НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП ПРИРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ОБКАТКИ МАШИН
Намаконов Б.В., Колисниченко С.А., Федотов В.В.
(Автомобильно-дорожный институт Дон НТУ, г. Горловка, Украина)
In the first seconds of an initial stage extra earnings of details of machines intensity of wear process grows in tens times. Therefore for increase of durability of machines modes of an initial stage обкатки (3-5 minutes) should provide the minimal deterioration.
Большое количество исследований, посвященных вопросу обкатки и приработки различных агрегатов, свидетельствует о том, что эта технологическая операция играет весьма важную роль в повышении их надежности и улучшении экономических показателей в эксплуатации. Период приработки деталей требует особого внимания, поскольку именно в этот период вследствие повышенных удельных давлений в сопряжениях деталей, отсутствия стабильности зазоров и целостности масляной пленки возможно возникновение задиров и преждевременного износа поверхностей трения, что значительно снижает долговечность изделия.
Факторов, влияющих на процесс трения и изнашивания в период приработки деталей, достаточно много: качество поверхностей трения; правильность сборки сопряжений; нагрузка, скорость скольжения и температура поверхностей трения, качество смазки и др.
Помимо сказанного, на процесс прирабатываемости деталей значительное влияние оказывает ступенчатость или непрерывность приработки, а также ее стадии (холодная обкатка, горячая обкатка на холостом ходу и под нагрузкой, эксплуатационная обкатка). Если учесть, что указанные факторы могут находиться в самых разнообразных сочетаниях, то станет понятным, насколько сложными являются исследования процессов приработки сопрягаемых поверхностей трения.
Из перечисленных факторов для исследования было выбрано изменение удельного давления во времени в начальный период приработки, как одного из важнейших параметров, определяющего износ пары трения. Исследование проводилось на переоборудованной машине трения СМЦ-1. Удельное давление (в МПа) в каждый момент времени пересчитывалось по прилагаемой нагрузке (в Н) и площади фактического контакта, которая измерялась с помощью микроскопа МПБ-2. Величина износа оценивалась по изменению площади отпечатка на поверхности ролика после испытания. Результаты представлены на рис.1...3.
Рисунок 1 - Изменение износа образца при Ra=0,63 мкм, n=1000 мин-1
Рисунок 2- Изменение износа образца при Ra=0,32 мкм, n=1000 мин-1
Рисунок 3- Изменение износа образца при Ra=0,25 мкм, n=1000 мин-1
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что интенсивность нарастания износа пары трения в первые 10-20 секунд работы в десятки раз превышает последующее изнашивание, после чего она стабилизируется и очень медленно нарастает во времени.
Изменение шероховатости в пределах 0,25-0.63 мкм существенно не влияет на процесс изнашивания, а с увеличением нагрузки значительно возрастает износ в начальный момент трения и в последующей работе сопрягаемых деталей. Изменение скорости трения с 1000 мин-1 до 1500 мин-1 также увеличивает величину износа примерно в 1,5 раза.
С целью снижения износа за время приработки и повышения срока службы машин применяются различные антифрикционные покрытия. Наиболее технологичным, простым и доступным в этом плане является фрикционное латунирование, которое можно реализовать даже в условиях кустарной мастерской. Покрытие наносилось на токарном станке с помощью специального приспособления вращающимся латунным роликом в среде медьсодержащей технологической жидкости на основе глицерина. Давление на ролик (в килограммах на сантиметр длины контакта – кг/см) изменялось натяжением пружины.
Испытание латунированных образцов, подготовленных при различной нагрузке, было проведено на переоборудованной машине трения СМЦ-1. Результаты представлены в таблице.
Таблица – Износ образца при различной нагрузке натирания
|
Нагрузка при латунировании, кг/см |
Размеры пятна износа, мм2 |
|
|
С покрытием |
Без покрытия |
|
|
1 |
10,68 |
12,28 |
|
4 |
11,04 |
12,48 |
|
8 |
13,34 |
14,50 |
Как видно из представленных данных латунирование снижает начальный износ сопряжений. Наиболее значимым результатом обладает покрытие, нанесенное при давлении 1кг/см, имеющее наименьшую толщину по сравнению с покрытиями, полученными на других режимах, Оно наиболее износостойкое, о чем свидетельствует наибольшая разница между размерами пятна износа образца с покрытием и без него.
Таким образом, в первые секунды работы сопряжений возникают многократные экстремальные перегрузки, которые увеличивают интенсивность изнашивания поверхностей трения в десятки раз. Поэтому независимо от качества подготовленной поверхности деталей технологии обкатки необходимо уделять самое пристальное внимание, направленное на снижение начального износа рабочих пар.
Начальная скорость трения не должна превышать 0,5 м/мин. Для снижения начального удельного давления и коэффициента трения поверхность деталей необходимо покрывать антифрикционными материалами, которые наряду со снижением коэффициента трения заглаживают шероховатости и увеличивают площадь фактического контакта. Все эти меры при прочих других условиях будут способствовать снижению приработочного износа и увеличению долговечности машин.
Выводы
1. В начальный период обкатки (10-20 секунд) интенсивность изнашивания на порядок выше установившегося режима. Поэтому скорость трения в этот момент не должна превышать 0,5 м/мин, а удельное давление должно быть минимально возможным.
2. С целью повышения долговечности машин необходима их обкатка (заводская и эксплуатационная) даже при самой высокой точности изготовления.
3. Для снижения начального износа рекомендуются приработочные покрытия и специальные смазки, реализующие эффект «безызносного» трения.