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

Подождите немного. Документ загружается.

[

22'

Рис виси изн с п ния

Функции изменения оро ашивания и изно-

са н т х т т 1 тв енно

им эк ци ь три

периода.

1 период. Это период эксплуатации, в который

происходит п тка К из о, в

этот сть,

этого д бы ред е усл рас-

смотренные в гл. 4.

та ловий создано не будет зле трения вели-

чина и -

ше оч ), будет сформирована оптимальная шерохова-

тос

2 период нор-

мальной кспл ции, характеризующийся постоянством скорости

из ив ия, величина

которой зависит от вида изнашивания и

факторов

3 риод аварийного, недопустимого износа. В точке

2 узел трени достигает предел о тим вел ы износа и

его д ней я эксп та стим л

допус ной

упрочненного лоя,

котором во

ем сущест

во

пе

период

для

износа

(т

ть.

наш

.2. За мость оса от продолжительно ти роцесса тре

ск

ак

узла

ст

ны

трени

и изн

величины

соо

разбит

вр

ри

еме

од

сп

им

лу

ею

ата

ар

ер

очки

я мож

ет

2, и

быт

етств

на

начальной

их

озд

ри

ра

лж

бо

ны

рущ

ироваться

ь с

ся

ан

поверхно

ст

еле

ей.

нны

ак

шероховато

ве

ови

стн

я,

должна фор оптимальная

оп

Если

ка 1''

ки

х ус

тигнет

ем

, то

ого

в у

зна дос предельно допуст м чения [U] рань

период

уа

та

то период установившегося износа,

ан

период

указанных выше.

. Пе

ша

величины

ни

ва

ьн

нед

мо

детали

ос

допус

опу

ой

Ве

кие

ич

чи

ин

на

ся

аль

тимой

луа

ция

а.

ром

ки

соединени

нагрузки

р.

предельно

во

из

ностью

ма

но

дк

же

динамичес

тн

т лимитировать

, зазо

сма

то

лщ

услови

и, проч

недопустимые

еж

ка

ия

р з

при

Износ сопряжения на различных периодах эксплуатации мо

жет быть представлен зависимостями:

U=U

ор в соединении;

Глава 4. Приработка т ущихся поверхностей

Процесс пр ования на поверх-

ности , когда

роисх ей пло-

ади .

<=[U];

U=U

+I *t +I *t <=[U]

0 t.п п t.э э

(3.1)

где U

- начальный заз

п,

t.э

- скорость изнашивания в период приработки и нормаль

ной эксплуатации соответственно;

, t

- длительность периода приработки и эксплуатации соот

ветственно.

Из представленной зависимости вытекает, что при заданно

допустимой величине износа [U] время работоспособного состоя

ния узла трения будет зависеть от:

- первоначального зазора в соединении;

- величины износа в период приработки и длительности пе

риода приработки;

- скорости изнашивания.

Чем меньше величина этих параметров, тем

более длителен

роцеп сс нормальной эксплуатации узла трения.

Первоначальный зазор в сопряжении зависит от выбранно

посадки и от скорости изнашивания малоизнашиваемой детали

восстанавливаемых узлах рения.

Весьма существенного повышения срока службы узла тре

ния можно достичь за счет реализации процесса приработки и со

кращения его длительности.

Наиболее широкие возможности по

увеличению срока служ

ы узб лов трения связаны со снижением скорости изнашивания.

иработки есть процесс формир

трения оптимальной (равновесной) шероховатости

одит постепенное увеличение упругой составляющп

щ контакта и уменьшение доли пластической составляющей

Следствием этого является минимизация интенсивности изнаши

анияв в конце периода приработка.

Предварительное упрочнение поверхностного слоя пласти-

ческой деформацией способствует

диффузии кислорода воздуха в

металл с образованием оксидов железа, что реализует процес

о ительного изнашивания, протекающего с малой интенсивно

стью.

Для формирования оптимальной шероховатости в процесс

приработки необходимо обе

кисл -

спечить определенные условия.

, так и нагрузки.

ачение контурного давления), качество

при

е прир

ного давления, то для его по

Существенное влияние на протекание процесса приработк

оказывают такие факторы, как нагрузка и скорость скольжения.

"Золотое" правило процесса приработки - постепенность

увеличения как скорости

Если увеличение давления не превышает некоторого значе

ния

с.кр

(критическое зн

рабатываемой поверхности улучшается.

Так как в процесс аботки происходит снижение контур-

ддержания в пределах

с.кр

необхо-

дим нагрузку на в

ред ксимальн

чен

Продолжительность и оптимальные р ри от

ред :

1. Устанавливают

ил

о постоянно увеличивать внешнюю еличину, оп-

ого зна-еляемую функцией N(t), до достижения ею ма

ия.

ежимы п раб ки оп-

еляются в следующей последовательности

начальную нагрузку приработки N

расче-

вия обеспечения упругого кон-том и экспериментально из усло

такт .

2. Находят начальную продолжительность приработки t при

нагрузке N

из зависимости

()

⎛⎞

=⋅−−

⎜⎟

⎝⎠

(4.1)

где

ности;

которого при-

ним

пеней приработки n с нагруз-

кой N

для каждой ступени с порядковым номером ступени i.

·Ψ

i-1

;

(4.2)

tн

- параметр шероховатости более грубой поверх

- начальная скорость изнашивания при н

tн

агрузке N

(опреде

ляется экспериментально);

Ψ - коэффициент увеличения нагрузки, значения

аются в пределах 1,1...1,3.

3. Устанавливается число сту

max

nlg ,

Nlg

⎛⎞

=⋅

⎜⎟

⎝

(4.3)

нагрузка приработки, составляющая 50%

рузки.

⎠

где N

max

- максимальная

эксплуатационной наг

4. Определяется общая продолжительность процесса при-

работки

()

12Rz

⎛

−−

⎜

Jtн lg N

max

Tlg.

⎟

⎞

⎛⎞

⎝⎠

=⋅⋅

⎜⎟

⎝⎠

(4.4)

определяется из зависимости

N(t)=N

+(N

max

-N

)(t/T)

1/3

В достигается минимальное значение

анных условий, что ведет к снижению

тепл контакте

ри у симости:

Функция роста нагрузки

. (4.5)

процессе приработки

коэф задфициента трения для

овыделения при трении. Средняя температура (К) в

становившемся режиме трения определяется из завип

()

11 22

min

f р V

;

AK K

λλ

⋅

⋅+⋅

(4.6)

где p - удельное давление на контакте, МПа

V - скорость скольжения, м/с;

а, м

;

- номинальная площадь контакт

- коэффициенты теплопроводности контактирующих тел

Вт/м ·К;

()

;

2,1

⋅

5,0

a2,1

2,1

⋅

(4.7)

n - пе

Д енсификации а при отки применяют ме-

таллоплакирующие смазочные материал масла с добавками

п ных ПАВ), бств че-

н бо кого к истоты тки.

Н та до % мож зо-

тилен.

При отсутствии условий для реализации проце -

ки

узлов в процессе эксплуатации необходимо созда -

более ответствен иальные обкаточ-

ные стенды, основанные на принципе замкнутого силового конту-

ра на создан х стендов окупаются за счет сущест-

венно еличения ср у у трения и

хо держание и а п н ст и

коэффициент теплопередачи, Вт/м

·K;

риметр теплоотдающей поверхности, м.

ля инт процесс раб

ы и

оверхностно-актив веществ ( что спосо ует полу

ию шероховатости лее высо ласса ч обрабо

апример, в качестве кой присадки 10...18 ет исполь

аться полиэ

сса приработ

вать для наи

ных, дорогостоящих узлов спец

. Затраты

го ув

ие таки

ока сл

х в р

жбы

ботос

злов

особ

сокращения

ояни

рас-

дов на под ом со .

Глава дбо л о н

Узлы тре боб нн ж о е н пр

ния, в которых реализуется си р по п ки тя

кре ) од р

матер ло я в ия оя х

мо руководствоваться следую рекоменда ями

- в нее трение, опреде-

ляемое

5. По р материалов д я узл в тре ия

ния о ще о мо но п дразд лить а со яже-

ла т ения коя ( осад с на гом,

пежные соединения

При подборе

и п вижные соп яжения.

иа в дл

щим

узло трен

ци

пок

необ оди-

узле трения должно реализовываться внеш

условием:

⎞

125,0

⎟

⎠

⎜

⎝

⎛

−

∆

⋅

≤

(5.1)

о тела, МПа;

шероховатости;

где

актеристики (табл. 5.1);

где нее твердог HB - твердость по Бринеллю ме

∆ тика- комплексная характерис

τ τ

+β ·HB,

, β - фрикционные хар

p - контурное давление, МПа, определяемое из зависимости

;

⋅

∆

= (5.2)

()

;

Ek ⋅−

∆

упицы, м;

ния поверхностей при разборке со-

й поверхности должна со-

-нат нии, м;

гд

яг в соедине

d - диаметр вала, м;

-наруж й диаметр ст

ны

- для предотвращения заеда

единения шероховатость более твердо

ответствовать условию

,7,2

⋅⋅⋅=∆

)

где

θ=(1-µ )/

µ - эффициент Пуассона

ь упру

- гать

гопластических деформац к

(5.3

избе

ко ;

E - модул гости, МПа;

контурных давлений,

ий в плас

соответствующих переходу упру-

тичес ие:

ать возм

-2

·HB θ

; (5.4)

в о ть с ва ат ов х т

полное схва вание

l-C e-C ;

е с тыв

Al-Fe, Fe-Ti, Al-Ni, Zn-Al, Cu-Ag;

х хв ни

-А

бли

кц ые тер ки иал

Материал

МПа β

HB, МПа

,5 ·∆

- учиты жнос хваты ния м ериал в пара рения:

ты

частично

u, F

хва

u, Pb-Cu, Al-Ag

ание

не проис

Fe-Pb, Fe

одит с атыва

Та

ов

ца 5.1

Фри ионн харак исти матер

Сталь 40Х 184 0,055 3410

Сталь 45 2700 204 0,044

Сталь45 (закалка 3240 ) 130 0,072

Б ЖЗМц1,5 20 0,1 1200 рА10

Медь 17 0,08 850

Алюминий 15 0,116 600

Капролон 2 0,06 130

Фторопласт-4 3,4 0,017 30

Для подвижных соединений к материалам пар трения

предъявляются следующие требования:

- стойкость к задирам;

- хорошая прирабатываемость;

- минимальный коэффициент трения;

; - высокая износостойкость

- недефицитность.

Табл

ания

ица 5.2

Тр

и е е и ико-м е свойства кцио х

Мате Е,

МПа

бот хнич

м/с

ески

МН/(

физ

)

еханически

НВ,

МПа

антифри

нны материалов

римеч

риал

МП

v],

м ·с

МПа

Баббиты

ГОСТ 1320-

Б-16

Б-83

0,35 ·

,48 ·

0,4 ·1

БН

5-1

5-50

10-

0,0

320

300

280

0 10

Дл

но

я рабо

й или

в паре

C>50

ты

по

в усл

лужидк

детал

овиях

остно

ью тв

жидкост-

й смазки

ердостью

Бр

ГО

Бр

онзы

СТ 6

05Ц5

010Ф

13-7

С5

0,9 ·1

,75 ·

ко з

ф е

-0,

0,0

0080, 15

600

600-900

100

ля рабо

стной

рикцион

ты

сма

ны

в усл

ки.

свой

овиях

Хорош

ства

полужид-

ие анти-

ГО

Бр

СТ 4

А4Ж

А10

А9М

93-7

4Л

Ж4Н

Бр ц2Л

,12 ·

,15 ·

1,2 ·1

В р

вы ру

ро ж

та ос H

4Л

-0,

0,0

012

06-

0,0

980

400-1600

00-1000

400

600

300

услови

соких

стях с

лью тве

ях г

наг

коль

рд

анич

зках

ения

тью

ной см

и ни

в па

RC>

азки при

зких ско-

ре с де-

ГО

Бр

СТ 1

КЗМ

817

ц-1 3

,12 ·

И я

м л о

из п хн

5-78

15 0,0

900 1 10

500

спользу

атериал

ношенн

етс

ой

как

я в

овер

напл

сста

ост

авочный

новления

По

Фт

ГОС

лим

ороп

еры

ласт

1007-

Капрон ТУ

6-06-309-70

Капролон В

5- 5

0,1

0,15

500-600

1500

2000-300

Х зн т

ча р но

зи ы б

ки ч т

со ал

чи а и

-4

ТУ

0-74 6-0 211-9

1,0

,03-

,11-

0,1

30-60

80-120

140-150

24,0

орошая

стично

вной с

й клас

пряжен

стоты

выше)

м п

ред

ной

обр

осос

оник

. Нео

исто

дет

ботк

ойко

вен

ход

ы о

и (

пов

сть при

ии абра-

им высо-

бработки

8 класс

ерхности

Те

ГО

(бе

(со

кст Б

СТ

з с

с.

0,2-0,3

05-0,1

(0,02-0,1) ·1

В ра ы с

но ал . с

зы д

мазоч-

о сма-

без

м.) и

бот

а (с

ой

услови

го мат

ванием

ях

ери

во

280

олит

5-78

.м.)

м.)

В подвижных соединениях реализуются как прямы так и

обр

ью тре ет и больш рдость ной

больш ерхностью имее

ее из й являе мая п

Менее тверд должно влива

ионных материалов.

При невозможности исполь вания в узл ния смазоч-

териала едоста его ко

имо использовать антифрикционные материа

икци ктерис

β.

к пр те облад

ми свойст дефо в

нергии на трение, что ведет к тенсивном

ерхностных слоев. Разогрев поверхностных с их

азмягчение, что ведет к росту силы трения нию

ности изн ом мате

пласт-4) и

иде покры

елей.

Триботехнич зико ческ

широко и нти онных

в табл.

Из металлических антифрикционных материалов наи-

большее распространение в подшипниках скольжения получили

баббиты и бронзы.

Баббиты используют в подшипниках скольжения, рабо-

тающих в ре

трения, работающих больш х окружных ско-

ысоких нагрузках, исполь ронзы.

рдость , контактир бронзовыми вклады-

должна быть не ниже HRC 5

Глава 6. Виды и я

6.1. Характеристики нагру а трения

Основным фактором, опре

трен яетс ь

ры, рассм .

важней шн

контакте и скорос я

е,

атные пары трения. В прямой паре деталь с большей по-

верхност ния име ую тве . В обрат паре

т меньшую твер-

ара трения.

ться из антифрик-

е тре

деталь с

Бол

ей пов трения

дость. носостойко

ое тело

тся пря

изгота

зо

ного ма или при н точном личестве необхо-

лы с низкими зна-д

чениями фр

Но, ка

онных хара тик

остны

авило, такие ма

вами и при их

риалы

рмации

ают низкими проч-

озрастают потери

у нагреванию по-

лоев вызывает

э ин

р и увеличе ин-

риалы (например,

тий или наполни-

тенсив ашивания. Поэт у такие

фторо спользуют

в в тонких

еские и фи

х а

-механи ие свойства наи-

материалов при-более

ведены

спользуемы

.2.

фрикци

жиме жидкостной смазки.

узлах при не и

ростях и в зуют б

Тве валов ующих с

шами, 0.

знашивани

женности узл

деляющим срок службы узла

я. ия, явл

Факто

я интенсивност

вли ее

изнашивани

яющие на

ших вне

величину,

отрены в гл. 3

Одними из их факторо являются контурное

трущихся поверхно-давление на

стей.

ть смещени

В дальнейшем, рассматривая способы

стойкости при различных видах изнашиван

ваться -

уде а й-

твием которых в паре трения ся упругий или упруго-

, к высоки – когда реализуется

ции раз в контакта являются

щен

повышения износо-

ия, будут использо-

термины "низкая" и "высокая" нагрузки, "малые" и "боль

шие" скорости скольжения.

К низким нагрузкам б м относить н грузки, под возде

с реализует

пластический контакт м нагрузкам

пластический

контакт

Условиями реализа личных видо

следующие неравенства:

Ненасы ный упругий контакт (ННУК)

254

,H.⋅

плас кт

∆

−−

Ненасыщен

HBp

−

⋅ ⋅<

Насыщенный пластический нтакт (НПК)

∆θ

−

⋅ ⋅< (6.1)

Упруго тический конта (УПК)

254

⋅ ⋅

. (6.2)

54,⋅ 145,

∆

<⋅

ный пластический контакт (ННПК)

542

14 5,

∆

⋅ 0 06,HB< ⋅

. (6.3)

ко

HB32,0pHB06,0

< ,

рное давление, М

(6.4)

где

p - конту Па;

∆

- комплексная характер ховатости для более

твердого из контактирующих

истика шеро

тел (таб.4.2, 4.3);

−

постоянная

-1

;

Е – модуль упругости менее о тел

HB – твердость менее твердого тела, МП

Величина контурного давления

для

ет быть найдена из сле вис

подшипник каче

- упругая , МПа

твердог а, МПа;

а.

p различных соедине-

имостей. ний мож дующих за

овыйШарик ния:

0578

⎝⎠

⎛⎞

⎜⎟

⋅

. (6.5)

Роликовый

подшипник качения:

0 564

⎛

⎜⎟

⋅⋅

⎝⎠

⎞

е N - нагрузки, МН;

, (6.6)

гд

θθ

=+;

− - упругие постоянн ктиру

ус шара, цилиндра,

а контакта вдоль продольной оси

ющих тел, МПа

-1

; ые конта

r – ради

l – длин

м;

цилиндра, м.

Посадки с натягом

⋅

∆

;

1C ⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

1−

, (6.7)

∆

где

- величина натяга, м;

d – диаметр вала, м.

; ой детали, м. d

– диаметр ступицы насаженн

Плоские поверхности:

42,0

⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

p , (6.8)

где

p - номинал

5,1

ьное давлени

поверхности, мкм

мкм

е, МПа;

, R

– высота и радиус волны волнистой

(табл. 6.1);

- коэффициенты (табл. 6.2).

Таблица 6.1

Ориентировочные значения параметров волнистости

Метод

обработки

мкм

Круглое шлифование 20 … 160 1,25 … 0,16 0,8 … 3

Плоское шлифование 5,0 … 0,16 1,2 … 12 25 … 90

Растачивание 5,0 … 0,32 2 … 3,5 25 … 100

Полирование 0,63 … 0,08 0,3 … 1,5 20 … 160