Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
При рассмотрении возможности изготовления детали узла трения методом порошковой металлургии необходимо оценивать целесообразность применения спеченных материалов (уровень эксплуатационных свойств, экономичность, объем производства, обеспеченность производства исходными материалами и оборудованием), а также условия работы. Под условиями работы подразумеваются величина и характер нагрузок, скорость скольжения, наличие и количество смазки, рабочая среда (ее состав п температура), срок службы и режим работы, допустимый износ и коэффициент трения, состав и свойства материала сопряженной пары (вала или другого крнтртела) и конструктивные особенности узла трения.
При классификации условий работы узлов тренпя прежде всего нужно исходить из видов трения. В соответствии с ГОСТом 16429—70 по наличию смазки различают три вида трения: жидкостное, граничное и без смазки. Наиболее благоприятными для работы подшипниковых материалов являются условия жидкостного трения. При жидкостном трении нагрузка полностью передается на слой жидкой смазки, толщина которого превышает суммарную высоту микронеровностей на поверхности подшипникового материала.
Различают гидростатическое и гидродинамическое треппе. В первом случае смазка подается под давлением и вал находится во взвешенном состоянии. Трение вала о подшипник непосредственно может иметь место лишь в состоянии покоя, пуска либо в аварийной ситуации при Соросе масла.
Гидродинамическое трение создается благодаря вращению ш**^* вала, захватывающей жидкость и нагнетающей ее как насос в зазор, что определяет возникновение подъемной снлы в несущем слое жвдьос , разделяющей поверхности трения [500, 635]. *»тав-
При гидроупругом динамическом слое толщина слоя^смазки сое ляет 2,5—76, при гидродинамических условиях — 0,02э— /,и мкм, т- _ один-два порядка меньше [723]. В первом случае пленка менМд^""" тельиа к нагрузке в процессе трения, в результате чего коэффици*
14
трения равен 0,001-0,1, а во втором - значение коэффициента треп*, больше зависит от нагрузки и составляет 0 01—01 *и<,фЧ,идиента тРея«*
»™JLPn ЭТ°М Раб0Т" ТРЄНИЯ сосРеД°т^ивается "в промежуточном смазочном слое, который определяет износ, коэффициент трения, а след? вательно, и срок службы узла трения.
В реальных условиях может иметь место переход от одного режима работы в другой. Он сопровождается резким изменением величины коэффициента трения и износа. Такие явления могут возникнуть в узлах трения в тех случаях, когда происходит повышение нагрузки или скорости что вызывает повышение температуры на поверхности трения, снижение вязкости масла, а затем его коксование. Причиной могут служить аварийные ситуации, сопровождающиеся прекращением подачи смазки или возникающими перегрузками.
Сокращение запасов смазки с увеличением времени работы подшипника приводит к условиям изменения вида трения с жидкостного па граничный. Такой вид трения наиболее распространен и менее изучен [723). Он возникает, например, при увеличении скоростей скольжения свыше 4,5 м/с и нагрузок более 100 кГ/см2 [500, 635]. При этом поверхности трения разделены полимолекулярным слоем смазочного материала. Тогда и определяющим является не вязкость, а способность смазки образовывать прочные граничные пленки, чему содействуют наличие полярно-заряженных молекул, адсорбция паров, газов, загрязнений и т. п. Состояние граничного трения характерно и для спеченных пористых подшипников, работающих в режиме самосмазывания.
Толщина пленки при граничном трении составляет сотые доли микрон (~100А). В этом случае резко ухудшаются условия работы подшипников, сокращается их долговечность, следовательно, допустимые параметры работы материалов снижаются. Поэтому величины допустимых нагрузок и скоростей скольжения при жидкостном и граничном трении различны.
Условия граничного трения также создаются при наличии газов, водяных паров, твердых смазок. Величины коэффициента трения и износа отличаются существенно и изменяются для износа на несколько порядков !(семь и более), а значение коэффициента трения может составлять, например, для стали и меди 0,08—0,5 и 0,01—1,9 соответственно [723]. И наконец, предельным случаем наиболее неблагоприятных условии трения является трение без смазки.
В зависимости от условий смазываемости, рабочих нагрузок и скоростей изменяются и требования к свойствам материалов для подшипников. При выборе и создании новых материалов для подшипников необходим дифференцированный подход. В связи с этим возникает необходимость в классификации их по несущей способности в зависимости от условий работы. В настоящее время в ряде случаев иногда применяется метод оценки несущей способности материалов по величине произведения нагрузки на скорость (PV), которая должна характеризовать ооласть нагрузок и скоростей, где данный материал может удовлетворительно работать. Однако часто этот показатель существенно отличается от экспериментальных данных. „
Недостатком принятого метода оценки несущей спосооности материалов по значениям PV является невозможность учета теплового ма работы пары трения и количества подаваемой смазки. При легком жиме работы цифровые значения произведения PV могут быть «*c°f" но для этого же материала при более тяжелых условиях раооты
