Файл: Износа и смазки.pdf

13 исходя из требований ГОСТ 27674–88 «Трение, изнашивание и смазка.
Термины и определения», а также понятий, широко распространенных в литературе, связанной с триботехническими исследованиями.
Трибология – наука о трении, смазке и изнашивании контакти- рующих тел. Название происходит от греческих слов «трибос» – тре- ние и «логос» – наука. Термин впервые употреблен П. Джостом в
1966 г. В докладе специальной комиссии министерства образования и науки Великобритании.
В трибологии можно выделить следующие научно-технические разделы: триботехнику, трибофизику, трибохимию, трибомеханику, триботехнологию, трибомониторинг (трибометрия и трибодиагности- ка), трибоинформатику и др.
Триботехника – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин. В последние годы в триботехнике получили развитие новые разделы: трибохимия, трибо- физика и трибомеханика.
Трибохимия – изучает взаимодействие контактирующих по- верхностей с химически активной средой: проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса материалов, воздействие на поверхность деталей химически активных веществ, выделяющихся при трении из смазки и трущихся поверхностей.
Трибофизика – это направление современной физики, изучаю- щее процессы и явления, происходящие в реальных системах тел, где тела контактируют друг с другом в условиях взаимного переме- щения.
Трибоматериаловедение – этот раздел изучает связь между со- ставом, строением, свойствами и закономерностями поведения ма- териалов, а также их изменениями при трении и изнашивании.
Трибомеханика – изучает механику взаимодействия контакти- рующих поверхностей при трении, законы рассеивания энергии, им- пульса, механическое подобие, колебания при трении, реверсивное трение, уравнения гидродинамики и т.п.
Триботехнология – это направление, предметом исследования и разработки которого являются технологические методы инженерии
поверхностей трибосопряжений. В современной трибологии термин
«инженерия поверхности» определяет быстро развивающуюся об- ласть технологий воздействия на поверхность: нанесение покрытий, поверхностная обработка и модификация.

14
Трибомониторинг – раздел трибологии, включающий трибомет- рию и трибодиагностику, охватывает методы и средства измерения основных параметров фрикционного взаимодействия: силы (момен- ты), трения, износа, температуры, шероховатости, площади касания, контактной деформации и др.
Трибометрия – раздел о методах испытаний на трение и изна- шивание деталей трибосопряжений и узлов трения. В соответствии с целью и условиями проведения, испытания могут быть модельными – в условиях лаборатории, стендовыми – в условиях, близких к прак- тическим, и натурные – в реальных или приближенных к реальным условиям эксплуатации.
Трибодиагностика – раздел трибологии о методах и средствах непрерывного контроля состояния фрикционных параметров деталей и узлов машин.
Трибоинформатика – раздел трибологии о закономерностях по- лучения трибологической информации, ее преобразования, хранения и передачи для использования в науке, образовании и производстве.
К общим понятиям триботехники относятся следующие термины.
Внешнее трение – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкос- новения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое дис- сипацией энергии (рассеиванием).
Трибосопряжение (ТС) – две функционально связанные детали
(вал-втулка, два зубчатых колеса и др.). ТС согласно ЕСКД может быть отнесено к сборочной единице или изделию, состоящего из двух составных частей.
Триботехническая система (ТТС) – сложная термодинамиче- ская система, образуемая из нескольких трибосопряжений и узлов трения, а также промежуточной среды и части окружающей среды, в которой происходит преобразование энергии механической в другие виды и передача преобразованной энергии тепла.
Триботехнические характеристики материалов.
Изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной де- формации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.
Износ – результат изнашивания, определяемый в установлен- ных единицах.

15
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивле- ние изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое ве- личиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изна- шивания.
Относительная износостойкость – отношение интенсивности изнашивания одного материала к интенсивности изнашивания друго- го в одинаковых условиях.
Интенсивность изнашивания – отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или к объему выполненной работы.
Прирабатываемость – способность трущихся тел в начальный период трения постепенно улучшать контактирование поверхностей за счет их сглаживания, что при постоянных внешних условиях со- провождается снижением коэффициента трения, интенсивности из- нашивания и уменьшением выделения тепла.
Скорость изнашивания – равна интенсивности изнашивания минус отношение износостойкости к интервалу времени.
Смазочный материал – материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнаши- вания.
Смазка – действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) ин- тенсивность изнашивания.
Смазывание – подведение смазочного материала к поверхности трения.
Трение покоя – трение двух тел при микроперемещениях до пе- рехода к относительному движению.
Трение движения – трение двух тел, находящихся в относитель- ном движении.
Трение без смазочного материала – трение двух тел при отсут- ствии на поверхности трения введенного смазочного материала лю- бого вида.
Трение со смазочным материалом – трение двух тел при нали- чии на поверхности трения введенного смазочного материала любо- го вида.
Трение скольжения – трение движения двух твердых тел, при котором скорости тел в точках касания различны по величине и (или) направлению.

16
Трение качения – трение движения двух твердых тел, при кото- ром их скорости одинаковы по величине и направлению, по крайней мере в одной в точке зоны контакта.
Сила трения – сила сопротивления при относительном пере- мещении одного тела по поверхности другого под действием внеш- ней силы, тангенциально направленная к общей границе между эти- ми телами.
Наибольшая сила трения покоя – сила трения покоя, любое превышение которой ведет к возникновению движения.
Предварительное смещение – относительное микроперемеще- ние двух твердых тел при трении в пределах перехода от состояния покоя к относительному движению.
Скорость скольжения – разность скоростей тел в точках каса- ния при скольжении.
Поверхность трения – поверхность тела, участвующая в трении.
Коэффициент трения – отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.
Коэффициент сцепления – отношение наибольшей силы трения покоя двух тел к нормальной относительно поверхностей трения си- ле, прижимающей тела друг к другу.

17 срезаемой стружки грунта, увеличивается сопротивление резанию последнего, требуется больший путь для заполнения ковша.
Износ и повреждение поверхностей снижают сопротивление ус- талости деталей и могут служить причиной их разрушения даже при незначительных концентраторах напряжений и весьма низких номи- нальных напряжениях. Повышенный износ нарушает нормальное взаимодействие деталей в узлах, может вызвать значительные допол- нительные нагрузки, удары в сопряжениях и вибрации, стать причи- ной внезапных разрушений. С повышенным износом нередко связан недопустимый шум машин.
Заедание или заклинивание деталей может привести к аварий- ной ситуации. Так, заедание лопатки ротора масляного насоса может вызывать его заклинивание, прекращение подачи масла к подшипни- кам и аварию машины.
В многозвенных механизмах даже небольшой износ отдельных элементов может суммироваться на ведомом звене и нарушать нор- мальное функционирование механизма.
Износ цилиндропоршневой группы двигателя увеличивает засо- рение воздуха отработавшими газами: 100 изношенных автомобилей загрязняют воздух отработавшими газами как 125 новых автомобилей.
Примечательно, что масса механизма или машины по мере их износа уменьшается незначительно.
Например, автомобильный двигатель средней мощности после полного износа имеет потерю массы не более 1 % от исходной, а грузовой автомобиль средней грузоподъемности – не более 3 кг.
1.4. Понятия о надежности машины
В соответствии с ГОСТ 13377-75 надежность – свойство объек- та выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Термин «объект» является наибо- лее общим наименованием изделия: дорожной машины, оборудова- ния или отдельной сборочной единицы.
В процессе эксплуатации объект может находиться в одном из следующих состояний: исправном, работоспособном, неисправном.
Исправное состояние (исправность) – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным норма- тивно-технической документацией.

18
Работоспособное состояние (работоспособность) – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, со- храняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Параметры, характеризую- щие выполнение функций, обусловливают эксплуатационные показа- тели изделия: производительность, мощность, тягово-скоростные ха- рактеристики, параметры рабочего процесса и прочее.
Неисправное состояние (неисправность) – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, ус- тановленных нормативно-технической документацией. Различают неисправности, не приводящие к отказам (нарушение лакокрасочного покрытия, износ режущей кромки рабочего органа), и неисправности, ведущие к возникновению отказа (трещина металлоконструкции ра- мы, изгиб лопасти вентилятора системы охлаждения двигателя).
Срок службы машины – календарная продолжительность экс- плуатации изделия до разрушения или другого предельного состоя- ния. Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, условиям безопасности, экономическим показателям, не- обходимости первого капитального ремонта и т. п.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособ- ности объекта. Для каждого объекта признаки (критерии) отказов ус- тановлены нормативно-технической документацией.
В зависимости от причин возникновения различают:
- конструкционные отказы, возникшие в результате нарушения установленных правил конструирования;
- производственные отказы, причиной возникновения которых является нарушение установленного процесса изготовления или ре- монта изделия;
- эксплуатационные отказы, причиной возникновения которых является нарушение установленных правил или условий эксплуата- ции машины.
По характеру возникновения различают следующие отказы:
- отказы, происходящие в первый, короткий период эксплуата- ции, приработочные отказы. Их появление обусловлено дефектами из- готовления и сборки и неудовлетворительным заводским контролем;
- отказы, вызванные износом деталей. Их появление на опреде- ленной стадии эксплуатации неизбежно и указывает на процесс ста- рения механизма;

19
- внезапные отказы, возникающие вследствие совпадения небла- гоприятных факторов: наличия внутренних скрытых дефектов в ма- териале, превышения расчетных силовых и термических нагрузок и т.п. и сопровождающиеся разрушением деталей;
- систематические отказы обусловлены наличием конструктив- ных и технологических недостатков, присущих изделиям данной мо- дели, в результате которых в некоторых деталях постепенно накапли- ваются изменения, приводящие на определенной стадии работы изде- лия к преждевременному предельному износу или поломке этих де- талей.
В зависимости от способа устранения отказа все объекты разде- ляют на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые
(невосстанавливаемые). К ремонтируемым относят объекты, которые при возникновении отказа ремонтируют и после восстановления ра- ботоспособности снова вводят в эксплуатацию. Большинство машин и оборудования, а также их элементы являются ремонтируемыми объектами.
Неремонтируемые объекты после возникновения отказа заме- няют. К числу неремонтируемых элементов многих машин относят подшипники качения, тросы, оси, пальцы, крепежные детали и т.д.
Восстановление этих элементов экономически нецелесообразно, так как затраты на ремонт достаточно велики, а обеспечиваемая при этом долговечность значительно ниже, чем у новых деталей.
Надежность объекта характеризуется безотказностью его рабо- ты, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.
Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособ- ность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.
Под наработкой подразумевают продолжительность или объем работы объекта, измеряемые в часах, километрах, кубических метрах или других единицах. Это свойство особенно важно для элементов системы управления, тормозных устройств и других механизмов, от- каз которых может привести к аварии или к длительному простою дорогостоящего оборудования.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и текущих ремонтов.
Предельное состояние объекта – состояние, при котором даль- нейшая его эксплуатация должна быть прекращена из-за неустрани- мого нарушения требований безопасности или неустранимого ухода

20 заданных параметров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой. Объект, достигший своего предельного состояния, направляют в капитальный ремонт или списывают.
Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин воз- никновения отказов, повреждений и устранению их последствий пу- тем проведения технического обслуживания и ремонтов. Под устра- нением отказа подразумевают восстановление работоспособности объекта путем ремонта (для ремонтируемых элементов) или замены
(для неремонтируемых элементов) отказавшего элемента. Долговеч- ность и ремонтопригодность являются основными свойствами, опре- деляющими уровень надежности машин и оборудования.
Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять ис- правное и работоспособное состояние в течение и после хранения и
(или) транспортирования. Это свойство более важно для машин се- зонного использования и сменного рабочего оборудования: снего- очистителей, уплотняющих машин, грейферного оборудования, кус- торезов и др.
Совокупность перечисленных свойств определяет способность объекта выполнять заданные функции, сохраняя установленные экс- плуатационные показатели в заданных пределах в течение установ- ленного срока, т.е. надежность изделия в эксплуатации.
1.5. Сроки службы трущихся деталей машин
Выход из строя деталей и рабочих органов машин при нормальных условиях эксплуатации является следствием физического износа разных видов: усталостных разрушений, ползучести материалов, механического износа, коррозии, эрозии, кавитации, старения материала и др.
Особенно велик износ деталей и рабочих органов машин ору- дий, которые эксплуатируются в абразивной и агрессивной средах, и деталей транспортных машин, работающих в условиях грязи и пыли.
Например, ресурс дробящих плит составляет в среднем 4…6 меся- цев, зубьев ковшей экскаваторов, скреперов и бульдозеров, шнеков –
6…8 месяцев. На дробилке массой 6 т при дроблении высокоабра- зивных пород расходуется в год 17 т дробящих плит. Контрольные сроки службы до капитального ремонта угольных комбайнов –
8…12 месяцев, а конвейеров в угольных шахтах – 2…3 года. Дизели,