ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уменьшение трения и износа деталей из "Смазочные и защитные материалы" Поверхности деталей узлов трения всегда обладают той или иной микрошероховатостью, зависящей от способа обработки при их изготовлении. Микрорельеф поверхностей обычно характеризуется среднеарифметической величиной расстояний от гребешков и впадин неровностей до средней линии между ними. Эта величина обозначается Ra. Например, для шеек вагонных осей с подшипниками скольжения / а- 0,65мкм. Для поверхностей качения буксовых роликовых подшипников Ra составляет порядка 0,2 мкм. [c.27] При относительном перемещении поверхностей трения, вследствие зацепления гребешков неровностей, возникают касательные силы значительной величины. Наряду с нормальными силами, создаваемыми эксплуатационными нагрузками, они приводят к развитию в поверхностных слоях металла различных нежелательных процессов, которые могут вызывать повреждения деталей, и как следствие преждевременный выход Их из строя или даже аварийную поломку узла. [c.27] Р —сила, с которой тело прижато к плоскости г — радиус круглого тела. [c.27] На практике чаще пользуются приведенным коэффициентом трения качения, представляющим собой коэффициент пропорциональности между силой трения и силой прижатия по аналогии с трением скольжения. [c.27] Наиболее естественным следствием трения поверхностей, сопровождаемым непосредстве нным контактом гребешков неровностей, является их истирание (постепенное изнашивание). Этот процесс особенно характерен для вновь изготовленных деталей. При истирйнии может наблюдаться пластическое деформирование гребешков, вначале приводящее к выглаживанию поверхностей. Однако при многократном пе-редеформирЬвании могут отламываться частицы металла. [c.28] Истирание представляет собой проявление самопроизвольного стремления трущейся системы к облегчению условий ее работы. Действительно, оно направлено на выравнивание и уменьшение шероховатости поверхностей, исправление геометрических отклонений формы, т. е. на пригонку поверхностей друг к другу, их приработку. Однако, если не обеспечить определенных условий при протекании процесса приработки, истирание может привести к нежелательным последствиям, в частности, к схватыванию. [c.28] В результате процессов схватывания происходят сильные изменения структуры металла, особенно при высоких скоростях. Они могут приводить как к отпуску металла в поверхностном слое, так и его вторичной закалке с появлением повышенной хрупкости и склонности к растрескиванию. [c.28] При трении качения касательные силы могут быть невелики, однако упругое и пластическое деформирование металла в поверхностных слоях имеет место и в этом случае. При многократном повторении деформаций металл устает и на поверхности появляются микротрещины, которые заполняются маслом. При входе в контакт устье трещины закрывается сопряженной поверхностью, масло оказывается запертым в самой трещине и под действием контактного давления стремится расширить трещину, расклинить ее. Важную роль играет в процессе увеличения трещин присутствие в масле полярных веществ. Адсорбируясь на металлических поверхностях, они облегчают расклинивающее действие масла. Развитие микротрещин проходит наклонно к поверхности. Затем трещина может развиваться параллельно поверхности трения с последующим выходом наружу. Конечной стадией такого развития трещины будет отделение кусочка металла с образованием ямки-оспйны (питтинг). [c.28] Выкрашивание металла в процессе трения имеет усталостный характер, ибо его определяющая стадия — образование предпиттинговых трещин связана с усталостью металла в процессе многократного пластического передеформирования (эта стадия занимает 90—95% времени всего процесса выкрашивания). [c.28] Наиболее радикальный способ предотвращения этих повреждений заключается в создании условий для гидродинамического смазывания поверхностей трения. [c.29] Основоположником теории гидродинамического смазывания был русский ученый Н. П. Петров. Для пояснения сущности процесса гидродинамического смазывания рассмотрим работу цапфы с осью Оц и полного подшипника (подшипника, обхватывающего цапфу по всей окружности) с осью 0 (рис. 6). Схема положения цапфы в подшипнике при покое показана на рис. 6, с. Если в зазоре между цапфой и подшипником находится масло, то при вращении цапфы тончайшие прилипшие к поверхности цапфы слои масла будут двигаться с той же скоростью, что и цапфа. В свою очередь эти прилипшие слои вследствие вязкости будут захватывать и заставлять двигаться последующие слои масла. По мере развития скорости вращения масло, нагнетаемое таким образом в зазор, начинает отжимать цапфу вверх и влево при правом вращении цапфы. [c.29] В результате действия масляного клина цапфа займет некоторое эксцентрическое положение (рйс. 6,6). При дальнейшем росте скорости цапфа начнет смещаться вправо, идя все время вверх до тех пор, пока при весьма больших скоростях она не займет своего предельного центрального (концентрического) положения (рис. 6,в). [c.30] На характер всплывания цапфы влияют нагрузка на подшипник, скорость вращения цапфы, вязкость масла, диаметр и длина подшипника, разность между диаметрами цапфы и подшипника (диаметральный зазор подшипника) и другие факторы. [c.30] В настоящее время на основе обобщения большого количества исследований разработан метод расчета подшипников скольжения. [c.30] Рассмотрим схему работы подшипника, обхватывающего цапфу (шейку оси) на 90 °, как в случае подшипника буксы грузового вагона (рис. 7). Шейка оси 1 вращается с угловой скоростью О). На подшипник 2 действует внешняя сила Р. Допустим, что между радиусами подшипника Гп и шейки г ш имеется разница, равная Д. Тогда за счет насосного действия вращающейся шейки масло будет загоняться под подшипник и образует там слой, достаточный для разъединения поверхностей трения. При этом давление в слое масла распределится по ходу вращения шейки так, как показано на эпюре с радиальной штриховкой. Равнодействующая этого давления Рр при соответствующем разложении дает составляющие вертикальную Рв, уравновешивающую внешнюю нагрузку Ри горизонтальную Рт, входящую в качестве одного из слагаемых силы, стремящейся повернуть подшипник по ходу вращения шейки. [c.30] При расчете задаются отношением длины подшипника к его диаметру Ljd и величиной 1 з. Затем оценивают возможную температуру в слое смазки и по ней находят вязкость масла, принимаемого для принятой конструкции. Пользуясь этими данными и учитывая необходимую нагрузку на подшипник, по формуле (3) определяют коэффициент нагруженности, затем по специальным таблицам находят относительный эксцентриситет %, равный отношению абсолютного эксцентриситета е к разности радиусов цапфы и подшипника, т. е. %=е1А. Подобные данные, рассчитанные для подшипника, соответствующего по геометрическим параметрам подшипнику букс вагонов, приведены в табл. 2. [c.31] В том случае, если это условие не выдерживается, подбирают масло большей вязкости и проводят расчет заново, добиваясь такой толщины смазочного слоя, которая обеспечивала бы надежную работу подшипника в гидродинамическом режиме. [c.32] В табл. 2 приведены также некоторые характерные параметры работы подшипника, а именно отношение толщины смазочного слоя в месте наибольшего давления к зазору (Я=Ао А) угол до соответствующий месту наибольшего давления (отсчет углов ведется от линии центров), а также угол фь соответствующий началу смазочного слоя (зоны давления). [c.32] Как видно из приведенных данных, при % 0,2 смазочный слой начинается на входной кромке подшипника (ф1=0°). Равнодействующая сил давления находится слева от линии действия внешней нагрузки (0 45°). То же относится и -К месту наибольшего давления. При дальнейшем увеличении эксцентриситета место начала смазочного слоя отдаляется от входной кромки подшипника, а места расположения равнодействующей и наибольшего давления перемещаются в направлении к выходной кромке подшипника. Увеличение % приводит к резкому увеличению коэффициента грузоподъемности . . [c.32] При постоянных диаметральном зазоре, длине и диаметре подшипника зависимость коэффициента трения от параметра пю/р выражается сплошной линией (рис. 8). [c.32] Вернуться к основной статье