Истирание поверхности

Относительному движению звеньев механизмов в кинематических парах сопутствует трение, на преодоление сил которого затрачивается энергия. Работа, затраченная на преодоление сил трения, частично переходит в теплоту (т. е. обусловливает нагрев звеньев), а частично расходуется на износ (истирание поверхностей трения). Кроме сил трения в парах к вредным силам относятся силы сопротивления среды, в которой движутся звенья механизма, однако на практике эти силы малы и при расчетах обычно не учитываются. Параметром, которым оценивают эффект полезного использования энергии в механиз-

Износ включает не только истирание поверхностей, связанное с удалением материала со всей поверхности трения, но и смятие — когда имеет место перемещение материала под действием сил трения, и усталость поверхностных слоев, йогда под действием контактных нагрузок возникают локальные очаги разрушения поверхности. Основные виды износа связаны главным образом с характером контакта поверхностей и их относительного движения.

истирание поверхностей при наличии их поверхностного контакта. Например, деформационное упрочнение, возникающее в результате обработки резанием, уменьшает износ поверхностей в 1,5—2 раза. Положительное влияние предварительного деформационного упрочнения на износостойкость деталей проявляется не только в условиях трения со смазочным материалом, но и в такой же мере проявляется и при сухом трении: износостойкость увеличивается в 1,5—2 раза и более [65J. Особенно сильное влияние деформационного упрочнения на износостойкость наблюдается для более пластичных и сравнительно мягких сталей, для которых даже незначительное повышение микротвердости в связи с этим вызывает существенное снижение износа.

Что за причины столь низкого к.п.д. и куда расходуется большая часть энергии? Во многих машинах — главным образом на преодоление трения. Работа, развиваемая силами трения, превращается в теплоту, затрачивается на истирание поверхностей деталей, на колебания и звук. Такие детали, как подшипники, зубчатые колеса, шарниры, цилиндры, поршневые кольца, направляющие и многие другие, преждевременно выводятся из строя силами трения, вызывающими изнашивание соприкасающихся поверхностей. А даже небольшое изнашивание деталей вынуждает останавливать и ремонтировать машину. Например, предельно допустимой величиной износа цилиндров двигателя автомобиля до капитального ремонта принято считать всего 0,4—0,5 мм.

Абразивное истирание поверхностей стенок сосудов содержащимися в технологическом потоке твердыми примесями или потоками, обладающими большой кинетической энергией, может привести к утонению стенки до величины, меньшей необходимой по расчету, и вследствие этого к разрушению сосуда. Разрушение сосуда под давлением вызывает большие повреждения оборудования и строений, находящихся поблизости, и представляет большую опасность для обслуживающего персонала.

§ 2. Износ паровозных деталей является результатом* их истирания и деформации. Объемная деформация наблюдается у деталей, изготовленных из цветных сплавов, и свидетельствуют о том, что напряжения, возникающие в деталях, выше предела текучести сплавов. Истирание поверхностей протекает наиболее активно при сочетании в трущихся парах черных металлов (стали, чугуна), причем разрушаются в этих случаях обе поверхности; истирание стальных поверхностей, спаренных с поверхностями из цветных сплавов, незначительное, тогда как истирание цветных сплавов в некоторых случаях интенсивное и сопровождается намазыванием их на сталь.

пающих во взаимный контакт и не разделенных слоем смазки. Истирание поверхностей при этом происходит за счет взаимного зацепления поверхностей и их откалывания и за счет схватывания поверхностей в отдельных точках, в которых возникает молекулярный контакт, с последующим разрушением образующихся связей при перемещении поверхностей.

В пылеугольном котельном агрегате недопустимы мероприятия, осуществленные для сокращения габаритов газомазутного котла ТГМП-204. В частности, температура выходящих из топки газов не должна превышать значения, обеспечивающего отсутствие шлакования, а газы, проходящие через конвективные газоходы, не должны иметь повышенную скорость, при которой ускоряется истирание поверхностей нагрева летучей золой. К тому же должна быть обеспечена возможность ссыпания золы из верхних почти горизонтальных газоходов, и у них недопустима горизонтальная нижняя поверхность, из-за чего высота этих газоходов оказывается больше, чем в газомазутных котлах. В то же время увеличение ширины верхних горизонтальных газоходов привело бы к усложнению условий их очистки, а при сравнительно малой ширине и невысокой скорости газов приходится увеличивать высоту этих газоходов. В таких условиях общая высота котла ТПП-804 значительно больше, чем у ТГМП-204 (рис. 3-16).

тия газохода. Конструкция разбрасывателя должна обеспечивать отсутствие потери дроби из-за попадания части ее в верхний горизонтальный газоход. Истирание поверхностей нагрева и наклеп их металла падающей с большой высоты дробью предотвращаются путем установки защитных накладок на верхние участки очищаемых труб.

Применение многозольных топлив наряду с повышением средних скоростей газа в газоходах котла вызывает усиленный износ (истирание) поверхностей нагрева; в основном это явление имеет место при пылевидном сжигании, при котором почти вся зола уносится из топки в газоходы котла.

В этом случае в подвижных соединениях протекают разнообразные процессы износа, которые включают как истирание поверхности, так и усталость поверхностных слоев и ее пластическое деформирование (смятие).

Задир зубьев может произойти при заклинивании зубьев, что часто бывает при нагреве передачи. В процессе зацепления зубьев частицы металлы в зоне контакта привариваются одна к другой и, отрываясь от поверхности зуба, образуют задиры. При загрязненной смазке твердые частицы (продукты износа, кварц и др.), попадая в зону контакта сопряженных поверхностей, под давлением внедряются в тело зубьев и вызывают истирание поверхности. При отсутствии смазки или недостаточной ее подаче и значительных перегрузках возникает опасность задирания рабочих поверхностей зубьев (рис. 16.1, б).

Передняя и боковые панели контейнеров легко повреждаемы, при этом характер повреждений может быть самым различным — от небольших дефектов, которые не оказывают влияния на работу контейнера, до катастрофических аварийных повреждений. В металлических контейнерах часто образуются небольшие вмятины, которые особенно характерны для пластичного алюминия. В секциях из стеклопластика — фанеры происходит истирание поверхности при соударениях. Истирание приводит к образованию вмятин без сквозного прорыва. С другой стороны, алюминий имеет склонность к образованию трещин в поврежденных панелях, иногда длиной около 15 см. Внутренним и наружным повреждениям подвержены панели контейнеров всех видов. Эти повреждения, начиная от отверстий небольшого размера до больших разрывов, приводят к замене всей панели.

Необходимо учитывать, что при фреттинге действует ряд дополнительных факторов, отсутствующих при протекании процесса усталости образцов с концентраторами напряжений. Это — механическое истирание поверхности, часто электроэрозия и основной, по-видимому, фактор — фреттинг-коррозия. При некоторых условиях работы деталей, в частности, в электролитах или в атмосферных условиях, к фреттинг-коррозии добавляется щелевая коррозия, еще больше снижающая усталостную прочность детали. При фреттинг-усталости наиболее опасны небольшие амплитуды скольжения, которые характерны для большинства сопряженных деталей.

Износоустойчивость лакокрасочных пленок определяется по весу карборундового порошка или песка определенной зернистости, падающего на испытуемую поверхность с определенной скоростью и силой до полного истирания пленки и обнажения основного металла изделия. Истирание поверхности прочных лако-красочных покрытий для определения износоустойчивости можно производить также абразивным диском.

Постепенное истирание поверхности твердыми частицами газового потока. На изнашиваемых поверхностях образуются риски, направленные вдоль газового потока, волны, направленные перпендикулярно движению потока, или беспорядочно расположенные бугорки и впадины

этом истирание поверхности жил усиливается.

При длительной динамической работе пружины решающим фактором, приводящим пружины к разрушению, является износ (истирание) поверхности жил.

Другими характерными видами повреждений баббита подшипников являются: истирание поверхности, раздавливание и выжимание баббита за кромку тела подшипника, выплавление, накат, вспучивание и разрушение блуждающими токами.

27. Можно ли использовать стали типа кортен для изготовления конструкций и деталей, при эксплуатации которых имеет место истирание поверхности?