Классификация видов изнашивания

Изнашивание – это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и его остаточной деформации. Износη является основной характеристикой изнашивания и измеряется в направлении перпендикулярном поверхности трения.

Скорость изнашиванияξэто отношение величины износа η ко времени t, в течение которого он возник

ξ = dη/dt. (3.1)

Интенсивность изнашивания I это отношение величины износа η к пути S, на ко­тором происходило изнашивание, или к объему выполненной работы

I = dη/dS . (3.2)

Износостойкостьвеличина обратная скорости или интенсивности изнашивания 1/ ξ; 1/ I. Износостойкость характеризует свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию.

Кривые износа простейших сопряжений показаны на рис. 3.1.

На рис. 3.1, а приведена классическая диаграмма износа. Она соответствует процессу износа простейших, от­дельно взятых элементов машин, но далеко не точно описы­вает явления, происходящие в сложной и ремонтируемой си­стеме. Износ имеет три периода: / – приработки, // – нормального износа и /// – катастрофического износа, связанного с уменьшением твердости в глубине материала и увеличением вибрации при увеличении зазоров в сопряжении.

На рис. 3.1 б,в,г приведены кривые износа при различных материалах трущихся пар и условиях трения. На рис.3.1 д дана кривая износа вала при замене вкладыша подшипника скольжения. Видно, что появилась вторая зона приработки / после смены вкладыша.

Все виды изнашивания можно разделить на механические, как результат механического воздействия, и коррозионно-механические, как результат механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой. Классификация видов изнашивания приведена на рис. 3.2.

Абразивное изнашивание под действием режущего или царапающего действия твердых тел или частиц (грязь, песок, стружка и опилки). Характерно для деревообрабатывающего оборудования (формообразующие элементы: столы, направляющие, каретки, вальцы и т.д.). В древесине содержится примерно 1% твёрдых кремниевых соединении. Большое количество примесей появляется в смазке во время работы машины.

Гидроабразивное изнашивание – это изнашивание в результате воздействия твердых тел и частиц, увлекаемых потоком жидкости (масла). Подвержены такому изнашиванию гидросистемы станков.

Газоабразивное изнашивание – то же что и гидроабразивное изнашивание, но протекающее в воздушных трубопроводах. Подвержены стружкоотсасывающие установки.

Усталостное изнашивание – изнашивание поверхности трения в результате повторного деформирования микрообъемов материалов, приводящего к возникновению трещин и отделению частиц.

Усталостное изнашивание характерно для узлов трения защищенных от попадания абразивных частиц, не подверженных коррозии и схватыванию, в частности для таких узлов трения, как зацепление закрытых зубчатых передач, подшипники качения и др. При качении или скольжении тела А (рис.3.3) по поверхности тела Б возникает лобовой валик 1 деформируемого материала. В зоне лобового валика материал сжат, а за ним растянут. Многократные повторения сжатия и растяжения микрообъемов тела приводят к образованию трещин, отделению частиц металла (отслаивание) или образованию ямок на поверхности (выкрашивание). Такой вид изнашивания называютосповидным изнашиванием, контактной усталостью и питтингом.

Эрозионное изнашивание под действием потока жидкости (газа) Характерно для деталей насосов, распределителей высокого давления гидропрессов.

Кавитационное изнашивание – изнашивание при относительном движении твердого тела в жидкости. Пузырьки газа и пара, образовавшиеся в потоке жидкости, в области высокого давления лопаются (конденсируются) и происходит гидравлический удар по поверхности, если пузырек был на поверхности. Наблюдается в гидронасосах, трубопроводах и т.д.

Малекулярно-механическое изнашивание (при заедании) имеет место при одновременном механическом воздействии и воздействии молекулярных или атомарных сил. Например, изнашивание при заедании, когда имеет место схватывание, глубинное вырывание материала, перенос его с одной поверхности трения на другую.

Имеет место при малых скоростях трения и больших удельных давлениях, превышающих предел текучести при отсутствии смазки. А так же при больших скоростях трения, больших удельных давлениях, высоких температурах в граничных слоях, вызывающих состояние термической пластичности. Поверхности свариваются в некоторых местах.

Корозионно-механическое изнашивание происходит при трении материала, вступившего в химическое взаимодействие со средой. Встречаются следующие виды такого изнашивания:

Окислительное изнашивание – когда на поверхностях трения имеются окисные пленки. Подвержены все элементы машин.

Изнашивание при фреттинг-коррозии происходит при относительных колебательных перемещениях контактирующих поверхностей в результате вибрации. Протекают процессы схватывания, абразивного разрушения, усталостно-коррозионные явления, например, в направляющих качения.