Оценка надежности при механическом изнашивании

В последнее время разрабатываются расчеты на износостойкость, отражающие важнейшие процессы, происходящие при изнашивании:

- фрикционную усталость от деформирования микронеровностей,

- тепловые процессы,

- работу смазочного слоя в предпосылках контактной гидродинамики.

Износостойкость трущейся пары характеризуют интенсивностью изнашивания Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , равной толщине изношенного слоя на единицу пути трения. По интенсивности изнашивания, скорости относительного перемещения трущихся поверхностей Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru и времени работы Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru можно оценить линейный износ детали Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Интенсивность изнашивания есть функция материалов, смазки, давления и скорости, формула предполагает сохранение вида трения и отсутствие существенного влияния температуры на интенсивность изнашивания. Оценку надежности следует вести:

- по изменению линейного размера одной детали, которое может характеризовать точность (например, измерительный, мерный режущий инструмент) или прочность (например, рабочие органы машин);

- по изменению сочетания линейных размеров сопряженных деталей, которое может характеризовать динамические нагрузки, несущую способность, шум и выходную точность.

Обычно известно предельно допустимое значение размера Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , при износе до которого детали снимают с эксплуатации. Также задано среднее значение Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru и среднее квадратичное отклонение Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru начального размера. Если известно среднее значение интенсивности изнашивания Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru и ее коэффициент вариации Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , то можно оценить квантиль нормального распределения Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , а по ней вероятность безотказной работы детали Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ,

где Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – коэффициент вариации размера детали.

В случае расчета по предельно допустимому уменьшению размера Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , а в случае увеличения (например, зазора) Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Условный коэффициент запаса по износу вычисляется как отношение средних значений допустимого износа Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru к действительному износу Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Если рассматривается изнашивание подшипника скольжения (без существенного искажения формы), то Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – предельно допустимый зазор, Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – среднее значение начального зазора. Среднее квадратичное отклонение начального зазора Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , где Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – средние квадратичные отклонения диаметров вала и втулки, которые принимаются равными шестой части соответствующих допусков.

В цепных передачах ресурс обычно ограничен износом цепи, при котором может нарушиться ее зацепление со звездочкой (принимают допустимым увеличение шага цепи 3%). Хотя с изнашиванием цепи изнашивается также и звездочка.

Износ звездочки менее интенсивен. В сопряжении ролик цепи – зуб звездочки имеет место трение качения. В шарнирном сопряжении двух звеньев большинства цепей – трение скольжения. В этом случае Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – среднее начальное и предельное значения шага цепи, а также среднее квадратичное отклонение начального шага.

В технике используются расчеты на основе подобия:

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ,

где Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – коэффициенты пропорциональности; Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – давление в контакте; Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – показатель степени, зависящий от условий работы. Эту формулу целесообразно уточнить учетом других основных факторов, влияющих на интенсивность изнашивания и имеющих существенное рассеяние в эксплуатации.

М. М. Хрущевым установлено, что для металлических материалов в естественном состоянии и отожженных сталей при трении их об абразивную шкурку или шлифовальный круг интенсивность изнашивания пропорциональна давлению Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru и обратно пропорциональна твердости изнашиваемого материала Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru :

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Эта закономерность сохраняется до твердости материала, не превышающей значений 0,6...0,75 твердости абразива. При больших значениях Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru зависимость интенсивности Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru от твердости несколько понижается по сравнению с расчетной интенсивностью.

Установлено, что показатель степени Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru при твердости может в отдельных случаях отличаться от единицы и доходить до двух

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Если рассматривается суммарный износ сопряженных поверхностей 1 и 2, то Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , и суммарный износ рассчитывается по той же формуле с учетом

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ,

где Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru и Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – твердости сопряженных поверхностей деталей.

Существенное влияние на интенсивность изнашивания оказывает коэффициента трения. Поэтому формулу для интенсивности изнашивания, если известны надежные значения коэффициента трения Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , будет иметь вид

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ,

где Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ; Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru и Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – коэффициенты трения рассматриваемой и исходной пар; Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru – показатели степеней, зависящие от влияния смазки, термообработки деталей и степени близости Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru к предельному значению Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , при котором проявляется схватывание материалов.

Формула может быть полезной при пересчетах интенсивности изнашивания близких материалов. В формуле в большинстве случаев можно принимать Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru 1.

Если имеет место трение стали по иному материалу, то Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru 1, если трение закаленной стали по закаленной стали, то Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru 2...3, что связано с резко повышенным у закаленных сталей сопротивлением к схватыванию, которое обычно существенно ускоряет изнашивание. При трении деталей без смазки и при граничном трении деталей со смазкой в случае, если Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru (0,7...0,8) Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , при большем давлении Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru 2...3.

При полужидкостном трении деталей со смазкой при любых давлениях значение т повышается, доходя до 3. Это повышение связано с тем, что при росте общей нагрузки одновременно увеличивается ее доля, воспринимаемая контактом микронеровностей. Значение Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru 3 подтверждается анализом таблиц по подбору цепных передач стандартов США ASA B29.1 и ФРГ DIN 8198.

Экспериментальные данные по зубчатым и цепным передачам, а также другие исследования показали, что интенсивность изнашивания растет пропорционально количеству поступающего в зону трения абразива Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru (г/ч). Поэтому, если известно Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru , то, как при смазке, так и без нее

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Формула отличается тем, что принято Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru 1, а вместо переменной Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru вводится переменная Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Коэффициент вариации интенсивности изнашивания Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru можно выразить через: коэффициенты вариации давления Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ; коэффициента трения Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ; твердости Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru ; количества абразива Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

До накопления уточняющих данных, показатели степеней при переменных Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru принимаем детерминированными величинами

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

В случае изнашивания с заданным количеством абразива

Оценка надежности при механическом изнашивании - student2.ru .

Если расчетом или экспериментально оценена средняя интенсивность изнашивания, то можно по рассеянию параметров деталей и режима работы оценить вероятность безотказной работы детали по критерию износа.

Наши рекомендации