Расчет интенсивности износа подвижных сопряжений деталей машин

На этапе разработки технического проекта выполняют уточненные расчеты ответственных деталей на статическую прочность, жесткость и устойчивость. Проводят расчеты деталей на выносливость. Кроме этого, рассчитывают интенсивность J или скорость у изнашивания подвижных сопряжений деталей. Знание этих величин необходимо для расчета технического ресурса Т узлов трения изделия. С достаточной для практики точностью.

где U_max — предельный износ подвижного сопряжения деталей узла трения. Полученные расчетом значения ресурса Т сравнивают с требуемым уровнем для изделия и отдельных его узлов. При необходимости вносят коррективы в конструкцию изделия.

Исходные закономерности изнашивании материалов

Расчет на износ деталей машин должен базироваться на физических закономерностях износа материалов, применяемых для конкретного узла, и условий его работы. При этом, во-первых, необходимо установить граничные условия, определяющие вид износа пар трения, с тем, чтобы избежать недопустимых видов износа (например, схватывания). Во-вторых, необходимо использовать аналитические зависимости для определения интенсивности, или скорости, изнашивания материалов пар трения. При этом, поскольку каждый из параметров, определяющих интенсивность изнашивания, имеет дисперсию, применяемая зависимость должна рассматриваться как функция случайных аргументов.

Расчет сопряжений на износ должен в первую очередь оценить распределение давлений и линейного износа на поверхности трения, определить изменение взаимного положения сопряженных деталей, которое произошло в результате их изнашивания, связать износ материалов с износом деталей и эксплуатационными свойствами механизмов машины, а также с конструкцией и размерами сопряжений.

Для расчета сопряжений необходимо знать закономерности протекания износа во времени. При расчетах для большинства случаев можно принять линейную зависимость между временем изнашивания t и величиной износа U, когда скорость изнашивания у = U/t = const.

В соответствии с усталостной теорией износа для различных его видов (упругий контакт, пластический, микрорезание) интенсивность изнашивания пропорциональна давлению на поверхности трения [6]: / = кр^п где 1 < т < 3, для приработанных поверхностей т~ 1.

В условиях воздействия абразива также существует линейная зависимость между интенсивностью изнашивания и давлением, / = кр (М. М. Хрущов), т. е. линейный износ U не зависит от скорости относительного скольжения при одинаковом пути трения: U = kpL.

Разделив обе части равенства на время работы сопряжения, получим:

где к — коэффициент, характеризующий износостойкость материалов и условия работы данной пары (смазка, степень изоляции поверхностей от загрязнения и др.).

Скорость (у) и интенсивность (J) изнашивания связаны зависимостью.

Эти законы можно применять при расчете изнашивания многих деталей машин: направляющих скольжения, дисков фрикционных муфт, ходовых винтов и гаек, кулисных механизмов и др. В общем случае скорость изнашивания может быть выражена степенной функцией [5].

Обычно для данного вида изнашивания п = 1.

На значение коэффициента к в первую очередь влияют характеристики применяемых материалов пары, геометрия соприкасающихся поверхностей и смазка.