Процесс изнашивания деталей

Лекция 3

Процесс изнашивания поверхностей деталей любой техники, в частности автомобилей, подразделяются на три периода, согласно рисунку 2.4.

На рисунке 2.4 символами показаны: I — период приработки (I_а — начальная приработка, I_б — окончательная приработка); II — период стабильного или нормального изнашивания (II_а — с замедленной скоростью, II_б — с увеличенной скоростью); III — период предельного изнашивания (III_а — ускоренного изнашивания до критического износа, III_б — изнашивание после критического износа); — угол, характеризующий наклон касательной к графику, характеризующий темп изнашивания; И_К — износ в конце приработки; И_кр — критический износ.

Рисунок 2.4 — Диаграмма изнашивания деталей автомобилей

Приработка — это процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Уменьшение приработочных износов достигается работой деталей в облегченных скоростных и нагрузочных режимах, применением специальных масел и усиленной очисткой их от продуктов износа. Для большинства конструктивных элементов современных автомобилей полная приработка по пробегу автомобиля составляет 3–3,5% от их ресурса до КР или списания.

Период установившегося изнашивания (II период) характеризуется постоянной интенсивностью v_и = const при постоянном угле наклона a прямой на графике. В этот период происходит срабатывание и восстановление примерно стабильных по величине микронеровностей поверхностей и постепенное накопление макронеровностей — изменение размеров и формы деталей.

Этот период называют еще эксплуатационным или рабочим периодом. Период по пробегу составляет до 95% от ресурса конструктивных элементов автомобиля до КР или списания.

Износ увеличивает зазоры в сопряжениях деталей, что приводит к ухудшению условий смазывания и повышению динамических, ударных нагрузок, разрушаются специально обработанные износостойкие поверхностные слои. Интенсивность изнашивания повышается — наступает период аварийного изнашивания (участок III). Чтобы не допустить полного разрушения детали и его сопряжения, предельный износ И_max, соответствующий предельному состоянию детали, назначают на начало этого периода.

Эксплуатация изделия в этот период крайне нежелательна в силу не только резкого возрастания изнашивания поверхностей деталей, но и по соображениям потери эффективности работы, безопасности и экологичности. Пример — предельное состояние автомобильного двигателя. Резко увеличивается расход топлива и особенно моторного масла — эксплуатация неэффективна. Резко увеличивается токсичность отработавших газов — эксплуатация небезопасна с экологической точки зрения. К тому же в любое время из-за низкого давления в смазочной системе может произойти "заклинивание" двигателя. После так называемого критического износа эксплуатация агрегата, в который входит данная деталь, должна быть прекращена.

Интенсивность изнашивания, являющаяся отношением величины износа к объему выполненной работы или наработке, на которой происходило изнашивание детали, зависит от различных факторов.

На работоспособность подвижных сопряжений решающее влияние оказывают зазоры между деталями, которые, как отмечалось выше, увеличиваются в процессе работы вследствие изнашивания деталей. Как правило, в сопряжение входят детали различной стоимости и сложности, и с различной интенсивностью изнашивания. В автомобилях такими сопряжениями являются: коленчатый вал и подшипники; цилиндры и поршневые кольца двигателя; тормозной барабан и накладки тормозных колодок и т.д. Для обеспечения наибольшей эффективности эксплуатации и в целях снижения общих затрат на проведение ремонтных операций, детали, позволяющие заменить их с наименьшими затратами, проектируют и изготавливают из материалов, обеспечивающих более высокую интенсивность изнашивания по сравнению с базовыми деталями и имеющими более низкую стоимость.

Схема изменения зазора S в течение пробега L_p автомобиля до предельного износа И_max деталей сопряжения представлена на рисунке 2.5.

Основные закономерности изменения зазора в сопряжении деталей следующие.

Изнашивание деталей А и Б в период I и II увеличивает зазор от номинального S_н, полученного при сборке, до приработочного S_п и предельного S_пр, соответствующего предельному износу И_Б быстроизнашивающейся детали Б.

Интенсивность изнашивания деталей сопряжения, как правило, различна (b>a), поэтому быстроизнашиваемую деталь Б сопряжения меняют на запасную часть Б¢, стремясь восстановить зазор до примерно номинального S_н ¢.

При значительном износе детали А на пробеге автомобиля до замены детали Б для восстановления зазора S_н ¢ целесообразно установить запасную часть Б¢ не с номинальным, а ремонтным размером; при этом, если это деталь тела типа “вал” (поршень, поршневое кольцо), размер должен быть больше номинального, а если типа “отверстие” (шатунные и коренные вкладыши) – меньше номинального.

Периоды процесса изнашивания после восстановления зазора повторяются — I¢, II¢ — до предельного износа И_А ^max детали. Однако вследствие накопления повреждений не замененной детали А интенсивность изнашивания может несколько возрастать (a¢>a;b¢<b).

Наработка до замены запасной части Б¢, как правило, меньше ресурса детали Б из-за возрастания интенсивности изнашивания.

Дата добавления: 2014-01-14