Разрушения поверхности

Для предотвращения пластической де рормации или хрупкого разрушения поверхностей зубьев необхо \имо выполнить условие

Проверка прочности зубьев при перегрузках. Для предотвращения пластической деформации или хрупкою разрушения поверхностей зубьев необходимо выполнить условие (6.35) ч. 1:

Для предупреждения усталостного разрушения поверхностей зубьев ограничивают контактные напряжения он, повышают твердость, степень точности и др.

Расчет на контактную прочность зубьев червячного колеса. Этот расчет должен обеспечивать не только отсутствие усталостного разрушения поверхностей зубьев, но и отсутствие заедания. По аналогии с расчетом зубчатых передач наибольшее контактное напряжение определяют по формуле (3.2). Расчетная нагрузка на единицу длины контактной линии

где L — расчетная долговечность подшипников в миллионах оборотов — расчетный срок службы, в течение которого не менее 90% из данной группы подшипников при одинаковых условиях должны отработать без появления признаков усталости металла; С — динамическая грузоподъемность радиальных и радиально-упорных подшипников — постоянная радиальная нагрузка (а для упорных и упорно-радиальных — центральная осевая нагрузка), которую группа идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом может выдержать (без появления усталостного разрушения поверхностей контактирующих тел) в течение расчетного срока службы,

4) Консервац. (защитное) в-во, служащее для предотвращения коррозионного разрушения поверхностей металлич. изделий и деталей при их эксплуатации и хранении.

Многообразие применяемых материалов и условий эксплуатации трущихся деталей предопределяет чрезвычайное многообразие видов изнашивания и разрушения поверхностей. Совокупность физико-химических процессов при трении определяет вид изнашивания и его интенсивность. Вид изнашивания и повреждения не являются характерными именно для данной пары трения, а зависят от условий работы. Изменение условий работы (вид смазки, скорость скольжения, температура) может приводить к изменению ведущего вида изнашивания поверхностей. Так, увеличение скорости скольжения вызывает повышение температуры и ускорение окислительных процессов, поэтому до некоторой скорости скольжения может наблюдаться схватывание поверхностей, а по достижении критической скорости возможен переход к окислительному изнашиванию вследствие увеличения скорости образования окисных пленок.

На процесс абразивного изнашивания могут влиять природа и свойства абразивных частиц, агрессивность среды, свойства изнашиваемых поверхностей, характер взаимодействия частиц и поверхностей, нагрев и другие факторы. Общим для абразивного изнашивания является механический характер разрушения поверхностей.

Рассмотрим в качестве примера разрушения поверхностей трения при водородном изнашивании подпятники топливных насосов. В процессе эксплуатации топливных насосов наблюдались случаи катастрофического износа поверхностей стальных закаленных роторов и сопряженных с ними бронзовых золотников. Ротор был изготовлен из стали 12ХНЗА, твердость поверхности которой HRC 60, твердость бронзового золотника НВ 61. Внешнее разрушение наблюдалось в виде износа стальной поверхности на глубину до 0.03 мм и "намазывания" микроскопических лепестков стали на поверхность бронзового золотника (рис. 5.7). Идентичность материала "намазанных" лепестков с материалом ротора установлена спектральным анализом. На роторе по всей поверхности трения имелись относительно глубокие кольцевые царапины. На участках золотника, где частиц стали не было, наблюдались "вымывание" одной из фазовых составляющих бронзы и следы серого налета на поверхности.

Многие детали узлов трения машин в определенных условиях эксплуатации подвергаются воздействию одновременно коррозии и механического нагружения. В этих случаях усиливается интенсивность разрушения поверхностей трения и развиваются процессы коррозионно-

Расчет на контактную прочность зубьев червячного колеса. Этот расчет должен обеспечивать не только отсутствие усталостного разрушения поверхностей

Одна из основных областей применения этих сталей — энергетическое машиностроение (трубопроводы, детали и корпуса газовых и паровых турбин и т. д.), где рабочие температуры достигают 750° С и выше. Жаростойкие стали и сплавы обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах до 1100—1150° С. Обычно их используют для деталей слабонагруженных (нагревательные элементы, печная арматура, газопроводные системы и т. д.). Высокая окали-ностойкостъ этих сталей и сплавов достигается легированием их алюминием (до 2,5%) и вольфрамом (до 7%). Эти легирующие элементы и кремний способствуют созданию прочных и плотных окислов на поверхности деталей, предохраняющих металл от непосредственного контакта с газовой средой.

Таким образом, гомогенная трактовка протекания электрохимического коррозионного процесса, являющаяся вполне законной для жидкого металла, при переходе к твердому металлу может служить только известным приближением являющимся упрощенной картиной при наличии в металле инородных включений и пригодным только для металлов повышенной частоты или для количественной оценки случаев более или менее равномерного характера разрушения поверхности корродирующего металла, т. е. когда общая величина коррозии представляет интерес.

Усталостное выкрашивание от контактных напряжений (рис. 8.12,а) является основным видом разрушения поверхности зубьев при хорошей смазке передачи (чаще всего это бывают закрытые, сравнительно быстроходные передачи, защищенные от пыли и грязи). Зубья таких

Из всех перечисленных видов разрушения поверхности зубьев наиболее изучено выкрашивание. Это позволило выработать нормы допускаемых контактных напряжений, устраняющих выкрашивание в течение заданного срока службы. Расчеты по контактным напряжениям, предупреждающие выкрашивание, получили широкое распространение.

Специальные методы расчета для предупреждения других видов разрушения поверхности зубьев или еще не разработаны (при пластическом сдвиге, отслаивании), или недостаточно разработаны (при износе, заедании), а поэтому здесь не рассматриваются. Поскольку упомянутые нормы допускаемых контактных напряжений проверяют опытом эксплуатации передач, то ппиближенно можно полагать, что эти нормы учитывают кроме выкр:ш 'зания и другие виды повреждения поверхности зубьев. При этом рекомендуют выполнять указанные меры предупреждения повреждений.

Процесс коррозионного разрушения поверхности металла в этом случае аналогичен химическому процессу роста пленок окисла на поверхности металла. Механизм такой коррозии в общем случае может быть объяснен рассмотренным в гл. IX процессом диффузии ионов металла и электронов сквозь пленку и атомов или ионов кислорода с поверхности пленки в металл.

предотвращения пластических деформации или хрупкого разрушения поверхности зубьев необходимо выполнить (6.35) ч. 1:

жаростойкие (окалиностойкие), обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550°С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;

Результаты комплексного исследования дисперсной системы, образующейся в смазочном материале в результате изнашивания, свидетельствуют о качественном различии механизма изнашивания металлов в поверхностно-активных и неактивных средах. Различия проявляются в том, что в первом случае процессы разрушения поверхности имеют малоцикловую усталостную природу, обусловленную влиянием поверхностно-активных веществ, образованных в смазочном материале в результате трибохимических реакций. Эти процессы локализуются в начальной стадии работы пары трения и приводят к образованию устойчивых дисперсных систем, способствующих снижению трения и износа вследствие образования из них специфических поверхностных структур. Этот случай можно рассматривать как своеобразную и быструю адаптацию пары трения и как переход в установившийся режим работы. Во втором случае, при неактивной смазочной среде, изнашивание имеет на несколько порядков более высокую интенсивность, а продукты изнашивания, будучи грубодисперсными и не обладая устойчивостью, не участвуют в формировании поверхностных структур, снижающих трение и износ. Граничное трение возможно также при использовании некоторых твердых тел, способных производить смазочное действие и поддерживать режим трения при граничной смазке. Из рассмотренного выше механизма граничного трения следует, что граничная пленка должна обладать высоким сопротивлением продавли-ванию и низким сопротивлением сдвигу. Исходя из этих требований, к твердым смазочным материалам можно отнести некоторые слоисто-решетчатые, пластинчатые структуры, мягкие металлы и тонкие пленки полимеров. Из тел слоисто-решетчатой структуры свойствами, необходимыми для смазки металлических поверхностей, обладают графит, молибденит (дисульфид молибдена), сульфид серебра, пористый свинец, дисульфид вольфрама.

Абразивным изнашиванием называют процесс разрушения поверхности детали в результате ее взаимодействия с твердыми частицами при наличии относительной скорости. В роли таких частиц могут быть:

ляются большие объемы, чем при усталостной фрикционной природе разрушения поверхности.