Основнi напрямки пiдвищення зносостiйкостi деталей вузлiв тертя машин

До числа основних напрямкiв пiдвищення зносостiйкостi деталей вузлiв тертя машин вiдносять: оптимiзацiю конструктивних рiшень вузлiв тертя в процесi розробки i проектування машин, тобто, так званий, конструктивний фактор (напрямок); технологiчнi методи; експлуатацiйнi заходи.

Оптимiзацiя конструктивних вирiшень вузлiв тертя. Конструкцiя виробу визначає структуру виробництва i його технологiю, трудомiсткiсть i матерiаломiсткiсть виробу, тобто економiчнiсть виробу у виробництвi i експлуатацiї перш за все залежить вiд конструкцiї. Тому, конструктор разом із технологом в процесi розробки i проектування машини (виробу) в першу чергу повинен займатися вiдпрацюванням конструкцiї машини на технологiчнiсть.

Технологiчнiсть конструкцiї виробу - це сукупнiсть конструктивних i технологiчних вирiшень, якi забезпечують використання прогресивної технологiї i органiзацiї виробництва з найменшими затратами часу i матерiалiв, якi при заданих масштабах виробництва забезпечують найменшу собiвартiсть i високу якiсть виробу за умови використання машиною всiх її функцiй.

Мабуть першим серед конструкторiв, хто серйозно звернув увагу на зв'язок зносостiйкостi з конструкцiєю вузлiв тертя, був П.I.Орлов. В його праці "Смазка легких двигателей" (1937р.), що стала бiблiографiчною рiдкiстю, мiститься цiнний матерiал для конструкторiв по питаннях конструктивних форм пiдшипникiв, конструювання високозносостiйких опор ковзання, теорiї тертя кочення. Вона по сьогоднiшній день не втратила цінності як в частинi яскравих конструкторських прийомiв, що забезпечують шляхом рацiонального використання мастила в вузлах машин високу надiйнiсть деталей, що труться, так i в твердженнi, що в питаннях конструювання i особливо в технiцi змащування "дрiбниць", наприклад, витiкання масла з ущiльнювачiв, пiдвищених витрат при викидi масла з суфлерiв i тому подiбне, не повинно бути, так як це затримує створення нових машин i затруднює роботу обслуговуючого персоналу при експлуатації діючих. В наступних його трьох книжках по конструюванню машин приділяється багато уваги також резервам надiйностi i довговiчностi при конструюваннi машин, підкреслюється ведуча роль конструктора у вирiшеннi питань зносостійкості і довговiчностi машин.

В роботах М.М.Тененбаума, починаючи з 1966р., проводиться систематизацiя конструктивних способiв забезпечення високої зносостiйкостi машин. Всi відомі способи роздiленi на наступнi групи: виключення зовнiшнього тертя; покращення умов тертя; рiвностiйкiсть деталей, що зношуються; оптимiзацiя форм деталей; iндикатори зношування. М.М.Тененбаум в своїх роботах пiдкреслює, що розв'язок прикладних задач повинен базуватись на закономiрностях динамiки зношення деталей i впливу конструктивних параметрiв на їх зносостiйкiсть.

До конструктивних способів усунення пошкоджень i пiдвищення зносостiйкостi деталей машин Б.I.Костецький вiдніс наступні:

- вибір виду тертя в опорах;

- визначення форми i розмiрiв робочих поверхонь;

- розробка засобів по регулюванню температури;

- рацiональне поєднання матерiалiв складових елементiв вузла тертя;

- вибiр системи змащування;

- наявнiсть агрегатiв i устаткування для очищування повiтря i змащувального матеріалу, а також ущiльнень;

- забезпечення технологiчностi ремонту i замiни зношених деталей i вузлiв;

- розробка заходів по захисту вузлiв тертя вiд попадання абразиву та iнших забруднень;

- правильний вибiр матерiалу i методу змiцнення для пар тертя.

Основним принципом, як вказував в своїх працях Б.І.Костецький, який повинен бути в основi проектування i розрахунку форми i розмiрiв деталей пар тертя, є забезпечення в гарантованому дiапазонi швидкостей ковзання i навантажень режиму нормального (окисного) зношування. Для цього необхiдно керуватися вiдомими закономiрностями того або iншого виду зношення в залежностi вiд швидкостi ковзання i нормального тиску для вибраних матерiалiв i середовищ, а також даних про вплив розмiрiв пар тертя (масштабного фактора) на вид зношування i його iнтенсивнiсть.

Шляхи вирiшення цих задач схематично показанi на рис. 3.1.

Другою принциповою задачею боротьби із зношуванням і налагоджуванням є зменшення інтенсивності окисного зношування.

Рис. 3.1 Схема розширення діапазону і мінімізація окисного зношування: а - по швидкостi ковзання; б - по нормальному тиску

Ці дві принципові задачі доповнюють одна одну і їх сумісне вирiшення забезпечує збiльшення строкiв служби i надiйностi роботи машин. Очевидно, що при цьому повинен бути використаний весь комплекс конструктивних, технологiчних i експлуатацiйних заходів.

Технологiчнi методи пiдвищення зносостiйкостi деталей. У виробництві і техніці відомі і використовуються багаточисленнi технологiчнi способи для пiдвищення зносостiйкостi деталей. Основні технологiчні заходи, що пiдвищують зносостікість і довговiчнiсть машин, можна розділити на наступнi групи:

1. Застосування сучасних методiв для створення матерiалiв необхідної міцностні для рiзних умов експлуатацiї машин i отримання з них заготовок високої якостi, близьких за формою i розмiрами до готових деталей;

2. Застосування сучасних технологiчних прийомiв, що забезпечують виготовлення деталей заданої точностi i стабiльностi, як по розмiрах, так i по фiзико-механiчних властивостях;

3. Застосування сучасних методiв контролю якостi матерiалiв, заготовок i готових виробiв по вiдповiдних показниках надiйностi;

4. Застосування процесiв змiцнюючої обробки (технологiї) для отримання необхiдної якостi робочих поверхонь деталей машин з високим опором зношенню i поломкам в рiзних умовах експлуатацiї.

Методи зміцнюючих технологій для пiдвищення зносостiйкостi деталей машин накопичували на протязі багатьох десятирiч розвитку машинобудування. Серед найбільш розповсюджених необхідно назвати наступні:

- хiмiко-термiчна обробка: цементацiя, азотування, хромування;

- цiанування, силiцiювання, алiтування, сульфоцiанування i сульфiдування та iн.;

- термiчна обробка: поверхневе гартування полум'ям, високочастотне гартування, поверхневе гартування з нагрiвом в електролiтi, лазерне змiцнення;

- хімічна обробка: глибоке анодування, оксидування, фосфатування;

- поверхневе пластичне деформування: обкатка кульками i твердосплав-ними роликами, шротоструменева обробка, алмазне виглажування, змiцнення чеканкою, гiдрополiрування, обробка поверхнi вибуховим навантаженням;

- гальванiчнi покриття: хромування, нiкелювання, залiзнення, борування, радiювання, посрiбнення, луження, свинцювання i покриття сплавами;

- хiмiчнi покриття: нiкелювання, хромування, покриття кобальтом i сплавами нiкель-кобальт;

- способи придання поверхнi антифрикцiйних властивостей: графiтування, накатування (заглиблення канавки), нанесення покрить у вакуумi, нанесення дисульфiду молiбдену, фрикцiйне латунювання i бронзування - ФАБО (фiнiшна антифрикцiйна безабразивна обробка), покриття пластмасами (вихровий i газополуменевий методи), металiзацiя напиленням;

-наплавка: електродугова, електрошлакова, вiбродугова;

- електроіскрове зміцнення тощо.

Експлуатацiйнi заходи пiдвищення зносостійкості і довговiчностi машин. Конструктивна досконалiсть i висока якiсть виготовлення машин, що не гарантують їх тривалу i безаварiйну роботу. Додатковими умовами такої роботи єявляється грамотна технiчна експлуатацiя i доцiльна система технічного обслуговування і ремонтiв.

Задачами технiчної експлуатацiї є: забезпечення справного технiчного стану машин пiд час їх експлуатацiї i консервацiї; забезпечення безаварiйної роботи машин при належнiй її економiчностi. Рiвень технологiчної експлуатацiї машин, в загальному, визначається встановленням її у вiдповiдностi з призначенням; квалiфiкацiєю обслуговуючого персоналу, постановкою догляду за машинами i технiчного нагляду за ними, органiзацiєю змащувального господарства.

В останнi роки поряд з технологiчними методами, якi забезпечують високу якiсть поверхнi i заданi властивостi поверхневих шарiв, одержали розвиток методи пiдвищення якостi поверхонь безпосередньо при експлуатацiї машин. Особливо ефективним напрямком являється органiзацiя вторинних захисних структур на поверхнi тертя внаслiдок застосування спецiальних присадок до змащувальних матеріалів i механiзмiв взаємодiї їх з металом поверхневих шарiв в процесi деформацiї при тертi.

Більш детально заходи по підвищенню зносостійкості і надійності машин будуть розглядатися у наступних главах.

Дата добавления: 2013-12-14