pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 68
Текст из файла (страница 68)
В результате внешних воздействий возможно также изменение свойств поверхностного слоя. Специфические процессы протекают при контакте двух сопряженных поверхностей, что наиболее характерно для механизмов и элементов станков. В этом случае в подвижных соединениях возникают такие процессы изнашивания, как истирание поверхности, усталость поверхностных слоев и ее пластическое деформирование (смятие). Для подвижных и неподвижных соединений может произойти изменение условий контакта, что приводит, как правило, к изменению Продолжение табл.
9.7 Результат процесса (вид повреждения) Разновидности процесса Объект Примеры Поверхность (поверхностные явления): Разъедание Коррозия, эрозия, кавитация, прогар, трещинообра- зование детали Налипание (адгезия, когезия, адсорбция, диффузия), нагар, облитерация (заращивание) Изменение параметров шероховатости, твердости, напряженного состояния Изнашивание (истирание), усталость поверхностных слоев, смятие, перенос мате- риала Нарост Изменение свойств поверхностного слоя Износ пары Изменение условий контакта Изменение площади контак- та, сплошности смазывания, коэффициента трения ции времени, являются основой для решения задач надежности. Они позволяют прогнозировать ход процесса старения, оценивать возможные его реализации и выявлять наиболее существенные факторы, влияющие на интенсивность процесса. Типичным примером таких зависимостей являются законы изнашивания материалов, которые на основе раскрытия физической картины взаимодействия поверхностей дают методы расчета интенсивности процесса изнашивания или износа в функции времени и позволяют оценить факторы, влияющие на ход процесса ~3, 11).
Для расчета надежности необходимо знать скорость протекания процесса повреждения у(1) или степень данного повреждения Ю(1) в функции времени. Такие зависимости могут быть получены на основе рассмотрения физики процесса или экспериментальным путем. Знание аналитического выражения для закона старения и рассмотрение его как функции случайных аргументов — основа при расчете на= дежности. В табл. 9.9 представлены типовые закономерности протекания процессов старения во времени. Они относятся к одностадийным процессам, когда в течение рассматриваемого периода времени не происходит изменение физико-химической картины процесса.
жесткости, коэффициента трения и других параметров сопряжения. Для того чтобы оценить запас надежности детали, необходимо численно определить степень ее повреждения. Существуют два основных метода оценки степени повреждения. При первом методе выбирают численные критерии для непосредственного измерения величины повреждения изделия, например, деформации, линейного или весового износа, глубины и размеров каверн при локальном разрушении поверхности и т. п. Однако во многих случаях„особенно при локальных видах повреждения, бывает трудно непосредственно оценить степень повреждения. В этом случае применяют второй метод, когда о повреждении судят по изменению выходных параметров или характеристик изделии. Например, при местных повреждениях тела детали или при возникновении пластических зон о степени повреждения судят по потере несущей способности (прочности); о локальных повреждениях золотника гидросистемы судят по падению давления и т.
и. Показатели, которые применяют для определения степени повреждения материала изделия, приведены в табл. 9.8. Законы старения, характеризующие изменение степени повреждения материала в функ- Коррозия станка при транспортировании (недопустимо). Кавитация в гидрона- сосах Наростообразование в режущем инструменте. Облитерация каналов гидросис- тем Изменение напряженного состояния прецизионных деталей станка Изнашивание направляющих, ходовых винтов, фрикционных муфт.
Усталость подшипников и направляющих качения Изменение параметров шероховатости и коэффициента трения в процессе приработки направляющих сколь- жения 9.8. Показатели степени повреждения материала изделия Метод оценки степени повреждения Повреждение по выходным параметрам или характеристикам изде- лия дифференциальныи интегральный Потеря несущей способ- ности детали Глубинное Поверхностное: Весовой износ.
Средний линейный износ. Объемный показатель коррозии полное локальное 9.9. Типовые закономерности протекания во времени процессов старения Процессы (по ухарактеристике) Процесс Стационарные: Изнашивание постоянные Изнашивание при пере- менных режимах псевдостацио- нарные Монотонные: Изнашивание при засорении поверхностей возрастаю- щие Ослабление сечения трещинами (фактическая площадь сечения). Суммарная деформация детали. Число дислокаций в опасном сечении Суммарная площадь повреждения. Число дефектов на единицу площади. Размеры наибольшего повреждения Размер трещин и их распределение. Эпюра- деформаций. Распределение дислокаций по объему детали Линейный износ поверхности.
Глубинный показатель коррозии. Изменение твердости по поверхности Законы распределения параметров, характеризующих отдельные повреждения. Плотность повреждения на отдельных участках поверх- ности Изменение нагрузок, закона перемещения ведомого звена, температуры, коэффициента трения, утечек, плотности, давления, вибраций Продолжение табл.
9.9 Процессы (по ухарактеристике) Л~ т(0= ~, Процесс убывающие Экстремальные: Коробление. Коррозия с максимумом с минимумом С запаздывани- ем О Знакоперемен- ные ~=~//я=Ар . (9.10) Для станков основной причиной потери работоспособности является износ. Изнашивание характерно для таких ответственных сопряжений станков, как направляющие скольжения, ходовые винты и гайки, кулачковые механизмы, фрикционные муфты и др.
В станках для большинства сопряжений можно применять следующую закономерность для линейного износа У и скорости изнашивания 7 материалов: Б=Ир И, 7=0/1=Ар о, (9.9) где Й вЂ” коэффициент износа; р — давление на поверхности трения, Па; и — скорость относительного скольжения, м/с; 1 — время работы Изнашивание в период приработки. Распад мар- тенсита Изнашивание инструмента. Коррозия. Ползучесть Усталость. Хрупкое раз- рушение Изменение механических характеристик сопряжения; т — коэффициент, т =1 для абразивного и усталостного видов изнашивания.
Применяют также показатель интенсивности изнашивания ~, определяемый как отношение износа 0 к пути трения я, который прошла одна пара сопряжения по отношению к другой за рассматриваемый промежуток времени: Интенсивность изнашивания является безразмерной величиной и связана со скоростью изнашивания соотношением 7=~о. Выражение (9.9) характеризует установившийся процесс изнашивания после окончания периода приработки. В период приработки, 9.10. Показатели изнашивания материалов тихоходных пар трения Смазочный материал Сочетание материалов па ы Первая деталь Номер пары Вторая деталь р„„, МПа 3,1 ° 10 3,1 ° 10 1,1 ° 10 2,3 ° 10 10 — 13 2,2. 10 3,3*10 4,6-10 1,9 10 29 ° 10 'з 5,3. 10 8,3. 10 52 10 ®~ 3 10 — !3 27 10 — ~з 36 10 2,6 10 9,5 ° 10 16 10 — )3 2,1-10 1,3 ° 10 1,6*10 5,5.
10 2' 10 — !3 3,6 ° 10 8,3 10 1,66 1,52 2,26 1,23 1 2,71 1,42 1,77 1,42 1,26 1,5 3,1 2,14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1,97 1,85 2,38 1,58 1,76 3,15 1,5 1,58 1,47 1,26 2,29 3,02 2,5 20 40 40 40 40 5 7,5 15 15 7,5 40 20 40 А А А А А А А А А А Б В В а — б б — г в — б* в — б а — г а — д г — д б — е б* — е б — ж а †а — б б — г когда происходит монотонное убывание ско- рости изнашивания, зависимость Ц1) может быть аппроксимирована либо параболой, либо кривой вида но использовать следующие источники информации для оценки коэффициента износа Й.
1. Иметь банк данных по скростям изнашивания аналогичных сопряжений у эксплуатируемых станков. Для этого необходимо проводить регулярные наблюдения и измерения в процессе эксплуатации и ремонта станков и обрабатывать полученную информацию по специальной программе. 2. Проводить сравнительные расчеты, определяя, во сколько раз повысится износостойкость данной пары по отношению к прототипу или при сравнении нескольких вариантов конструкции. 3.
Проводить нормирование скорости или интенсивности изнашивания„назначая определенный класс износостойкости, и ставить условие перед технологами и эксплуатационниками о необходимости подбора таких пар трения и создания таких условий эксплуатации, чтобы скорость их изнашивания находилась в установленных пределах. 4. Проводить испытание образцов сопряженных материалов, используя эти данные для расчета сопряжений. Для сопряжений, работающих в режиме граничной смазки при малых скоростях скольжения (до 0,1 м/с), когда температура на поверхности трения не влияет на процесс изнашивания, значения коэффициентов износа Й~ и Йз для сопряженных деталей приведены в табл.
9.10. В таблице указаны также показатель степени т 1см. формулу (9.9)) и критические значения давления р„р, при превышении которых закономерности изнашивания изменяются. Приведенные значения коэффициентов й и ~/=А(1 — е '), где А и а — коэффициенты, характеризующие соответственно износ за период приработки и интенсивность приработки. Период приработки стремятся свести к минимуму за счет точного изготовления сопряженных поверхностей и применения метода обкатки новых изделий (технологический прогон станка). При возрастании интенсивности изнашивания во времени, например, вследствие засорения поверхностей трения зависимость У(1) может иметь вид ~/= А(е"' — 1) .
Данный процесс изнашивания характеризует, как правило, недопустимые условия эксплуатации станка или неэффективные методы защиты от загрязнения ответственных сопряжений. Поэтому основной формулой для расчета на износ является зависимость (9.9). В ней выделены силовые и кинематические факторы (р,о), которые связаны с конструкцией станка, а коэффициент износа Й зависит от материалов и условий трения сопряженных поверхностей. Этот коэффициент, как правило, изменяется в широких пределах и проявляется как случайная величина. Теория изнашивания материалов в настоящее время позволяет лишь ориентировочно и то не для всех случаев, определить скорость изнашивания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
