 |
Классификация и характеристика видов изнашивания
|
|
|
|
Изнашивание и износ. Внешнее трение, как правило, сопровождается изнашиванием – процессом разрушения и отделения материала с поверхности детали и (или) изменение ее формы и размеров из-за остаточной деформации.
Износ – результат изнашивания и определяется в единицах длины, объема, массы.
Изнашивание – дифференциальная характеристика износа и измеряется интенсивностью или скоростью изнашивания в единицах длины, объема или массы, приходящихся на единицу пути трения или времени процесса соответственно.
В соответствии с Международным стандартом ISO 4378/1,2,3 и ГОСТ 23.002 – 78 различают следующие виды изнашивания [92, 131], приведенные в классификации на рис. 2.28.
Механическое изнашивание – группа видов изнашивания в результате механических воздействий.
Рис. 2.27. Виды нарушения фрикционных связей: п – число взаимодействий, приводящих к отделению материала от основы
| Изнашивание |
Группы
| Механическое |
| При действии электрического тока |
| Коррозионно- механическое |
Абразивное ОкислительноеЭлектро-
ЭрозионноеФреттинг-коррозияэрозионное
Усталостное
Кавитационное
При фреттинге
При заедании
Рис. 2.28. Классификация видов изнашивания
Абразивное изнашивание – механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц. Абразивные частицы могут быть закреплены в поверхности трения или находиться во взвешенном состоянии в смазочном материале. Различают гидроабразивное и газоабразивное изнашивание в результате воздействия твердых тел или твердых частиц, увлекаемых потоками соответственно жидкости и газа. Это наиболее часто встречающийся вид изнашивания в машинах. Он характеризуется высокой интенсивностью (скоростью) изнашивания. Для снижения его необходимо совершенствовать конструкцию фильтров, сальниковых уплотнений, пылезащитных устройств и соблюдать периодичность смазочных и очистительных работ.
|
|
|
Эрозионное изнашивание – механическое изнашивание в результате воздействия потока жидкости и (или) газа. Различают гидроэрозионное и газоэрозионное изнашивание. В двигателях эрозионному изнашиванию подвержены выпускные клапана и седла, каналы форсунок, элементы выпускного тракта, турбокомпрессоров.
Усталостное изнашивание – механическое изнашивание в результате усталостных разрушений при повторных деформациях микрообъемов материала поверхности трения. Усталостное изнашивание характерно для трения качения, но иногда наблюдается при трении скольжения. На первом этапе на поверхности трения появляется усталостная трещина (рис. 2.29, 1). На втором этапе трещина растет вследствие расклинивающего действия смазочного материала (рис. 2.29, 2). На третьем этапе ослабленный участок поверхности трения (рис. 2.29, 3, заштрихованная область) отделяется, образуя углубление. Это явление в технике называют питтингом.
Рис. 2.29. Этапы развития усталостного изнашивания
Питтинг появляется на поверхности зубчатых колес, беговых дорожек подшипников качения, вкладышей подшипников скольжения (рис. 2.30, 2.31). В результате питтинга значительно повышается уровень вибрации и шумность работы узла трения.
Рис. 2.30. Усталостное изнашивание беговой дорожки наружного кольца роликового подшипника
Рис. 2.31. Усталостное изнашивание (питтинг) антифрикционного
слоя вкладыша дизеля
Кавитационное изнашивание – механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное высокое ударное давления или высокую температуру. Это изнашивание характерно для деталей, работающих в контакте с жидкостью в условиях вибрации. В результате изнашивания на поверхности образуются глубокие язвы – кавитационные каверны, которые ослабляют сечения деталей. Наиболее часто в двигателе кавитации подвержены гильзы цилиндров со стороны рубашки охлаждения (рис. 2.32), крыльчатки насоса жидкостного охлаждения.
|
|
|
Рис. 2.32. Кавитационное изнашивание гильзы цилиндра
Изнашивание при фреттинге – механическое изнашивание соприкасающихся тел при малом колебательном относительном перемещении. Обычно оно возникает в неподвижных сопряжениях, работающих в условиях вибраций (высокочастотные колебания с малой амплитудой). В результате изнашивания сопряжение могут потерять неподвижный характер. Например, шлицевые сопряжения, сопряжения наружных обойм подшипников качения с картерами агрегатов, сопряжения внутренних обойм подшипников качения с валами (рис. 2.33).
Изнашивание при заедании – механическое изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности на сопряженную поверхность. Этот вид изнашивания является недопустимым. Как правило, он обусловлен нарушением гидродинамического режима смазки сопряжения. Примеры такого изнашивания – это задир гильз цилиндров и поршней, задир и проворачивание вкладышей подшипников коленчатого вала (рис. 2.34), задир вала ротора турбокомпрессора (рис. 2.35).
Рис. 2.33. Внешний вид и строение поверхности шлицев вала, работающих в условиях фреттинг процесса: а – схватывание; б – динамическое окисление [88]
Рис. 2.34. Вид вкладыша после эксплуатации со стороны рабочей поверхности на различных этапах процесса проворачивания
Рис. 2.35. Задир вала турбокомпрессора из-за нарушения смазки
Окислительное изнашивание – коррозионно-механическое изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей средой. В результате на поверхности постоянно образуются окисные пленки, свойства которых отличаются от свойств металлов (плотность, прочность, коэффициент линейного расширения). Под действием динамических нагрузок и температуры пленки разрушаются, открывая новые участки поверхности для окисления (рис. 2.36).
|
|
|
| 0,01мкм |
| б |
| а |
Рис. 2.36. Схема строения поверхностных слоев при окислительном изнашивании: а – первая форма; б – вторая форма [88]
Окислительному изнашиванию подвержены детали, работающие при высокой температуре и действии агрессивной среды (гильзы цилиндров в верхнем поясе). Для защиты от окислительного изнашивания используют специальные стойкие материалы или покрытия (нирезистовые вставки в верхней части гильз цилиндров). Коэффициент трения при окислительном изнашивании один из самых низких.
Изнашивание при фреттинг-коррозии – коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях. То есть это фреттинг процесс при действии агрессивной окружающей среды (водные растворы кислот, щелочей или солей).
Электроэрозионное изнашивание – изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока. Например, изнашивание боковых электродов свечей зажигания, контактов прерывателей, щеток и коллекторов стартеров и генераторов.
Как правило, в процессе эксплуатации одновременно наблюдается несколько видов изнашивания, один из которых является ведущим, требующим определенных конструктивно-технологических и эксплуатационных мероприятий.
|
|
|
