|
DEPENDENCE OF MECHANICAL WEAR OF PARTS DEPENDS ON THE QUALITY
OF THEIR SURFACE
Keywords:
surface roughness, wear, maximum specific pressure, plastic and elastic defor-
mations, surface burn-in, fatigue strength of parts, macro and microgeometry of the surface, slope,
stress concentration coefficient.
Abstract:
Тhe article considers the influence of the shape and roughness of the surface layer
of parts on the process of wear, corrosion resistance and mechanical characteristics of the surface
layer of the material. Ways to improve the performance of parts by selecting the optimal methods of
surface treatment are considered.
Повышение эксплуатационных характеристик приводов механизмов является
насущной задаче для современного машиностроения. Ограниченность в способах и
методах достижения результатов делает данные задачи наиболее актуальными в
©
127
Широухов А. В., 2020
Проблемы износа в машинах и механизмах
________________________________________________________________________________
459
настоящее время, особенно на фоне развивающегося энергетического и ресурсного
кризиса в промышленности.
Основным из эксплуатационных характеристик приводов машин и механизмов
является их надежность, которая в свою очередь определяется надежностью деталей
входящих в привод. Факторов, оказывающих влияние на параметр данного критерия
достаточно много, но при одних и тех же конструктивных особенностях деталей кри-
терий их надежности может быть улучшен благодаря применению оптимальной
формы отдельных элементов конструкции. Данный подход к решению задачи увели-
чения надежности деталей достаточно хорошо изучен и освещен в конструировании
[1]. Сравнительно новым направление повышения надежности деталей является при-
менение способов обработки поверхности с целью повышения их качества. К подоб-
ным способам относят термические, химические или механические способы обработ-
ки поверхностей.
Качество поверхности оказывает существенное влияние на эксплуатационные
свойства деталей: износоустойчивость, усталостную прочность, стабильность посадок
деталей (зазоры, натяги), коррозийную стойкость. Среди всех параметров, характери-
зующих понятие качества поверхности, наибольший интерес, сточки зрения повыше-
ния надежности детали, представляют параметры макро и микрогеометрии поверх-
ностного слоя детали. Параметры микрогеометрии обуславливают шероховатость
поверхности, а макрогеометрии являются следствием технологических отклонений
при изготовлении.
Наибольший интерес, для оценки степени влияния шероховатости на износ,
представляют неблагоприятные условия работы трибологических пар в приводе, та-
кие как отсутствие смазки и максимальное удельное давления, т.е. условия работы
подшипников скольжения в режиме пуска и остановки. Проведенные исследование
показали [2], что в подобных режимах работы увеличение шероховатости не оказыва-
ет существенного влияния на износ, более того появилась тенденция к повышенному
износу поверхностей с меньшей шероховатостью. В тоже время, по мере снижения
удельных давлений, шероховатость начинает оказывать большее влияние на износ и с
достижением определенных значений становиться критичным фактором, определяю-
щим степень износа. В данном случае твердость материала в расчет не бралась, а оце-
нивались лишь геометрические характеристики поверхности.
Данный эффект вполне закономерен, так как рассматривая процесс износа во
времени мы видим, что в начальный период работы в местах контакта возникают
напряжения, часто превышающие напряжения предела текучести. Следствием подоб-
ных напряжений являются пластические и упругие деформации вершин поверхност-
ного слоя материала, которые в свою очередь, и приводят к интенсивному износу в
первоначальный период работы - период приработки. В некоторых случаях интенсив-
ный первоначальный износ сопровождается схватыванием сопряженных трущихся
поверхностей. Таким образом, в процессе приработки микрогеометрия поверхности,
полученная в результате механической обработки, изменяется в результате механиче-
ского разрушения поверхностного слоя детали. Образуется новая рабочая поверх-
ность, геометрия которой не совпадает с изначальной технологической. По мере ис-
тирания вершин площадь контакта поверхностей увеличивается и достигает постоян-
ной величины. После этого износ приобретает стабильное значение, а направление
шероховатости приближается к направлению скольжения. Окончание приработки
характеризуется наступлением постоянства скорости износа, а установившаяся при
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
________________________________________________________________________________
460
этом шероховатость является оптимальной в течение дальнейшего изнашивания [3].
При последующих изменениях условий работы деталей привода (увеличении давле-
ния, скорости и др.) будет происходить дальнейшая приработка, обусловленная но-
выми параметрами работы элементов привода (удельное давление, скорость, каче-
ство и наличие смазывающей среды и т.п.). Облегчение условий работы, как правило,
не сопровождается дополнительной приработкой.
В большинстве случаев направление неровностей шероховатости обуславлива-
ется траекторией движения режущего инструмента при механической обработке по-
верхности. Анализ подобных зависимостей показал [2], что характер отклонения
формы реальной поверхности носит волнообразную форму. Увеличение шерохова-
тости в общем случае, приводит к увеличению износа детали, при этом зависимость
носит линейный характер, но шаг волны неровности не оказывает влияния на степень
износа (рисунок 1).
Рис. 1.
Зависимость износа от геометрических параметров поверхности
Очевидно, что наиболее строго надо регламентировать высоту волны. При
назначении видов обработки и шероховатости поверхностей деталей следует учиты-
вать, что направление волн шероховатости в сочетании с видами трения по разному
влияют на показатели износа. Анализ показателей механического износа показывает,
что при сухом трении износ увеличивается во всех случаях с увеличением шерохова-
тости, но наибольший износ получается при направлении следов механической обра-
ботки, перпендикулярном направлению рабочего движения (рисунок 2). При гранич-
ном (полужидкостном) трении и малой шероховатости наибольший износ наблюдает-
ся при параллельности следов механической обработки направлению рабочего дви-
жения. С увеличением шероховатости износ увеличивается при перпендикулярном
направлении следов механической обработки направлению рабочего движения. При
жидкостном трении отсутствует непосредственный контакт поверхностей.
Do'stlaringiz bilan baham: |
