Приработки поверхностей

за период времени Тпр происходит процесс истирания выступающих неровностей, т. е. протекает начальный период изнашивания — «приработка» поверхностей. Далее процесс изнашивания (истирание неровностей) протекает медленнее, и этот период времени Тсл определяет срок службы детали. Длительность периодов Тпр и Тсл различна в зависимости от качества поверхности, а также от рода металла трущихся поверхностей и условий эксплуатации. Иногда обнаруживается резкое увеличение износа в конце периода Тсл (пунктирная часть кривой); это обычно происходит вследствие увеличения зазора сверх допустимой величины. Величина начального износа трущихся поверхностей обычно значительно больше, чем износ за весь дальнейший срок службы. При большой шероховатости зазоры у сопрягаемых поверхностей быстро увеличиваются и к концу периода приработки доходят до предельных размеров, вследствие чего на дальнейший срок службы машины величина запаса на износ, оставшаяся от общей ве-

Стадии изнашивания. Обычно имеют место две стадии изнашивания: 1) приработка поверхностей трения; 2) нормальный (эксплуатационный) износ, когда после приработки вместо исходной шероховатости поверхности, полученной при изготовлении, образуется некоторая новая равновесная шероховатость, которая в дальнейшем существенно не меняется [10]. Другими словами: в процессе изнашивания исходный (технологический) микрорельеф поверхности преобразуется в эксплуатационный с изменением параметров шероховатости, например среднего арифметического отклонения профиля Ra (рис. 8.1, б).

Стадии изнашивания. Обычно имеют место две стадии изнашивания: 1) приработка поверхностей трения; 2) нормальный (эксплуатационный) износ, когда после приработки вместо исходной шероховатости поверхности, полученной при изготовлении, образуется некоторая новая равновесная шероховатость, которая в дальнейшем существенно не меняется [10]. Другими словами: в процессе изнашивания исходный (технологический) микрорельеф поверхности преобразуется в эксплуатационный с изменением параметров шероховатости, например среднего арифметического отклонения профиля Ra (рис. 8.1, б).

На первой стадии происходит приработка поверхностей контакта (разрушение наиболее «уязвимых» микронеровностей и образование «равновесной» шероховатости). Затем наступает период установившегося изнашивания (вторая стадия), характеризующийся минимальной интенсивностью изнашивания для заданных условий трения. И, наконец, наступает третья стадия — катастрофический износ и резкое уменьшение размеров сечения детали.

ПРИРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ И МЕХАНИЗМОВ

Несмотря на повышенные числа оборотов, при которых строилась линия В, приработка поверхностей трения продолжалась около 120 мин. (82 000 оборотов). Обкатка при 600 обIмин продолжалась также около 120 мин., так как закончилась после 70 000 оборотов (70000: 600 = = 117 мин.). Кроме того, угол наклона линии износа В после обкатки несколько больше, чем угол наклона линии Б. По линиям износа можно судить о том, что при 300 об/мин на поверхности цилиндров не подается достаточное количество смазочного вещества и поверхности трения не прирабатываются, а лишь усиленно изнашиваются. При 600 и 750 об/мин линии износа имеют нормальный характер, поэтому целесообразно обкатку начинать с 600 об/мин.

быть доведен до пластического состояния без разрушения смазочной пленки. В этом случае начнутся пластическая деформация шероховатостей, очень быстрая приработка поверхностей друг к другу и возможное измельчение структуры за счет быстрого охлаждения пластически деформированного металла.

Как видно по линиям износа, время, действительно необходимое для приработки поверхностей трения двигателя, характеризуемое кривой частью линии износа, составило по 30 мин. на 700 и 1300 оборотах, при 2000 об/мин — 40 мин. и на последних 2500 об/мин — 47 мин. Таким образом, вся приработка поверхностей трения двигателя на первой стадии обкатки (см. фиг. 21) потребовала (а + б + в + г) = 147 мин., причем с поверхностей трения двигателя было снято (а' + б' + в' + г')= = 1,04 г железа.

Затем этот же двигатель, но с ввинченными свечами при таких же числах оборотов был подвергнут обкатке в течение такого же времени. При рассмотрении линии износа А (фиг. 21), построенной для этого случая, видно, что после обкатки на первой стадии поверхности трения двигателя без приработки восприняли давления, возникающие во время второй стадии обкатки при 700 и 1200 об/мин, как это доказывается прямыми отрезками линии износа Б при этих оборотах. На обкатке при 2000 об/мин потребовалась небольшая приработка поверхностей трения, а при 2500 об/мин оказалась необходимой уже значительная приработка.

изошло и что приработка поверхностей сопровождалась каким-то другим явлением, при котором поверхности трения изнашиваются с возрастающей скоростью (линия а').

Приработка поверхностей происходила в процессе эксплуатации станков со смазкой индустриальным маслом И-ЗОА с последующим переводом на МПС.

Для того чтобы избежать этих вредных явлений, начали применять предварительное, перед эксплоатацией, опробование механизма при медленном, постепенном повышении нагрузки на его поверхности трения; при этом выступающие шероховатости подравниваются, срезаются. В результате создаются опорные поверхности, могущие воспринимать и передавать нормальные эксплоата-ционные нагрузки. Этот процесс приработки поверхностей друг к другу обязателен для всех высоконагруженных двигателей и механизмов.

изучаются скорость резания, форма режущего инструмента, охлаждающая жидкость и т. д., но самому последнему процессу —приработке — не уделяется должного внимания. П. А. Ребиндер [9] показал, что поверхностно-активные смазочные вещества, содействующие снижению износа в нормальных условиях, при граничном трении оказывают обратное действие при высоких местных давлениях, когда эти вещества, диспергируя поверхностный слой, помогают срабатыванию микро- и макронеровностей. По мере же снижения высоких давлений эти же поверхностно-активные компоненты приводят к уменьшению износа, т. е. к повышению стойкости поверхностей вследствие общего повышения их качества. Это сказывается не только в сглаживании местных шероховатостей и выступов, но и в упрочнении, т. е. в развитии полированного слоя вследствие измельчения микроструктуры металла. Таким образом, во время приработки поверхностей трения имеются большие возможности не только легко сгладить шероховатости, но и упрочнить поверхность, причем особо важную роль в упрочнении поверхности играют поверхностно-активные компоненты смазки.

Таким образом, по линии износа, построенной во время обкатки двигателя, можно получить ряд параметров, ясно определяющих протекание процесса обкатки, время окончания приработки поверхностей и — что самое важное — сравнительную характеристику износа поверхностей трения или величину, обратную износу, — износоустойчивость.

При обкатке двигателя с непрерывным повышением числа оборотов (линия Б) процесс приработки поверхностей закончился через 32—35 мин. С поверхности трения было снято 1,78 г металла. Износ поверхностей трения после обкатки оценивается как tga =0,10, а износоустойчивость в -0-70- = Ю,0 условных единиц.

Линия износа В, характеризующая процесс приработки поверхностей трения при обкатке со ступенчатым повышением числа оборотов, имеет совершенно иной вид, чем линии А и Б. Линия износа А представляет одну линию с кривой и прямой частями и ясно определяемой точкой М — моментом окончания приработки. По линии Б приработка происходила с некоторой, примерно постоянной, интенсивностью износа.

Как видно по линиям износа, время, действительно необходимое для приработки поверхностей трения двигателя, характеризуемое кривой частью линии износа, составило по 30 мин. на 700 и 1300 оборотах, при 2000 об/мин — 40 мин. и на последних 2500 об/мин — 47 мин. Таким образом, вся приработка поверхностей трения двигателя на первой стадии обкатки (см. фиг. 21) потребовала (а + б + в + г) = 147 мин., причем с поверхностей трения двигателя было снято (а' + б' + в' + г')= = 1,04 г железа.

Из-за отсутствия необходимых условий нами не была достаточно проверена возможность подготовки поверхностей трения после холодной обкатки к восприятию давлений эксплоатационных режимов без обкатки на холостом ходу. Повидимому, такой вариант вполне возможен, особенно при повышении числа оборотов холодной обкатки (во второй стадии) до максимального. Это предположение основывается на том, что на одном из автозаводов были проведены обкатка двигателя на холостом ходу и проверка приработки поверхностей трения на эксплоатационных

Во время приработки поверхностей трения создаются очень высокие местные давления; таким образом, прибавление к маслу активирующей присадки должно облегчить срезание микрошероховатостей и подравнивание макронеровностей. Следовательно, применение присадок при обкатке весьма эффективно, но ввиду большого разнообразия их необходим выбор наиболее действенной присадки.

После приработки поверхностей в цилиндре дизеля могут возникать критические режимы (перегрев, нарушение подачи смазки к поверхностям трения, резкое увеличение нагрузок и т. п.). Поэтому весьма важно, чтобы поршневые кольца обладали способностью предохранить поверхности от задира, катастрофического износа, имея для этого больший или меньший запас смазки. Чугун, имеющий достаточное количество графита в металлической основе и развитую поверхность, в большей степени отвечает этому требованию.

В период приработки поверхностей происходит перемалывание и наклеп старых неровностей, полученных при механической обработке, и образование новых неровностей, получающихся в процессе

Велики заслуги отечественной науки и в области изучения различных видов внешнего трения. Здесь следует отметить работы И. В. Крагельского по сухому трению, А. С. Ахматова, И. Л. Едина и Е. В. Сухова в области граничной смазки, М. Н. Бучина в области смазки при низких температурах, В. Д. Кузнецова, М. М. Хрущева и их сотрудников в области износа и приработки поверхностей. Сущестгенное значение для понимания процессов износа при трении имеют работы академика