Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Модель изнашивания

Читайте также:
  1. Good, справились. Теперь кликаете правой кнопкой мыши на папке Моя модель...
  2. GT3 R Hybrid, гибридная модель компании Porsche.
  3. Б.14 модель розрахункова
  4. ВЕЛИКОЛЕПНАЯ МОДЕЛЬ МАНЬЯКА ДЛЯ ЗНАКОМСТВА В КОНТАКТЕ
  5. Включение в модель регрессии фактора времени
  6. Во втором случае, модель создается в Bold UML Editor.
  7. Водоспадна модель організації робіт, її переваги та недоліки
  8. Вопрос 53. СМОДЕЛИРУЙТЕ МОДЕЛЬ БЕСЕДЫ ПСИХОЛОГА С НЕСЛЫШАЩИМ РЕБЕНКОМ ПО ВОПРОСАМ ПРОФОРИЕНТАЦИИ
  9. Глава 1 Модель – карта дороги от страха к медитации.
  10. Глава 13 Модельная политика НКАП в годы войны

В результате взаимодействия сопрягаемых поверхностей под влиянием внешних нагрузок в процессе работы привода происходит изнашивание деталей.

Изнашивание всегда связано с относительным перемещением и может иметь место при трении скольжения, качения и качения с проскальзыванием. В зависимости от наличия и сплошности смазывающего материала между контактирующими поверхностями различают:

- Трение без смазочного материала (рис. 13 а);

- Трение со смазочным материалом с жидкостной смазкой (рис. 13б);

- Трение со смазочным материалом с граничной смазкой (рис. 13в).

 

Р

 

       
 
   
 

 


t

а)

Р

           
   
 
   
 
 

 

 


б) t

           
   
 
 
 
   

 


Рис. 13 Различные виды трения между контактирующими поверхностями

Трение без смазочного материала всегда сопровождается упругопластическими деформациями, интенсивным тепловыделением, возникновением вибраций и шума. В процессе работы детали соприкасаются лишь выступами неровностей, поэтому в местах касания возникают большие контактные давления. Под влиянием этого давления выступы взаимно внедряются и разрушаются. При трении без смазочного материала скорость изнашивания наибольшая.

Граничная смазка – смазка, при которой трение и износ между поверхностями определяются в основном свойствами смазочного материала. Смазочный материал не только уменьшает трение, он проникает в микропоры на поверхности детали, что способствует перераспределению давления и обеспечивает благоприятные условия приработки поверхностей. Наиболее нагруженные зоны имеются в местах сближения микровыступов. Поэтому при относительном движении тел происходит колебание напряжений в каждом выступе, и создаются условия для их усталостного разрушения.

При жидкостной смазке на каждый участок поверхности действует постоянное давление, не изменяющееся при относительном перемещении поверхностей, т.е. статическая нагрузка. Эта нагрузка не в состоянии разрушить микровыступы.

Изнашивание – это сложный процесс, сопровождающийся различными явлениями:

- возникновение высоких локальных температур;

- химико-термические процессы (образование пленок окислов, охрупчивание поверхностного слоя и др.);

- смазывание кроме положительного эффекта – смазка попадает в микротрещины и может оказать расклинивающее действие, т.е. разрушение;

перенос материала с одной поверхности на другую (сталь-медь, перенос меди с образованием тончайшего слоя меди, что повышает износостойкость пар трения).

Разнообразные процессы, протекающие в поверхностных слоях, обуславливают различные виды изнашивания, основными из которых являются механическое и коррозийно-механическое (рис. 14).

 

 

Рис. 14 Классификация видов механического изнашивания

Механическое изнашивание происходит в результате механических взаимодействий материалов поверхностей. Разновидностью механического изнашивания является абразивное изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Абразивные частицы образуются в результате самого изнашивания, а также находятся с смазывающем материале из-за недостаточной фильтрации жидкости.

Механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя называется усталостным изнашиванием.

Изнашивание при заедании, как правило, возникает при граничной смазке или при трении без смазочного материала и приводит к необратимым повреждениям.

Коррозионно-механическое изнашивание происходит при трении материалов, вступающих в химическое взаимодействие со средой, и разделяется на окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии.

Окислительное изнашивание происходит при наличии на поверхности трения защитных пленок, образовавшихся в результате взаимодействия материала с кислородом, которые обладают малой прочностью и быстро разрушаются. Поверхностный слой металла насыщается кислородом и становится хрупким, т.е. легко разрушается.

Изнашивание при фреттинг-коррозии происходит при трении скольжения с относительными колебаниями контактирующих поверхностей в результате вибраций или периодических деформаций. Для участков контакта характерно схватывание металлов, разрушение поверхностного слоя и образование повышенного количества продуктов изнашивания.

Показателями изнашивания являются:

- Линейный износ, измеряемый в направлении перпендикулярном к поверхности трения h, мкм;

- Скорость изнашивания (отношение линейного износа к интервалу времени, в течение которого он возник) V = dh/dt, мкм/ч;

- Интенсивность изнашивания – отношение износа к пути трения,

j = dh/ds.

Перечисленные показатели зависят:

· от силовых и кинетических параметров (давления на поверхности трения и скорости относительного скольжения);

· от параметров, характеризующих состав, структуру и механические свойства материала (твердость, предел текучести, модуль упругости);

· от свойств поверхностного слоя (шероховатость, вид напряженного состояния);

· от вида трения и смазывания, а также внешних условий (температура, активность смазки, вибрации и пр.).

Все показатели изнашивания изменяются во времени. Получение в явном виде зависимостей скорости или интенсивности изнашивания от перечисленных параметров является чрезвычайно сложной задачей, которая в настоящее время пока еще не решена.

Поэтому часто используют эмпирические данные для определения закономерностей изнашивания.

Опыт эксплуатации элементов привода, например, показывает, что скорость изнашивания сопрягаемых пар является характерной функцией времени (рис. 15).

 

Рис. 15 Скорость изнашивания сопрягаемых пар

В начальный период эксплуатации, когда происходит приработка поверхностей и формируется определенная шероховатость, скорость изнашивания увеличивается. Продолжительность этого периода определяется качеством поверхностей и режимом работы.

Затем наступает период установившегося изнашивания (участок а-б), который характеризуется постоянной скоростью и продолжается до тех пор, пока изменение размеров и формы деталей не повлияет на условия работы. При увеличении износа зазоры между трущимися поверхностями растут, возникают дополнительные динамические нагрузки, ухудшаются условия смазывания и при определенных условиях изнашивания наступает аварийный период (участок б-в), при котором возникают ударные нагрузки, резкое тепловыделение, заедание деталей, снижение КПД и др.

Предельный износ (зазор) определяется условиями работы и функциями сопряжений.

 

6.3 Модель «слабого звена»

Деформация и разрушение деталей вызываются неблагоприятным сочетанием нагрузки и прочности.

Для этого случая справедлива параметрическая модель, только за обобщенный параметр состояния необходимо принимать нагрузку Q, за параметр предельного состояния – несущую способность Rн.

Тогда разрушение (отказ) произойдет при выполнении условия Rн > Q. Причинами разрушений могут быть внутренние изменения свойств нагруженного материала вследствие термоактивационного процесса.

Существует несколько моделей такого процесса.

Наиболее разработана кинетическая модель разрушения. В соответствии с этой моделью деформация материала определяется не только предельным нагружением, но и термохимическими процессами, зависящими от свойств материала и температуры.

Возникновение и развитие трещин в материале обусловлено разрывом межатомных связей за счет тепловых флуктуаций и диффузией вакансий к трещинам.

Сначала рассмотрим механизм возникновения отказа из-за разрыва межатомных связей.

Пусть имеется идеальный элемент, под которым понимается материальное тело конечных размеров, однородное по всем осям и защищенное от внешних воздействий, кроме приложенной нагрузки. Под действием нагрузки в теле происходит аккумуляция и преобразование энергии.

В элементе подведенная энергия накапливается в виде напряжения растяжения межатомных связей, которые создаются электростатическими силами. Тело не может беспредельно накапливать энергию. Поэтому когда энергия, запасенная элементом при некотором процессе, превысит критическое значение, произойдет разрыв межатомных связей и отказ.

Рассмотренная модель объясняет отказы при высоких напряжениях и сравнительно низких температурах.

В области малых напряжений и высоких температур действует диффузионный механизм разрушения, основанный на росте микротрещин. Скорость развития микротрещин зависит от локальных напряжений. Сначала микротрещина, образовавшаяся из-за незначительных дефектов (посторонних включений, царапин, неоднородностей материала и др.) развивается медленно, а затем с большой скоростью , приближающейся к скорости звука

,

где , -- постоянные, определяемые свойствами материала;

-- напряжение, вызванное приложенной нагрузкой.

Из этой зависимости следует, что между скоростью роста трещины и напряжением существует экспоненциальная связь, которая объясняет лавинообразный рост трещин. Рассмотренная модель разрушения присуща идеальным элементам.

Гидравлический привод является гетерогенной (разнообразной) системой, состоящей из большого числа идеальных элементов. В такой системе подведенная энергия распределяется неравномерно по всему объекту, вследствие чего нагрузка на отдельные элементы разная.

Кроме того, отдельные элементы имеет различные свойства и начальные условия развития трещин, а значит, время разрушения их будет различным.

В результате указанных различий некоторые элементы могут отказать при более низких значениях запасенной энергии. Такие элементы называются «слабыми», они являются причиной отказа всего объекта.

В самом деле, пусть объект имеет N элементов, из которых откажут n «слабых». В результате этого нагрузка на остальные элементы возрастет:

,

где R0 – начальная нагрузка.

Если она превысит несущую способность «слабого» звена, то элемент откажет, а на остальные элементы нагрузка возрастет еще больше и т.д.

Рассмотренная модель «слабого» звена позволяет объяснить появление отказов наличием местных напряжений, вызванных мелкими необнаруженными дефектами материала.

 




Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 26 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

Внешние воздействия на гидроприводы определяющие надежность гидропривода | Механические факторы | Климатические факторы | Гидравлические факторы | Нагрузочные факторы | Анализ отказов в процессе эксплуатации гидроприводов | Анализ отказов на этапе разработки и испытаний | Влияние эксплуатационных факторов на накопление износовых повреждений уплотнений | Физика внезапных отказов гидроприводов | Модель усталости |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав