Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин. Учебник. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 6.2

Значения коэффициентов К и

Bmax

Деформа-

ция

выс

Коэф-

фици-

0,1 0,2 0,4 0,8

тупов ент

1,6 ,23

50 К

1,05

0,6

1,1

0,7

1,2

0,85

1,35

1,15

1,55

1,5

2,1

2,3

100 К

1,1 1,17 1,28 1,43 1,75 2,6

0,65 0,8 1,0 1,3 1,65 2,0

Пластиче-

ская

200 К

1,13

0,7

1,2

0,85

1,35

1,1

1,55

1,5

2,1

2,35

3,5

2,0

Упругая - К

1,05

0,65

1,06

0,8

1,14

1,05

1,25

1,4

1,5

1,95

2,1

2,4

Шлицевое соединение (зубчатые муфты):

75,0p

⋅

; (6.9)

где

- угол перекоса соединяемых валов;

-(8.12).

Критер остей

еровностей, .

Н – высота контакта зубьев, м;

– длина сопряжения, м.

Зубчатые зацепления:

Для зубчатых зацеплений контурные давления можно оп-

еделять по зависимостям (8.10)р

ии «больших» и «малых» скор

Критерием больших скоростей является соотношение, м/с:

V > 4 ·a/r;

критерием малых скоростей - соотношение

V < 4a/25r,

где a - коэффициент температуропроводности, м

/с;

а=0,11*10

- 4

- для стали;

а=1,15*10

- 4

- для меди;

а=0,6*10

- 4

- для бронзы;

r - радиус микрон м

рие

Таблица 6.3

О нтировочные значения малых и больших скоростей для пар

трения сталь-бронза, сталь-сталь

Способ обработки

Точение, шлифование Полирование

Шероховатость R

, мкм

Пара

тре-

ния

Скорость,

м/с

1,25…2,5 0,63…,25 0,32…0,63 0,32…0,63 0,16…0,32 0,08…0,16

Малая

0,5 0,27 0,18 0,04 0,02 0,015

Сталь-

бронза

Большая

6,8

4,4

1,0

0,5

0,36

Малая

0,09

0,05

0,033

0,007

0,004

0,003

Сталь-сталь

Большая

2,2

1,25

0,8

0,18

0,09

0,07

6.2. Адгезионное изнашивание

Характерно для высоконагруженных сопряжений при раз-

рушении смазочного слоя и сопровождается схватыванием тру-

ния 2,5 ·10

-3

... 0,5

м/с

схв

ен

случае

н е (

- сульфидирование;

- вве держащих

S, Cl, P.

щихся поверхностей. При скоростях скольже

, высоких контактных нагрузках и вибрациях наблюдается

атывание I рода, сопровождающееся образованием на по-

верхностях трения углублений и наростов со значительным из-

м ением шероховатости. При скоростях 1...5 м/с и малых на-

грузках развивается процесс схватывания II рода. В этом

поверхность становится грубошероховатой с отчетливыми сле-

да и течения и размазывания материала.

Для предотвращения схватывания применяют:

- поверхностное пластическое деформирова и ППД);

- поверхностную закалку;

дение в смазочный материал присадок, со

6.3. Абразивное изнашивание

Возникает при давлении абразивных частиц (подвижных и

непод

износостойкость узла трения зависит от

соотн

износостойкость возрастает с ростом

тверд

ественно повышается при Н >=1,6H .

ьна разности твердостей трущихся тел

е и (табл. 4.4,

ч.II), и

изнашивание

з леродистых сталей);

сталей - сталь

х марок сталей);

миро тых ста-

лей);

- нитроцем условиях

интенси

вижно закрепленных) на материал под воздействием

внешних сил и характеризуется высокой интенсивностью изна-

шивания.

При абразивном изнашивании неподвижно закрепленными

абразивными частицами

ошения твердостей абразива H

и металла Н

Если Н

<(0,8...0,6)H

, то износ не зависит от разности твер-

достей абразива и металла

Если Н

=(0,8...1,5)H

ости металла.

Износостойкость сущ

м а

При наличии свободных абразивных частиц износостой-

кость И пропорционал

И=K ·(H

-H

Следовательно, для повышения износостойкости узлов

трения в условиях абразивного изнашивания необходимо приме-

нени сталей, подвергнутых упрочняющей технологи

ов (табл. 6.4). высокотвердых сплав

6.4. Окислительное

Протекает при нормальных и повышенных температурах

при трении без смазочного материала или недостаточном его

количестве в диапазоне скоростей скольжения 0,5...1 м/с.

Повышение

износостойкости достигается созданием по-

верхностей трения с высокой твердостью.

Способы повышения твердости:

- процессы ППД (для ни коуг

- цементация (для малоуглеродистых

20ХГС, сталь 40, сталь 45 и др.);

- азотирование (для нержавеющи

- хро вание (для средне- и высокоуглеродис

ентация (для углеродистых сталей в

вного изнашивания);

- электромеханическая обработка (для сталей с содержа-

нием углерода менее 0,7%);

- закалка ТВЧ (для сталей, содержащих углерода не менее

,6%);

- металлизаци при работе узла трения со см очным а-

ериалом)

Таблица

Износостой ая наплавка.

Марка Наплавленный

Тверд ть

HRC

я ( аз м

т .

6.4

ос Примечание

металл

ЭЛЕКТ ДЛЯ ЧНОЙ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ по Т 10051-75 РОДЫ РУ ГОС

У340П/Б

3Н-400У

Р-70

МГ-Н

АН/Л

ТКЗ-Н

-620

ЦС-1

ВСН-6

Э-10

Э-15

Э-30 ХМ

Э-65 Н3

Х7Г5С

0Х5В2Г

Э-300Х28Н4С4

175Б6Х6СТ

28...35

40...44

31...41

25...33

25...32

50...60

48...54

52...57

Напл вка д лей,

испытывающих кон-

тактные (ударн ) на-

грузк : оси, валы,

рельсовые крес вины

и др.

Наплавка деталей из

стал Г13Л (Гатфиль-

да)

пл вк дета

х интен-

сивные ударные

на-

вным

Наплавка деталей,

а-

Наплавка деталей,

испытывающих абра-

зивное изнашивание с

ударными нагрузками

Г3

а ета

Г5

Г2

ые

то

Х11

12 ИВТ

Э-95

Э-3

2СМ

На

испытывающи

а а лей,

грузки с абрази

изнашиванием.

Т-590

Э-320Х23С2ГТР

Э-320Х25С2ГР

55...62

57...63

подверженных абр

зивному изнашивани

НАПЛАВОЧНАЯ ПРОВОЛОКА по ГОСТ10543-82

-40Х3Г2МФ

-50ХФА

-40Х13

38...44

43...50

45...52

НВ(МПа)

-30

-40

-50

-8

-50

1600...2200

1800...2400

Наплавка деталей,

подверженных абра-

зивном изнашиванию:

2600...3400

оси, шпин

2000...270

ели, ко

опорные катки, рол

леса,

ики

-65Г

-30ХГСА

2300...3100

2200...3000

Продолжение табл. 6.4

Марка Наплавленный

металл

Твердость

НВ(МПа)

Примечание

-Х15Н60

-Х20Н80

2000...2200

Наплавка деталей, ра-

ботающих при высокой

температуре с интен-

сивным окислением

Проволока порошковая наплавочная по ГОСТ 26 4 101-8

ПП-Н -2

П-Н

-14СТ-Т-С-3,0

-Н

-19С

П-Н

50Х3СТ-Т-С-3,0

-Н

50...56HRC

НВ(МПа)

2400...2600

4600...5100

Наплавка деталей об-

щего назначения

-30Х5Г2СМ-Т(D)-C(У) ,5

ПП-

-30Х4Г2М-Т-С(Ф)-2,0

42...48HRC

ПП

Т-Т-С-3,0

3000...3400

ПП

-18Х1Г1М-Т-Ф-3,5

3200...3800

ПОРОШКОВЫЕ ЛЕНТЫ

-АН101

-АН102

-АН111

300Х25Н3С3

250Х20С3Р3

Никель-

50...55HRC

52...56HRC

Конуса и чаши засы

ных аппаратов доме

48...55HRC

п-

н-

ных печей, броневые

а-

чения

-АН126

Карбидхрома

20Х2Г2МТ

33...45HRC

плиты

Детали общего назн

Спеченные ленты по ГОСТ 22366-77

ЛС-100Х7Р1

54...58HRC

Детали, испытыва

ЛС-10Х14М3

ЛС-20Х10Г10Т

46...50HRC

38...42HRC

ю-

щие интенсивное абра-

гидропро-

цессов, крановые ко-

лёса

зивное изнашивание

Плунжеры

Порошки для наплавки ГОСТ 21448-75

ПГ-С27

400Х28Н2С2ВМ

ПГ-С1

300Х28Н4С4

ПГ-УС25

>53HRC

>51HRC

Для наплавки деталей,

работающих в услови-

ях абразивного изна-

шивания при темпера-

туре до 500°C.

Для наплавки деталей,

подвергающихся абра-

у (газоаб азив-

иванию

зивном

>55HRC

ному) изнаш

500Х38Н

Окончание табл.6.4

Марка Наплавленный

металл

Твердость

Примечание

Пр тки для наплавки ГОСТ21448 -75 у

-С27

450Х28Н2СВМ

52HRC

Для наплавки дета

лей, испытывающих

-С1

300Х28Н4С3

-С2

200Х17Н2

-В3К

50HRC

44HRC

40HRC

вание с умеренным

ударами при темпе

ратуре до 500°C.

То же при нормаль

ной температуре

То же со значитель

ными ударными на

грузками

Для наплавки дета

лей, испытывающих

100Х29К63В5

абразивное изнаши-

ание при нагреве до

750°С, воздействии

ударных нагрузок

агрессивных сред

6.5. Усталостное изн

ых очагов разруше-

ния (питтинг) и в отделении микрообъемов верхности при тре-

нии скольжения за счет усталости поверхностных слоев.

вает

удель p связанные соотношением из

теори

σ=idem,

где id

нагрузки ведет к сни-

жению

разрушение поверхности.

шени

нашивания достигается снижением удельной нагрузки на контак-

те, выбором материала с повышенным сопротивлением устало-

ашивание

Проявляется при качении в виде местн

по

На усталостную прочность

σ, характеризующуюся количе-

ством циклов нагружения, существенное влияние оказы

ная нагрузка на контакте ,

и подобия

em – условие подобия модели и натуры.

То есть незначительное повышение

количества циклов нагружения, при котором происходит

Повы е износостойкости в условиях усталостного из-

сти, повышением класса чистоты обработки, применением жид-

ких смазочных материалов с высоким классом чистоты.

6.6. Фреттинг-коррозия

Этот вид изнашивания проявляется в соединениях (под-

вижных и неподвижных) при колебаниях контактирующих по-

верхностей с малыми амплитуда

тенсивное преде

0,1...0 я

талях к

подв

корро

са фрет-

тинг-коррозии возможно путем:

а слоя меди,

6.7. Избирательный перенос

щий-

ся в формировании при трении на трущихся поверхностях так

называемой сервовитной пленки. Сервовитная пленка, как пра-

ми 0,025...2,5 мм. Наиболее ин-

изнашивание соответствует амплитудам в лах

,15 мм. Распространен на посадочных поверхност х полу

муфт, зубчатых колес, подшипников качения, в де риво-

шипно-шатунных механизмов.

На интенсивность процесса изнашивания существенное

влияние оказывает количество циклов нагружения.

Характерным признаком процесса фреттинг-коррозии в

ижных соединениях является наличие темных полос по гра-

ницам сопряжения. В соединениях с натягом в месте контакта

появляются продукты окисления от светло-

красно-коричневого

до темно-коричневого цвета.

Повреждения поверхностей вследствие фреттинг-коррозии

служат концентраторами напряжений и снижают предел вынос-

ливости. В случае усталостного разрушения на фреттинг-

зию как первопричину указывает характерный язычок ме-

талла.

Предотвратить или замедлить развитие процес

- нанесения на поверхность контакт

кадмия,

ПТФЭ (политетрофторэтилен);

- повышения твердости одной из деталей;

- увеличения натяга соединения;

- увеличения шероховатости поверхности, если устраняет-

ся проскальзывание;

- фосфатирования поверхности и покрытия ее парафином;

- покрытия поверхности свинцовыми белилами или их сме-

сью с MoS

;

- смазывания контактирующих поверхностей маслами с

противоизносными присадками.

Избирательный перенос (ИП) - это процесс, заключаю

вило, формируется из бронзы или медьсодержащих химических

соединений и представляет обо очень активную едн

ку толщиной 1…2 мкм, свободную от окисных пленок. Сервовит-

ная п

с й м ую плен-

ленка покрывает трущиеся поверхности обоих контактируе-

мых тел (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Избирательный перенос:

1 - металлополимерный слой; 2 - сервовитная пленка меди; 3 - сталь

Одновременно с формированием сервовитной пленки об-

азуются по пары

трения, п деляется

свобод

щие порошки или химические соединения.

орошки вводятся в количестве 10% от объема. А использова-

ие в качестве чивает

пары ими харак-

ерист

р лимеры трения, дополнительно разделяющие

оверхностно-активные вещества (ПАВ), вы

ный водород, восстанавливающий окисные пленки на

медном сплаве и стали. Это положительные факторы, стабили-

зирующие эффект безизносности .

Но при повышении температуры более 65°С интенсифици-

руется выделение водорода и насыщения им поверхности стали

Поверхность стали в виде порошка переходит на поверхность

бронзы. Режим избирательного переноса переходит в режим во-

дородного изнашивания.

Наибольшая вероятность реализации ИП в парах трения

сталь-бронза при наличии смазочного материала с ПАВ (напри-

мер, ЦИАТИМ-201, ЛКС-металлургическая, АМ-10 и др или

сталь-сталь с использованием смазочных материалов, вклю-

чающих

медьсодержа

н присадки до 3% серно-кислой меди обеспе

сталь-сталь с такими же триботехническработу

т иками, как и пары трения сталь-бронза.

Наиболее стабилен процесс ИП с циклическим знакопере-

менным изменением направления смещения контактирующих

поверхностей

- со скоростью скольжения в пределах

max

−

ск

υυ

м/с

(

max

- максимальная велич

и й в пределах

а б

смазочными материалами, содержащими ПАВ (динатрие-

коэфф ния и яется

рименение специальных материалов, получивших название

аз

Действие смазочного матери

приводящее к снижению трения и ско

трение

ина скорости скольжения, огра-

з го материала); ниченна температурными свойствами сма очно

- меющих шероховатость более твердо детали

0 …0.63 Ra;

- р ботающих при удельных нагрузках олее 20 МПа;

- со

вая соль этилдиаминтетрауксусной кислоты, олеиновая ки-

слота, сульфополиамидные производные) в количестве

0.5…3% от массы смазочного материала.

Глава 7. Смазка и смазочные материалы

7.1. Виды смазки

Наиболее эффективным средством снижения величины

ициента тре износа в узлах трения машин явл

“См очные материалы”.

При введении смазочного материала между трущимися

поверхностями реализуются различные механизмы взаимодей-

ствия, т определяемые свойс вами смазочного материала, свой-

ствами трущихся поверхностей, кинематическими и силовыми

условиями на контакте.

ала на поверхности трения,

рости изнашивания обозна-

чается термином “смазка”.

Различают два вида:

- жидкостная смазка;

- граничная смазка.

Синонимами этих терминов являются жидкостное

и граничное трение.

При одновременном возникновении между трущимися по-

верхностями жидкостной смазки и граничной

смазки действие

смазочного материала определяют термином “смешанная смаз-

ка”.

Жидкостная смазка имеет несколько режимов:

- гидродинамический;

- гидростатический,

- эластогидродинамический.

При обозначении режимов жидкостной смазки допускается

опуск

зка, эластогидродинамическая смазка.

ать термин “жидкостная”, т.е. гидродинамическая смазка,

гидростатическая сма

Внешне различие режимов смазки может определяться

толщиной пленки смазочного материала, разделяющегося тру-

щиеся поверхности. С этой целью введен так называемый ко-

эффициент толщины пленки

аа

где

- толщина пленки смазочного материала,

аа

RR - шероховатости поверхностей.

При

1≤

- наиболее вероятна граничная смазка;

5≤

- смешанная смазка;

101 ≤≤

- эластогидродинамическая смазка;

1005 ≤≤

- гидродинамическая и гидростатическая

мазка.

Сравнительные зочного материала

ри ра

толщины пленок сма

п зличных видах смазки приведены на рис7.1.

-8

-7

-6

-5

-4

-3 М10 -9

шероховатость

доп

ски

ГД - пленк

ЭГД - пленка

МЭГД - пленка

слой окислов

предельный слой смазочного материала

диаметр молек

лы окисла

100