Материал: Детали машин и основы конструирования. Учебное пособие. Нилов В.А., Рукин Ю.Б

б – понижение защитной способности масляного слоя, что приводит к увеличению износа и опасности заедания. Приводящее к заеданию повышение температуры рабочих поверхностей зубчатых колес для закаленных сталей лежит в преде-

лах 200…350ºС;

с – изменение свойств трущихся поверхностей, например, уменьшение коэффициента трения в тормозах и фрикционных муфтах;

д – изменение зазоров в узлах машин (подшипники, ротор турбины и корпус), могущее привести к заклиниванию узла;

е – снижение точности машины, прибора.

Расчеты машин с учетом теплостойкости рассматриваются в специальной литературе.

Износостойкость – способность материала детали сопротивляться изнашиванию.

Износ вызывает существенное удорожание эксплуатации машин. Например, ежегодные расходы на поддержание и восстановление действующего парка некоторых машин (например, автомобилей) соизмеримы со стоимостью годового выпуска новых машин.

Износ проявляется при трении, которое возникает в результате скольжения (перемещения) поверхностей. При этом происходит как бы снятие соприкасающихся поверхностях. Попадание абразивных частиц и продуктов изнашивания в область трения усиливает процесс износа.

4.2. Основные виды изнашивания

Для уменьшения износа, происходящего при соприкосновении вершин неровностей, трущиеся поверхности следует обильно смазывать, а поверхности контакта должны иметь малую высоту неровностей, т.е. необходимо повышать качество обработки трущихся поверхностей и улучшать условия смазки.

Износ является результатом не только механического но и теплового, химического и молекулярного взаимодействия

35

вершин трущихся поверхностей. В связи с этим различают следующие виды изнашивания:

-механическое (абразивное, усталостное);

-молекулярно-механическое;

-коррозийно-механическое.

Абразивное изнашивание – распространенный вид повреждения поверхностей транспортных, сельскохозяйственных, горных и других машин, работающих в технологических средах, содержащих абразивные частицы.

Абразивное изнашивание является результатом срезания и пластического деформирования микронеровностей твердыми посторонними частицами при относительном перемещении сопряженных поверхностей. Отделение частиц при изнашивании происходит при однократном или многократном воздействии абразивного тела. В результате изнашивание идет в форме процесса микрорезания, либо в виде усталостного повреждения.

Эффективными средствами уменьшения абразивного износа являются:

-защита зон трения от попадания частиц абразива специальными уплотнениями;

-защита зон трения от продуктов изнашивания (при жидкой смазке) – очистка смазки специальными фильтрами;

-повышение поверхностной твердости материалов деталей (закалка, направление порошков карбида и т. д.).

Молекулярно-механическое изнашивание – происходит при высоких контактных напряжениях в зоне сопряжения деталей из однородных материалов (зубчатые передачи, резьбовые соединения и др.). Оно начинается с локального пластического деформирования и разрушения окисных пленок на отдельных участках поверхности контакта. В результате чего приходит в действие силы молекулярного сцепления, вызывающие молекулярное сцепление (схватывание) материалов деталей и разрушение зон схватывания при последующем движении. Процесс трения на основе схватывания называют заеданием. Его интенсивность растет с увеличением удельного

36

давления. Скорости скольжения и температуры в зоне контакта. Распространенной разновидностью этого вида изнашивания является задир – повреждение поверхности контакта в виде борозд глубиной 100…200 мкм.

Уменьшение схватывания достигается изготовлением по-

верхностей трения из разных материалов, применением сма-

зок с антизадирными свойствами, уменьшением скорости скольжения и контактных напряжений.

Коррозийно-механическое изнашивание – наблюдается в машинах и аппаратах, в которых трущиеся детали вступают в химическое взаимодействие со средой. Поверхность трения таких деталей разрушается под действием двух одновременно протекающих процессов: коррозии и механического изнашивания.

При вибрациях в условиях контакта металла с воздухом коррозийно-механическое изнашивание протекает в форме ºС (от английского fret – подтачивать). В результате небольших циклических относительных перемещений деталей разрушаются тонкие окисленные поверхностные слои металла, которые не удаляются из зоны трения и превращаются в абразивный черный порошок. Поскольку процесс окисления на воздухе непрерывен, то разрушение носит прогрессирующий характер. Фреттинг-коррозия способствует разрушению заклепочных, прессовых, резьбовых, шлицевых и шпоночных соединений, рессоры.

Для защиты от фреттинг-коррозии используют различные методы поверхностного упрочнения зон контакта, наносят мягкие гальванические покрытия, напыляют тефлоновые и резиновые пленки.

Одним из главных путей уменьшения износа является применение соответствующих смазок для разделения поверх-

ностей трения. Для смазки используют жидкую, пластичную и твердую смазку.

В авиационных редукторах и узлах трения ГТД используют масла (жидкие) СМ-4,5; СМ-8; СМ-15; МН-7,5 и синтетическое масло Б-3В последнее имеет противозадирную присад-

37

ку и стабильно до 200ºС. В машиностроении широко применяют более дешевые масла для смазки двигателей, насосов, зубчатых передач И-70А; И-50А; И-40А.

Пластичные смазки: тугоплавкая самолетомоторная (СТ),

солидол – 15ºС + 200ºС, универсальная среднеплавкая (УС) УС- 2 – 40ºС + 70ºС.

ЦИАТИМ – 202, 203 применяют при высоких удельных нагрузках в диапазоне – 50ºС + 90ºС.

ЦИАТИМ – 221 высокотемпературная смазка – 60ºС + 120ºС. Твердые смазки применяют при работе в условиях низ-

ких (ниже – 100ºС) и высоких (выше 300ºС) температур: коллоидный графит до tº = 350ºС;

дисульфид молибдена (MoS2) до tº = 400ºС;

в вакууме и инертных газах до температуры 800…1150ºС. ЦИАТИМ – 221 высокотемпературная смазка – 60ºС + 120ºС. Твердые смазки применяют при работе в условиях низ-

ких (ниже – 100ºС) и высоких (выше 300ºС) температур: коллоидный графит до tº = 350ºС;

дисульфид молибдена (MoS2) до tº = 400ºС;

в вакууме и инертных газах до температуры 800…1150ºС.

ЛЕКЦИЯ 5.

СОЕДИНЕНИЯ.

ТИПЫ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Учебные вопросы

1.Общая характеристика соединений

2.Заклепочные соединения. Общие сведения

3.Классификация заклепок и заклепочных швов

4.Расчет прочных заклепочных швов

5.1. Общая характеристика соединений

Каждая машина состоит из деталей, число которых зависит от сложности и размеров машины. Так автомобиль содер-

38

жит около 16 000 деталей (включая двигатель), крупный карусельный станок имеет более 20 000 деталей и т.д.

Чтобы выполнять свои функции в машине детали соединяются между собой определенным образом, образуя подвиж-

ные и неподвижные соединения. Например, соединение колен-

чатого вала двигателя с шатуном, поршня с гильзой цилиндра (подвижные соединения). Соединение штока гидроцилиндра с поршнем, крышки разъемного подшипника с корпусом (неподвижное соединение).

Подвижные соединения определяют кинематику машины, а неподвижные – позволяют расчленить машину на отдельные блоки, элементы, детали.

С точки зрения общности расчетов все соединения делят на две большие группы: неразъемные и разъемные соединения.

Неразъемными называют соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения деталей. К ним относятся заклепочные, сварные, клеевые соединения, а также соединения с гарантированным натягом. Неразъемные соединения осуществляются силами молекулярного сцепления (сварка, пайка, склеивание) или механическими средствами (клепка, вальцевание, прессование).

Разъемными называют соединения, которые можно многократно собирать и разбирать без повреждения деталей. К разъемным относятся резьбовые, шпоночные и шлицевые соединен, штифтовые и клиновые соединения.

Проектирование соединений является очень ответственной задачей, поскольку большинство разрушений в машинах происходит именно в местах соединений.

К соединениям в зависимости от их назначения предъяв-

ляются требования прочности, плотности (герметичности) и жесткости.

При оценке прочности соединения стремятся приблизить его прочность к прочности соединяемых элементов, т.е. стре-

мятся обеспечить равнопрочность конструкции.

39