и низких темпера­ турах, дают возможность осуществлять контроль за состоянием смазки и ее подачей, обеспечивают простоту смены и добавки масла, возможность смены отработанного масла и его регенерации. К недостаткам смазочных масел следует отнести: повышенные утеч­ ки через неплотности в разъемах корпусов и соединений маслопро­ водов; необходимость применения более сложных уплотнений; по­ вышенную пожароопасность.

Консистентные смазки обеспечивают лучшую работоспособность узлов при малых скоростях и высоких удельных давлениях, при действии удельных и знакопеременных нагрузок. Они обеспечивают

•возможность работы узлов при более высоких зазорах, заполняя полностью зазоры в узлах трения, препятствуют загрязнению сопрягаемых поверхностей. Однако при длительной работе узлов с повышенной температурой возможно разжижение, расплавление и вытекание консистентных смазок. Этот тип смазок применяют в основном в парах скольжения тихоходных механизмов, в откры­ тых зубчатых передачах и подшипниках качения.

Густые консистентные смазки снижают чувствительность прибо­ ров и механизмов управления. При высоких скоростях происходит отбрасывание смазки от рабочих поверхностей; повышение внутрен­ него трения при низких температурах может приводить к заклинива­ нию и нарушению работоспособности сопрягаемых деталей.

Использование жидких масел требует более сложного конструк­ тивного исполнения узлов. Однако они не имеют вышеперечислен­ ных недостатков, присущих консистентным смазкам.

В последние годы разработано много самосмазывающих мате­ риалов, использование которых в узлах трения не требует примене­ ния специальной смазки.

Следует иметь в виду, что смазка может применяться не только для повышения износостойкости деталей, но и для уменьшения со­ противления движению, нагревания деталей, для оказания демпфи­ рующего действия с целью уменьшения вибраций, для предохране­ ния поверхностей от коррозии.

§ 9. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Согласно ГОСТ 5272—68 «Коррозия металлов. Термины», кор­ розия определяется как разрушение металлов вследствие химиче­

75

ского или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. В результате такого взаимодействия вначале происходит разрушение поверхностных слоев деталей, приводящее к снижению всех их качественных характеристик, а по мере развития коррозии может наступить полное разрушение деталей. Процесс коррозии большинства металлов и сплавов может происходить в нормальных климатических условиях, но при наличии повышенной влажности и агрессивных сред этот процесс значительно ускоряется.

Ущерб, 'наносимый коррозией, в первую очередь связан с поте­ рями металла. Так, например, в результате коррозии ежегодно вы­ бывает из технического употребления около одной трети добываемо­ го металла. Две трети из этого количества восстанавливается при переплавке. Оставшаяся же одна треть, около 10% общей добычи металла, полностью разрушается коррозией. Из-за этого вида раз­ рушений теряют работоспособность дорогостоящие машины, трубо­ проводы, металлоконструкции, приборы.

в Англии — около 600 млн. фунтов стерлингов. Причем здесь не учтены косвенные потери от коррозии — простои оборудования при ремонте, засорение агрегатов трубопроводов продуктами коррозии, завышение расчетных сечений деталей машин и др.

Металл может подвергаться коррозии в процессе технологиче­ ских операций изготовления деталей, при хранении, транспрртировке и эксплуатации машин.

Способность металла сопротивляться коррозионному воздейст­ вию среды называется к о р р о з и о н н о й с т о й к о с т ь ю. Поня­ тие «коррозионная стойкость» во всех случаях должно связываться с определенными температурами, средами и другими особыми ус­ ловиями. В зависимости от этих условий металлы и их сплавы могут обладать различной коррозионной стойкостью. Так, хром очень чув­ ствителен к разбавленной соляной кислоте и пассивен к такому окислителю, как азотная кислота.

Коррозионное разрушение металлов — естественный процесс их перехода в термодинамически более устойчивое состояние. Тер­ модинамика дает ответ на вопрос о возможности или невозможно­

химического соединения металла с каким-либо из агентов окружаю­ щей среды, например, с кислородом воздуха. При этом на металле образуются окисные пленки и дальнейшее взаимодействие металла с внешней средой затрудняется. Причем окисные пленки на метал­ лах могут затруднять или приостанавливать процесс коррозии, т. е. защищать металл от коррозии. Чтобы обладать хорошими защитны­

7 6