Закономерности изнашивания деталей машин: 1. Закономерности изнашивания деталей.

1. Закономерности изнашивания деталей.

Билет
№2

Основные
закономерности изнашивания.
Работоспособность деталей и узлов машин
изнашивания в машинах

Механическое
изнашивание —
изнашивание в результате механических
воздействий.

Абразивное
изнашивание
— механическое изнашивание материала
в результате режущего или царапающего
действия твердых тел или частиц .Очень
опасен износ поверхностей твердыми
подвижными частицами, попадающими между
трущимися поверхностями. Абразивная
эрозия, гидро- и газоабразивное изнашивание
— основной вид изнашивания деталей
насосов, трубопроводов, арматуры,
дымососов, вентиляторов, эжекторов,
пескоструйных аппаратов в результате
воздействия твердых тел или частиц,
увлекаемых потоком жидкости или газа.

При
усталостном
изнашивании
поверхности трения или отдельных ее
участков повторное деформирование
микрообъемов материала приводит к
возникновению трещин и отделению частиц.
Это особенно проявляется при трении
качения: шарик или ролик, перемещаясь
по поверхности кольца подшипника, гонит
перед собой волну сжатия материала, а
сзади создает зону растяжения. Многократно
повторяющиеся знакопеременные нагрузки
вызывают явления контактной усталости.
Усталостное изнашивание часто является
одной из причин выхода из строя основной
опоры вертлюга, основной и вспомогательной
опор ротора, шестерен бурового насоса
и ротора, а также элементов подшипников
скольжения.

Кавитационное
 изнашивание
 поверхности происходит при
относительном движении  твердого
тела в жидкости в  условиях  кавитации.При
неправильно. выбранном режиме работы
гидравлической машины в потоке жидкости
могут образоваться пузырьки пара или
газа, ликвидация которых происходит
бурно с гидравлическими ударами. В
результате сочетания кавитационно-эрозионного
и гидроабразивного видов изнашивания
под действием потока промывочной
жидкости, как правило, выходят из строя
отводы вертлюгов.

Молекулярно-механическое
изнашивание
— взаимодействие между поверхностями,
наход-ящимися друг от друга на расстоянии
действия атомных сил равном 3—5 А°
(3—5-10~7 мм),весьма активно (более 6 мкм/ч)
— коэффициент трения при схватывании
возрастает до 4—6 единиц, образуются
глубокие задиры поверхностей и может
быть заклинивание. Особенно опасны
явления схватывания при высоких
температурах. В этом случае в поверхностных
слоях металла происходит рекристаллизация,
многократная первичная и вторичная
закалка и отпуск, т. е. в корне изменяются
структурные и механические свойства
материала. Изменения захватывают слой
глубиной 5—80 мкм, скорость изнашивания
достигает 5 мкм/ч. Случаи подобного
изнашивания характерны для гильз
цилиндров, тарелок клапанов, деталей
механизма распределения ДВС.

При
коррозионно-механическом изнашивании
среда,
окружающая трущиеся поверхности,
вступает с их материалом в химическое
взаимодействие, а в результате перемещения
поверхностей удаляются продукты коррозии
и обнажаются чистые поверхности деталей.
Этот процесс многократно повторяется-
Если поверхности неподвижны, продукты
коррозии не удаляются, иногда образуя
антикоррозионный защитный слой.

Окислительное
изнашивание,
протекающее при наличии на поверхностях
трения защитных пленок, которые
образовались в результате взаимодействия
материала с кислородом, является наиболее
распространенным и наименее опасным
видом изнашивания. Интенсивность
окислительного изнашивания небольшая
(менее 0,05 мкм/ч). В некоторых случаях
поверхности работают при небольших
относительных перемещениях, вызванных
вибрацией системы — посадочные
поверхности шестерен, цепных колес,
подшипников качения, деталей
втулочно-роликовых цепей и др. При этом
возникает так называемая
фреттинг-коррозия.
2.Система
бортовой диагностики (OBD).

OBD
или бортовая диагностика – это
автомобильный термин, который относится
к системам, обеспечивающим самодиагностику
автомобиля. Бортовая диагностика выдает
важную информацию о техническом состоянии
автомобиля. Набор выдаваемых параметров
очень сильно изменился, по сравнению с
самыми первыми образцами, которые
появились в восьмидесятых годах. Самые
первые системы всего лишь управляли
выводом сигнала на соответствующий
индикатор, но не пояснял причину поломки.
Новейшие системы используют цифровое
оборудование для диагностики в режиме
реального времени, которое позволяет
еще получить и конкретные сведения об
ошибках, что значительно облегчает
работу автомеханику. Он в кратчайшие
сроки сможет устранить неисправность.

кроме
функций сканирования узлов есть еще
список преимуществ:

  • Большой
    объем памяти для того, что бы хранить
    накопленной информации.

  • Высокие
    параметры экраны (разрешение, габариты).

  • Появляется
    возможность использовать сторонне
    программное обеспечение, что повышает
    гибкость и удобство работы.

ALDL

ALDL (Assembly
Line Diagnostic Link) — диагностическая система
автомобилей, разработанная фирмой
General Motors и предшедствующая стандарту
OBD-I. ALDL до того как претерпела незначительные
изменения называлась Assembly Line Communications
Link или ALCL.
Два этих термина синонимы. Эта система
представляла собой не чёткий стандарт
и поэтому была допущена как спецификация
обеспечения связи с транспортным
средством. Существует три разных разъёма
ALDL: 5-контактный разъем, 10-контактный и
12-контакный, — последний имеет более
широкое распространение на автомашинах
GM. Более ранние версии использовали
скорость передачи 160 бит/с, в то время
как более поздние — 8192 бит/с и
использовали двунаправленную связь с
Power-train Control Module (PCM).[4][5]

OBD-I

OBD-I (On-Board
Diagnostic) — Бортовая диагностика,
регулирующая намерения побудить
автопроизводителей, разрабатывать
надежные системы контроля за
выбросами Emission
control system.

OBD-1.5

OBD
1.5 является частичной реализацией
OBD-II, которую General Motors использовал на
некоторых автомобилях в 1994 и 1995 годах
(General Motors не использовал термин OBD 1. 5 в
документации на эти автомобили, они
просто назывались OBD и OBD-II секции в
инструкции по эксплуатации).

OBD-II

OBD-II (On-board
diagnostics) — бортовая
диагностика,
стандарт разработанный в середине 90-х,
предоставляет полный контроль за
двигателем. Позволяет проводить
мониторинг частей кузова и дополнительных
устройств, а также диагностирует сеть
управления автомобилем. В данном
стандарте производители применяют
различные протоколы соединения с
автомобилем.

  1. ISO
    9141-2

  2. ISO
    14230 KWP 2000

  3. SAE
    J1850 VPW

  4. SAE
    J1850 PWM

  5. ISO
    15765-4 CAN (Controller Area Network)

OBD-II
диагностический разъем

Спецификация OBD-II,
предусматривает стандартизированный
аппаратный интерфейс и представляет
из себя колодку диагностического разъёма
(DLC — Diagnostic Link Connector), соответствующую
стандарту SAE J1962, с 16-ю контактами (2×8) для
подключения диагностического оборудования
к автомобилю в форме трапеции. В отличие
от разъема OBD-I,
который иногда встречается под капотом
автомобиля, разъём OBD-II обязан
быть в районе рулевого колеса, или в
пределах досягаемости водителя. SAE
J1962 определяет
расположение выводов на разъёме:

Билет
№3

Закономерность изнашивания деталей

Строительные машины и оборудование, справочник

Закономерность изнашивания деталей

В процессе эксплуатации в результате изнашивания отдельные части машины или машина в целом достигают предельного состояния, при котором дальнейшая ее работа должна быть прекращена.

Ресурс машин обычно устанавливают исходя из соображений безопасности, необратимости ухода основных параметров за установленные значения, недопустимости увеличения интенсивности отказов выше закономерной для данного типа машины. Его можно определять расчетным методом. Такие расчеты выполняют для многих типов деталей, например для подшипников качения, зубчатых передач, деталей, подверженных циклическому нагружению. Для других деталей методики расчета отсутствуют, поэтому их ресурс йрогнозируют на основании обработки статистических данных, характеризующих результаты эксплуатации однотипных машин. Однако в обоих случаях действительный ресурс может существенно отличаться от расчетного.

При эксплуатации машин на скорость изнашивания деталей постоянно влияет большое число разнообразных, переменных по времени и трудно учитываемых факторов, таких, как нагрузки, различные по значению и характеру, абразивность и агрессивность перегружаемого материала, качество и сроки проведения технического обслуживания и ремонта и т. п. Кроме того, исходные характеристики деталей также являются неодинаковыми. Они зависят от свойств материала заготовок и технологии изготовления деталей.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Изменение плотности распределения зазора при изнашивании трущейся пары «вал-втулка» (sM — Монтажный зазор неизношенных деталей)

Рис. 2. Диаграмма процесса изнашивания деталей

При изнашивании деталей различают 3 периода. В течение периода приработки I происходит смятие и срезание наиболее высоких гребешков неровностей, в результате чего уменьшается шероховатость поверхности, а распространяющиеся при трении волны деформации формируют структуру поверхностных слоев, повышая их износостойкость. Интенсивность изнашивания, характеризующаяся тангенсом угла наклона а кривой изнашивания 3 к оси абсцисс, постепенно уменьшаемся, достигая в конце периода некоторого постоянного значения (участок OA). Период приработки оказывает большое влияние на последующую работоспособность деталей. В это время не рекомендуется работа при максимальной нагрузке. Длительность периода незначительна по сравнению с ресурсом, но колеблется для разных типов машин в широких пределах. Так, для двигателей внутреннего сгорания она составляет десятки часов, а для механизмов передвижения кранов 1—2 года. Приработка деталей осуществляется как при стендовой обкатке машин после их изготовления или ремонта, так и в начальный период эксплуатации.

Второй период — период нормальной работы — характеризуется «нормальным» изнашиванием деталей. При этом износ на всем протяжении периода находится в допустимых пределах, при которых машина сохраняет работоспособность.

О развитии износа можно судить по виду участка АВ кривой изнашивания. Он может быть прямолинейным, когда скорость изнашивания постоянна на всем протяжении периода (tga=const). Это возможно, если внешние и внутренние факторы изнашивания остаются постоянными или меняются весьма незначительно. Участок АВ выгнут вверх, когда скорость изнашивания нарастает с увеличением наработки. Такое течение изнашивания наиболее характерно, так как постепенно нарастают отрицательные факторы: увеличиваются зазоры, изменяется твердость, накапливаются остаточная деформация и продукты износа и т.п.

В конце периода по истечении времени 7Д0П от начала эксплуатации износ соответствует допустимому значению 5Д0П, при котором детали еще работоспособны и прослужат до очередного планового ремонта, но один или несколько их параметров уже достигли установленных пределов, в результате чего возможно значительное ухудшение эксплуатационных характеристик сопряжения.

Рекламные предложения:



Читать далее: Изнашивание деталей и узлов общего назначения ПТМ

Категория: —
Портовые подъемно-транспортные машины

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Износ — О трибологии

09.05.2022
Пранай Кумар Парси

Tribology Wikipedia > Износ

Содержание

Определение износа:

Износ определяется как поверхностное повреждение одной или всех твердых поверхностей, находящихся в контакте, подвергающихся относительному движению. Износ может иметь различные формы, соответствующие различным механизмам изнашивания. Поверхность может одновременно подвергаться более чем одному механизму износа, например, она может иметь адгезионный и коррозионный износ, абразивный и усталостный износ или комбинацию нескольких из них. Процесс изнашивания может изменяться непрерывно во времени или при изменении условий эксплуатации. Износ обычно ускоряется фрикционным нагревом посредством химических и механических взаимодействий.

Факторы, влияющие на износ:

Основными факторами, влияющими на износ, являются температура, скорость скольжения, твердость, модуль упругости, нагрузка и состав материала. На износостойкость влияет температура контакта [1]. Поскольку твердость и предел текучести уменьшаются при повышении температуры [2], абразивный износ увеличивается. Предел текучести и твердость большинства материалов уменьшаются по мере повышения температуры. При повышенных температурах движение дислокаций в металлах вызывает падение предела текучести, что упрощает пластическую деформацию. На скорость износа существенно влияет нормальная нагрузка. С увеличением приложенной нагрузки поперечная сила и сила трения также возрастают, ускоряя скорость износа [3]. В диапазоне скоростей скольжения от 0 до 2,5 м/с скорость абразивного износа незначительно увеличивается. Причиной увеличения износа может быть фрикционный нагрев [8]. Мы не можем обобщать, что увеличение скорости скольжения определенно увеличивает износ, так как это также зависит от нагрузки, приложенной к поверхностям, наличия смазки и шероховатости поверхности контактирующих тел. Модуль упругости является показателем сопротивления материала деформации под нагрузкой, при этом большее число указывает на большую жесткость [4]. Состав материалов также оказывает существенное влияние на поведение при износе, например, в композитах, на его механическое поведение может влиять концентрация неорганических наполнителей [5]. Наличие органической матрицы, отвечающей за низкую износостойкость, может быть уменьшено введением в нее неорганических наполнителей [18].

Рис-1 Факторы, влияющие на износ [5]

Механизмы износа:

Многие исследователи пытались классифицировать механизмы износа [6-8], и в литературе имеется несколько схем классификации [9]. Механизмы изнашивания, согласно Лудема [10], представляют собой «последовательность событий, посредством которых атомы, продукты химического превращения, фрагменты вынуждены покидать систему (возможно, после некоторого обращения) и идентифицируются таким образом, который воплощает или сразу предлагает решения». Существует широкий спектр терминов (например, адгезионный, абразивный, фреттинг, поверхностная усталость, коррозия, эрозия) для описания механизмов изнашивания [10, 11], но можно выделить как минимум четыре группы [12]:

3.1 Адгезионный износ:

Адгезионный износ представляет собой нежелательное перемещение и прилипание продуктов износа и соединений материалов с одной поверхности на другую, возникающее при фрикционном контакте между поверхностями. Когда атомные силы между материалами на контактирующих поверхностях под относительным давлением превышают присущие материалам свойства каждой поверхности, развивается адгезионный износ. [19]

3.2 Абразивный износ:

Когда твердая шероховатая поверхность скользит по гладкой поверхности, возникает абразивный износ. [13] ASTM International определяет это как потерю материала, вызванную твердыми частицами, которые прижимаются к твердой поверхности и скользят по ней. [14]

Режим абразивного износа определяется типом контакта, и существует два типа абразивного износа, а именно износ двух тел и износ трех тел. Когда твердые частицы удаляют материал с одной поверхности, это называется износом двух тел. Когда частицы не ограничены и им разрешено катиться и скользить по поверхности, развивается износ трех тел.

3.3 Коррозионный износ:

Коррозионный износ действительно представляет собой косвенный механизм износа, который возникает, когда поверхность скольжения подвергается воздействию коррозионной среды, а скользящее движение постоянно устраняет продукты превентивной коррозии. В результате новая поверхность подвергается дополнительным коррозионным повреждениям. Поскольку при этом продукты коррозии и пассивный защитный слой удаляются быстрее, чем поверхности без относительного движения, коррозионный износ можно рассматривать как ускоренный процесс коррозии. [20]

3.4 Поверхностная усталость:

Поверхностная усталость возникает из-за роста и образования трещин. Это разновидность усталости основного материала, при которой поверхность материала ослабевает в результате циклических нагрузок.


Рис. 2 Механизмы износа [15]

Методы уменьшения износа:

Все мы понимаем, что износ можно только уменьшить, но не предотвратить. Мы можем минимизировать износ, но мы не сможем его искоренить. Для минимизации износа было разработано множество стратегий, как подробно описано ниже. [16]

4.1 Предотвращение перегрузки:

Следует избегать перегрузок, поскольку они вызывают разрушение смазочных материалов и создают избыточную нагрузку на изнашиваемую поверхность.

4.2 Поддержание надлежащего зазора:

Когда зазор между поверхностями слишком мал, слой смазочного масла не может быть нанесен на изношенную поверхность, что приводит к контакту металла с металлом. Если между поверхностями больше пространства, движение теряется. Из-за полного отсутствия смазки детали машины быстро изнашиваются, что делает ее громкой и вибрирующей.

4. 3 Улучшенная смазка:

Смазка образует смазочную пленку в пространстве между соприкасающимися поверхностями, что улучшает ее гладкость и предотвращает контакт с материалом. Неправильная смазка приводит к износу поверхностей.

4.4 Улучшение отделки поверхности:

Различные виды прямых или круговых слоев формируются, когда детали проходят через процесс обработки, которые не видны человеческому глазу. Благодаря хорошей поверхности создается линейный, а не точечный контакт, что выгодно в технологических процессах. Хорошая отделка поверхности равномерно распределяет нагрузку, а не поддерживает контакт с неровностями, что приводит к снижению износа.

4.5 Высокая твердость поверхности:

По сравнению с мягкими поверхностями твердые поверхности изнашиваются быстрее. Термическая обработка используется для повышения твердости поверхности вала, подшипника и направляющей, что снижает износ.

4. 6 Надлежащая обработка поверхности:

Механический износ можно свести к минимуму, нанеся на поверхность твердое металлическое покрытие, например, хромовое или гальваническое. В результате можно утверждать, что если на поверхность износостойкого металла нанести твердый слой, то износ детали можно свести к минимуму.

4.7 Защита поверхности от попадания грязи, пыли и металлических частиц:

При попадании мусора, грязи или металлических частиц внутрь подшипников происходит их дробление. Если частицы прочнее поверхности детали, поверхность будет изнашиваться и повреждаться.

4.8 Надлежащая атмосфера:

Пыль, мусор, влага, опасные химические пары присутствуют в атмосфере, влияя на операции механической обработки и сокращая срок их службы.

Несколько других методов снижения износа включают в себя надлежащее техническое обслуживание, регулировку различных зазоров с течением времени, хорошее планирование, интеграцию профилактического обслуживания, контроль задач профилактического обслуживания, выбор подходящего материала для компонента, уменьшение количества пар скольжения с заменой пар качения, и использование полностью автоматизированного средства технического обслуживания [17].

Литература:

  1. Рымуза, «Трибология полимеров», Архив строительства и машиностроения, Vol. VII, № (4), стр. 177-184, (2007).
  2. ASM International, Справочник ASM, том 18, «Технология трения, смазки и износа», Американское общество по металлам, Metals Park, Огайо, стр. 341-347, (1992).
  3. Нуруззаман, Д.М., Чоудхури, М.А., и Рахаман, М.Л. «Влияние продолжительности трения и нормальной нагрузки на коэффициент трения для полимерных и композиционных материалов», Промышленная смазка и трибология, Vol. 63, стр. 320–326, (2011).
  4. Лу Х., Ли Ю., Огури М., Пауэрс Дж., «Свойства композита стоматологической смолы со сферическим неорганическим наполнителем», Оперативная стоматология, Том 31, № 6, стр. 734-740, (2006).
  5. , Мешреф и А., Мазен и А. и И., Али. (2020). ИЗНОС ГИБРИДНОГО КОМПОЗИТА, УСИЛЕННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ДИОКСИДА ТИТАНА. 39. 89-101. 10.21608/jaet.2020.75738.
  6. Блау, П. Дж. Трение и износ материалов. Нью-Джерси: Noues Publications, 1989.

    7. .

  7. Knowels, G.D. Механизмы образования и отделения частиц износа. Ванкувер: Университет Британской Колумбии, 1994.

    8. .

  8. Людема К. Учебник по трибологии. Анн-Арбор: CRC Press, 19 лет.96.
  9. Бхушан, Б. Принципы и применение трибологии. Нью-Йорк: публикация Wiley-Interscience, 1999.

    10. .

  10. Формы износа и законы износа – обзор. Змитрович, А. 2006, Журнал теоретической и прикладной механики, стр. 219-253.
  11. ван Дроген, М. Переход к адгезионному износу смазанных концентрированных контактов. Энсхеде: Университет Твенте, 2005.

    12. .

  12. Классификация механизмов/моделей износа. Като, К. 2002, Журнал инженерной трибологии, стр. 349.-355.
  13. Рабинович, Э. (1995). Трение и износ материалов. Нью-Йорк, Джон Уайли и сыновья.
  14. Стандартная терминология, касающаяся износа и эрозии, Ежегодный сборник стандартов, том 03.02, ASTM, 1987, стр. 243-250
  15. Цудзимото, Акимаса и Баркмайер, Уэйн и Эриксон, Роберт и Нодзири, Ки и Нагура, Юко и Такамизава, Тошики и Латта, Марк и Миазаки, Масаси и Фишер, Николас. (2017). Износ полимерных композитов: современные взгляды на основные механизмы, методы оценки и влиятельные факторы. Обзор японской стоматологической науки. 54. 10.1016/j.jdsr.2017.11.002.
  16. К. Додия, Дж. П. Пармар, Исследование различных механизмов износа и методов его уменьшения, Международный журнал инновационных исследований в области науки и технологий, том 2, выпуск 09, февраль 2016 г., ISSN (онлайн): 2349-6010.
  17. Книга по техническому обслуживанию и технике безопасности К.К.Пателя.
  18. Алёса И., Тияна Л., Лариса Б., Марко В., Влияние режима светоотверждения на механические свойства нанокомпозитов стоматологических смол, Procedia Engineering, Vol. 69, стр. 921–930, (2014).
  19. «Клейкий износ». Википедия, 16 сентября 2021 г., https://en.wikipedia.org/wiki/Wear#Adhesive_wear
  20. «Трибокоррозия». Википедия, 14 июня 2020 г., https://en.wikipedia.org/wiki/Tribocorrosion

Метки: механический износ классификация износа износ смысл механизмы износа виды износа износ материалов виды износа что такое износ

Пранай Кумар Парси

Я получаю стипендию Erasmus Mundus в области трибологии поверхностей и интерфейсов. Магистерская программа проводится в четырех разных университетах, а именно в Университете Лидса (Великобритания), Университете Любляны (Словения), Университете Коимбры (Португалия) и Техническом университете Лулео (Швеция).