Триботехника ИГХТУ

Содержание

1.Связь сопротивления усталости деталей с трением и изнашиванием

Многие детали, которые должны удовлетворять условиям общей прочности при переменных напряжениях, подвергаются в эксплуатации воздействию сил трения. Это валы, оси и шпиндели, у которых шейки работают в паре с подшипниками скольжения или контактируют непосредственно с роликами в случае монтажа на роликоподшипниках без внутреннего кольца; поршневые пальцы; пальцы прицепных шатунов; шаровые пальцы; элементы цилиндрических и конических соединений; листовые рессоры и другие детали. Зубья колес и рельсы работают при циклических напряжениях изгиба и трения качения со скольжением. Поскольку усталостное разрушение деталей начинается с поверхности или с приповерхностного слоя, то изменение геометрии, химического состава, структуры, системы собственных напряжений в поверхностях трения по сравнению с исходным состоянием не может не сказаться на сопротивлении усталости деталей.

Влияние шероховатости поверхности

Очевидно, уменьшение шероховатости и упрочнение поверхности в процессе приработки повышает сопротивление усталости деталей. Если шероховатость поверхности во время приработки ухудшается, поверхностный слой разъупрочняется, в нем появляются остаточные растягивающие напряжения или убывают по абсолютной величине исходные напряжения сжатия, то сопротивление усталости деталей уменьшается. Влияние износа на прочность при повторно-переменных нагрузках может, таким образом, быть как отрицательным, так и положительным. Это подтверждено многочисленными исследованиями учёных на ряде режимов трения скольжения.

Если изнашивание протекает в виде диспергирования, то оно не создает условий для снижения сопротивления усталости. Абразивное изнашивание может увеличить шероховатость поверхности. Независимо от того, какой вид изнашивания является ведущим, царапины (в особенности одиночные), нанесенные абразивными частицами, представляют опасность как сильные концентраторы напряжений, причем тем большую, чем прочнее сталь. Однако достаточно иметь представление о действии концентраторов напряжений, чтобы схватывание при наличии глубинного вырывания отнести к неблагоприятным для циклической прочности фак-торам. Изнашивание, приводящее к уменьшению линейных размеров с образованием уступов, создает значительный геометрический концентра-тор напряжений. Такой случай может быть, например, в зубьях колес, сферических цапфах и цапфах валов и осей.

Выдержка из текста

Влияние вырывов при схватывании

Следы глубинного вырывания поверхностей трения служат очагами разрушения как концентраторы и, по-видимому, как места надрывов материала. Налипший материал тоже является концентратором. При испытаниях на круговой изгиб образцов из нормализованной стали 45 с очага-ми схватывания, образовавшимися на пути трения 94,9 м при скорости скольжения 0,314 м/с и давлении 0,9 МПа, обнаружено снижение значения -1 в воздухе на 8% и в масле МС-20 на 11%.

Установлено резкое снижение долговечности при круговом изгибе и напряжениях выше предела выносливости образцов с очагами схватывания различных материалов.

Долговечность, измеряемая числом циклов до разрушения, может быть в десятки раз ниже долговечности образцов с неповрежденными схватыванием поверхностями. Закаленные стали с низким отпуском, имея метастабильную структуру, претерпевают на участках схватывания, где возникают значительные температуры, глубокие структурные изменения: образуются структуры высокого отпуска и переходные к исходной, растет зерно. Появление или существенное усугубление структурной неоднородности сильно снижает прочность.

Удаление следов схватывания путем зачистки и полирования восстанавливает исходную долговечность только для сталей стабильных структур, для сталей же метастабильных структур, как показал Д.А. Драйгор, долговечность остается резко пониженной по сравнению с начальной. Вырывы материала, налипание и структурные преобразования, образующие геометрические и структурные концентраторы напряжения, – таковы общие причины падения циклической прочности при изнашивании вследствие заедания. К ним следует добавить значительные напряжения, вызванные местными тепловыми импульсами. Отличительной особенностью механизма усталостного разрушения сталей при наличии очагов схватывания является, как и следовало ожидать, зарождение и развитие усталостных трещин на нескольких участках поверхности образца.

На рисунке показана закаленная с нагревом ТВЧ шейка разрушенного от усталости коленчатого вала тракторного двигателя, работавшая в паре с вкладышем, залитым свинцовой бронзой.

Список использованной литературы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гаркунов Д.Н. Триботехника М: Машиностроение, 1989

2. Икрамов И., Левитин М.А. Основы триботехники. Ташкент: Укитувчи, 1984.

3. Швецова Е.М., Крагельский И.В. Классификация видов изнашивания поверхностей деталей в условиях сухого и граничного трения / В сб. Трение и износ в машинах, вып. 8. Изд-во АН СССР, 1953

4. Сорокин В.М. Триботехнические основы повышения долговечности деталей машин. Курс лекций. Н.Новгород: (НГСХА, ВГАВТ), 2005

5. Проников А.С. Надежность машин. М.:Машиностроение, 1978

6. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безизносность. 4-е издание. М.: Изд-во МСХА, 2001

7. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин.М.: Высшая школа,1974