Интенсивность изнашивание материалов Исполнитель

Интенсивность изнашивание материалов

План

1. Общая характеристика процессов изнашивание материалов.
2. Классификация видов изнашивания.
3. Расчет интенсивности изнашивания.
4. Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания.
5. Температура при трении.
6. Трения качения. Характер взаимодействия контактирующих тел.
7. Изнашивание поверхностей при трения качения.

        {spoiler=Подробнее}

Общая характеристика процесса изнашивания и классификация видов                 изнашивания

         Изнашивание поверхностей трения обычно проявляется в отде­лении частиц материала, размер которых изменяется в пределах от долей микрона до нескольких микронов (мкм). Отделение этих частиц подготавливается многократным воздействием нагрузок и температурных импульсов на единичные неровности, в результате чего накапливаются необратимые изменения, возникает неоднород­ность структуры и напряженного состояния, появляются трещины, которые, смыкаясь, образуют частицы износа. Такое представление о процессе изнашивания дает усталостная теория изнашивания, базирующаяся на молекулярно-механической теории трения. В соответствии с усталостной теорией изнашивание поверхностей рассматривается как  результат  нарушения  фрикционных   связей (единичных пятен касания). Характер нарушения фрикционных связей зависит от ряда факторов, из которых основными являются отношение глубины внедрения (или величины сближения в контак­те)  к радиусу единичной неровности () и отношение танген­циальной прочности молекулярной связи т к пределу текучести материала основы.

         Величина  геометрическая характеристика, позволяющая раз­личать упругий контакт, пластический контакт и микрорезание, а величина  физико-механическая характеристика материала ос­новы.

         При внешнем трении нарушение фрикционной связи происхо­дит по поверхности раздела двух тел или по пленкам, покрываю­щим эти тела. Если нарушение фрикционной связи происходит не по поверхности раздела двух тел, а в глубине основного материа­ла, внешнее трение переходит во внутреннее.

         И. В. Крагельский в предложенной им классификации для установившегося движения в условиях трения без смазки и при граничной смазке различает пять видов нарушения фрикционной связи (рис. 4.1):

Рис. 4.1. Основные характеристики   фрикционных  связей

по И. В. Крагельскому.

         1) упругое оттеснение материала выступами контртела, кото­рое встречается, когда напряжения в зоне контакта не превыша­ют предела текучести. Разрушение   материала (износ) в этом случае происходит в результате усталостных явлений;

         2) пластическое оттеснение материала,   которое   происходит, если контактные напряжения достигают предела   текучести,   но материал обтекает внедрившиеся выступы  контртела.   Износ   в этом случае будет результатом малоциклового пластического передеформирования (малоцикловая фрикционная усталость).   Ус­ловия возникновения упругого или пластического   оттеснения   в определенной степени характеризуются ранее изложенными пред­ставлениями об упругом и пластическом контакте;

         3) микрорезание, которое происходит при достижении контакт­ными напряжениями или деформациями разрушающих значений (нарушается режим обтекания выступов деформируемым   мате­риалом). Износ происходит при однократном акте взаимодейст­вия;

         4) адгезионное нарушение фрикционной связи (разрушение схватывающихся пленок); оно не приводит непосредственно к разру­шению, но влияет на величину действующих на контакте напряже­ний и деформаций, т. е. сопутствует   усталостным процессам. Адгезионное нарушение происходит при прочности пленки, мень­шей прочности   основного   материала, т. е.  при положительном градиенте механических свойств  > 0;

         5) когезионный отрыв, который возникает если прочность фрик­ционной связи (прочность пленки) выше прочности основного материала, т. е. при отрицательном градиенте механических свойств  < 0. В этом случае износ происходит в результате глубинного вырывания при однократном воздействии.

         При микрорезании и когезионном отрыве износ максимальный, а при упругом, контакте - минимальный.

         Необходимо отметить и другие классификации процессов износа. Первая классификация была предложена Бринелем в 1921 г. В зависимости от кинематического признака и наличия прослойки между поверхностями он различал следующие виды изнашивания:

1. при трении качения со смазкой;
2. при трении качения без смазки;
3. при трении скольжения со смазкой;
4. при трении скольжения без смазки;
5. между двумя твердыми телами;
6. с разделением твердых тел промежуточным шлифующим порошком.

         М. М. Хрущов предложил классификацию видов износа, в ос­нове которой лежат служебные признаки и характер основных явлений, определяющие эффект изнашивания. Он делит виды из­нашивания на следующие группы:

1. механическое изнашивание:

         а) абразивное изнашивание;

         б) изнашивание вследствие пластического трения;

         в) изнашивание при хрупком разрушении;

         г) усталостное изнашивание;

2. молекулярно-механическое изнашивание (при   окислении кислородом воздуха);

3. коррозионно-механическое   изнашивание   (при   окислении кислородом воздуха);

4.  навигационное изнашивание.

         Б. И. Костецкий классифицирует виды изнашивания деталей-машин по главным процессам, протекающим в поверхностных слоях металла трущихся пар: пластическим деформациям, упроч­нению, возникновению металлических связей и разрушению их, адсорбции, диффузии и образованию химических связей, нагреву и изменению свойств металлов в результате тепловых явлений, резанию и усталостным явлениям.

         По Костецкому вид износа определяется процессом, который протекает с максимальной скоростью и становится преобладаю­щим. Основными видами изнашивания деталей машин он счита­ет схватывание первого рода, окислительное, тепловое (схваты­вание второго рода), абразивное, осповидное (усталостное).

         Б. И. Костецкий делит все процессы разрушения на нормаль­ные (теоретически неизбежные и практически допустимые) и патологические явления повреждаемости, (не допустимые при работе машин):

1. Допустимые виды изнашивания:       

         а) окислительный износ;

         б) износ пленок некислородного происхождения;

         в) абразивный износ без снятия стружки и без царапания.

2. Повреждения (недопустимые виды изнашивания):

         а) схватывание;

         б) абразивный износ со снятием стружки и царапанием;

         в) усталостное повреждение;

         г) фреттинг-процесс;

         д) смятие;

         е) коррозия;

         ж) кавитация.

         О процессе разрушения поверхностного слоя деталей М. М. Тененбаум судит по характеру единичных разрушений, следы кото­рых в той или иной мере сохраняются на изношенной поверхнос­ти. Он, как и Б. И. Костецкий, считает, что на разных участках поверхности могут наблюдаться различные виды изнашивания, однако практическое значение имеет один процесс, протекающий с большей скоростью.

         М. М. Тененбаум различает следующие виды разрушения по­верхностного слоя деталей при их изнашивании: разрушение ма­териала путем среза, путём отрыва, усталостное разрушение ма­териала и полидеформационный процесс разрушения материала. Он считает, что разрушению поверхностного слоя предшествуют процессы разупрочнения, которые подразделяются на механические, тепловые, химические и адсорбционные.

         М. М. Тененбаум предлагает классификацию процессов изна­шивания в соответствии с 16 видами фрикционных контактов (рис. 4.2):

I - в условиях гидродинамического или гидростатического поддерживающего эффекта жидкой смазки:

II - в условиях газовой смазки;

III - в условиях граничной смазки;

IV- при сухом трении (спорадическое   схватывание,   заеда­ние, окислительный износ);

V- при сухом   трении или граничной   смазке в условиях ос­циллирующего движения сопряженных деталей (фреттинг-коррозия);

VI- в условиях циклического действия контактных напряже­ний при трении качения (питтинг, осповидный износ, полидеформационный процесс разрушения);

VII- в условиях соударения тел (усталостный   или   полиде­формационный процессы изнашивания, изнашивание при крупном разрушении поверхностного слоя);

VIII- при трении о монолитный абразив  (закрепленный аб­разив) ;

IX- при перемещении деталей в абразивной массе;

X- при трении скольжения сопряженных поверхностей и на­личии между ними абразивных частиц;

XI- при трении качения и наличии абразивных частиц;

XII- в результате механического действия   твердых   частиц, перемещаемых потоком жидкости (гидроабразивный вид изнаши­вания, коррозионно-механический процесс изнашивания);

XIII- в результате механического действия   твердых частиц, перемещаемых потоком газа (газоабразивная эрозия);

XIV- в условиях циклического действия локальных гидрав­лических ударов (кавитационный вид изнашивания, кавитационная эрозия);

XV- под действием высокоскоростного потока жидкости (ще­левая эрозия);

XVI- под действием высокоскоростного потока газа (газовая эрозия).

Рис. 4.2. Классификация процессов изнашивания по М. М. Тененбауму.

         Наряду с вышеуказанными существует классификация Ш. М. Билика. Ш. М. Билик применительно к пластмассам при­водит следующие механизмы истирания: 1) псевдоупругий; 2) вол­нообразный; 3) пластичный; 4) абразивный; 5) комбинирован­ный. Ш. М. Билик различает механизмы истирания в зависимос­ти от устанавливающейся микрогеометрии поверхности трения пластмасс. Он считает, что даже при небольших касательных си­лах часть упругих напряжений в материале снимается в резуль­тате пластических деформаций поверхностных неровностей, т. е. упругого механизма истирания для пары сталь - пластмасса не существует, упругое контактирование поверхностей всегда сопро­вождается пластической деформацией, преимущественно пласт­массы. И этот механизм истирания он называет псевдоупругим.

         Комбинированным механизмом истирания Ш. М. Билик счита­ет совмещение упругого, волнообразного, пластичного и абразив­ного механизмов истирания.

         Таким образом, процесс изнашивания является кумулятивным, т. е. суммирующим действие отдельных факторов (механических и химико-физических) при повторном нарушении фрикционных связей до отделения частицы износа.

                                Расчет интенсивности изнашивания

         Линейная интенсивность изнашивания определяется как объ­ем материала, удаляемый с единицы номинальной поверхности на единичном пути трения, т. е.

                                                                  (4.1.)

где  - объем материала, удаляемый на пути трения L.

         Так как в самом деле материал удаляется лишь с фактической площади касания, то по аналогии с (2.29) определяем удельную интенсивность изнашивания (в результате одного взаимодействия неровностей)

                                                                        (4.2) 

где и_d - объем материала, удаляемый с площади А_r при сдвиге на пути d (в результате одного акта взаимодействия неровностей); d - средний диаметр пятна касания. Разделим (4.1) на (4.2)

                                                                (4.3)

         Если износ будет идти равномерно во времени, то, очевидно, изношенные объемы будут пропорциональны путям трения, т. е.

                    (4.4)

         Подставив (4.3) в (4.4), получим

                     (4.5)

         Зная,   что  р_а =          и                       запишем

                                     (4.6)                                                                                                                                                                                         

         Если за один акт взаимодействия неровностей удаляется объем материала и_d, то за п циклов (актов взаимодействия) удаляется объем

                                                                   (4.7)

         Путем моделирования шероховатой поверхности набором ша­ровых сегментов можно получить (приводим без вывода) зависи­мость для расчета U_v

                            (4.8)

         Подставив (4.7) и (4.8) в (4.2), получим

                            (4.9)

         С учетом геометрической конфигурации и расположения по высоте единичной неровности основное уравнение для расчета интенсивности изнашивания примет вид

                    (4.10)

         Где  K₁= 0,2 - множитель, определяемый геометрической конфигу­рацией и расположением неровностей по высоте; коэффи­циент перекрытия.

         Это уравнение интенсивности изнашивания для упругого кон­такта (для инженерных расчетов) запишется так:

         а) при контактировании шероховатых неприработанных  поверх­ностей без волнистости  (p_a=р_с)

         (4.11)

         Здесь    (4.12)

         б) при контактировании шероховатых  и волнистых  неприрабо­танных поверхностей (p_a ¹ p_c)

      (4.13)

где           (4.14)

         в) при контактировании приработанных поверхностей, у которых установилась равновесная (или даже оптимальная) шероховатость, самовоспроизводящаяся в процессе изнашивания,

     (4.15)

         В формулах (4.11 - 4.13) обозначено:

         I - интенсивность изнашивания; К_tv - поправочный коэффициент (по справочникам); р_а - номинальное давление; Е-модуль упругости; t_у - параметр кривой фрикционной усталости (определяется по справочникам); комплексная характеристика шероховатости; r-приведенный радиус неровностей; b, r - параметры опорной кривой; Н_в - высота волны; R_в - радиус волны; f_m - молекулярная составляющая коэффи­циента трения; К₁ - множитель, определяемый геометрической конфигурацией и расположением неровностей по высоте; s₀ - раз­рушающее напряжение при растяжении; t₀ - сдвиговое сопротивле­ние при экстраполяции нормального давления к нулю; а_г, - коэффи­циент гистерезисных потерь; К - поправочный коэффициент (по справочникам).

         Для пластического контакта интенсивность изнашивания, как правило, не рассчитывается (хотя и имеются эмпирические соот­ношения для этой цели), так как считается, что необходимо во всех случаях обеспечивать упругое контактное взаимодействие тел. Большей частью это происходит самопроизвольно в резуль­тате приработки поверхностей, приводящей к изменению конфи­гурации контактирующих неровностей и расположения их по высоте.

         Интенсивность изнашивания на практике меняется в широких пределах - от 10^-3 до 10^-12.  Различают десять классов износо­стойкости:

Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания

         Нормальная нагрузка. Из уравнений (4.11, 4.13, 4.15) видно, что нормальная нагрузка (номинальное давление) нелинейно влияет на износ для неприработанных поверхностей: и линейно для приработанных поверхностей: I»р_а. В общем случае I»р_а^1...3, что хорошо согласуется с многочисленными лабораторными исследованиями и с опытными данными эксплуатации деталей машин.

         Шероховатость и волнистость поверхности. Влияние микрогеометрии поверхности на интенсивность изнаши­вания значительно. Поскольку комплексный критерий шероховатости  меняется в пределах 10^-3<D<1, а показатель степени при D лежит в пределах 0,8 - 4 (для большинства поверхностей n»2, параметр фрикционной усталости 2<t_у<10), то изменение микрогеометрии может менять интенсив­ность изнашивания в несколько порядков.

         Отношение параметров волнистости обычно лежит в пределах 10^-3 >>10^-6, а показатель степени при   лежит в пределах 0,16 - 0,8. Поэтому с увеличением отношения интенсивность изнашивания уменьшается.

         В случае изнашивания приработанных поверхностей исходная микрогеометрия трущихся поверхностей не влияет на интенсив­ность изнашивания.

         Механические свойства контактирующих материалов. Показатель   степени   при   модуле   упругости Е находится в пределах 0,6-7 (формула 2.39), 1,9-9,6 и от -1 до +4. С увеличением модуля   упругости Е (для материалов с одинаковыми прочностными свойствами) интенсивность изнашивания возрастает, причем весьма значительно.

         С  возрастанием  разрушающего   напряжения s₀ и  параметра; фрикционной усталости t_у, а также с повышением твердости ин­тенсивность изнашивания снижается. Более подробно влияние твердости рассматривается при изучении абразивного изнашивания, (см. ниже).

         Так как между модулем упругости Е и прочностными харак­теристиками (s₀, t_у) имеется связь, однозначную зависимость между модулем упругости и интенсивностью изнашивания или между величинами s₀ и t_у и интенсивностью изнашивания эксперимен­тально установить затруднительно.

         Свойство несовершенной упругости учитывают коэффициентом  гистерезисных потерь а_г.

         Фрикционные свойства сопряжения. С уменьшением коэффициента трения интенсивность   изнаши­вания уменьшается:

              (4.16)

         Этим объясняется частично и тот факт, что применение смазки сильно снижает f_M и тем самым значительно уменьшает износ. Однако влияние коэффициента трения на износ неоднозначно, так как изменение коэффициента трения влечет за собой изменение температуры узла трения, а температура, в свою очередь, влияет на механические свойства трущихся поверхностей.

         Влияние силы молекулярного взаимодействия на интенсивность изнашивания приработанных поверхностей учитывается сдвиговым сопротивлением t₀. Чем меньше t₀, тем мень­ше интенсивность изнашивания. Поэтому введение смазки снижает интенсивность изнашивания.

         Температурно-скоростной фактор. Влияние скорости скольжения на интенсивность изнашивания изучено еще недостаточно. От скорости скольжения зависят мощ­ность тепловыделения и температура узла трения, последняя влияет на механические и фрикционные свойства изнашивающихся поверх­ностей, ведет к структурным изменениям в поверхностных слоях. Поэтому износ поверхностей в результате воздействия температурно-скоростного фактора рассматривают как следствие зависимости от температуры тех свойств материалов, характеристики которых вошли в расчетные уравнения, (4.11, 4.13, 4.15), т. е. Е, s₀, f_M, t_у. Модуль упругости материалов Е с повышением температуры незначительно снижается, разрушающее же напряжение s₀ уменьшается более существенно. Влияние температуры на f_м и t_у неоднозначно и до настоящего времени еще недостаточно изучено. Экспериментально уста­новлено, что зависимость интенсивности изна­шивания от температурно-скоростного (точнее температурно-нагрузочно-скоростного) фактора, определяющего тепловыделение в контакте, имеет так называемые критические точки (рис. 4.3). При достижении на контакте опре­деленных температур происходят качественные изменения механических и фрикционных свойств поверхностных слоев материалов, при ко­торых интенсивность изнашивания может скач ком меняться на несколько порядков.

         Температура при трении.  При относительном скольжении двух тел в тонком поверхностном  слое образуется тепло, которое может привести к местному размягчению и расплавлению   материала.  Тепло распространяется от пятен контакта в глубь обоих контакти­рующих тел, причем тепловые потоки распределяются в зависимо­сти от теплофизических свойств контактирующих тел, их размеров и условий теплоотвода.

         Передача тепла идет по нормали к изотермической поверхнос­ти от мест с большей температурой к местам с меньшей темпера­турой (рис. 4.4). Интенсивность теплового потока зависит от работы силы трения и величины площади, на которой осущест­вляется эта работа.

         Если теплопроводность первого и второго контактирующих тел l₁ и l₂, то общее количество тепла Q, образующегося в зоне тре­ния, распределяется между телами, т. е. Q = Q₁+Q₂. Соотношение тепловых потоков можно представить в виде

                                        (4.17)

где коэффициент относительной теплопроводности тел;a_а -коэффициент, характеризующий теплоинерционные свойства первого тела относительно второго.

         Зависимость (4.17) получена для двух соприкасающихся огра­ниченных тел, имеющих тепловую изоляцию с боковых сторон. В действительности происходит теплоотдача в окружающую среду. С учетом теплоотдачи при линейном тепловом потоке коэффи­циент распределения теплового потока, показывающий, какая часть теплового потока направляется на одно из контактирую­щих тел (на второе тело), запишется так:

                   (4.18)

где s' - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду; р - плот­ность материала второго тела; с - удельная теплоемкость второго тела; v - скорость скольжения.

         На условие теплоотдачи решающее значение оказывает коэф­фициент взаимного перекрытия, представляющий собой отношение площадей трения контактирующей пары. Если два кольцевых образца трутся торцами, то коэффициент взаимного перекрытия К_вз. равен 1, при этом тепло, генерируемое в зоне трения, проникает вглубь и рассеивается с торцевой поверхности (рис. 4.5, а). Если по диску трется пальчиковый обра­зец, можно считать, что К_вз.»0, при этом основная часть тепла рассеивается в окружающую среду, оставляя поверхность диска почти холодной (рис. 4.5, б).

         При трении различают:

         - температуру вспышки на единичном пятне;

         - суммарную температуру на поверхности трения;

         - среднюю объемную температуру.

         На единичных пятнах касания (время существования такого пятна касания 10^-7-10^-8 секунд) возникают температурные вспышки значительной величины (700°С и более).

Характер взаимодействия контактирующих тел

         Трением качения называют трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по ве­личине и напряжению.

Если цилиндр (колесо) катится по   неподвижной   плоскости (рис. 4.6) так, что при  повороте  его на угол j ось колеса сме­щается  на  величину R_j (R - радиус  колеса),  то  такой вид движения называют чистым качением, или   качением   без   про­скальзывания. При этом   точка О₁ колеса,   соприкасающаяся с плоскостью, неподвижна, а скорости всех других точек колеса та­ковы, как если бы оно в данный момент поворачивалось относи­тельно точки О₁ с угловой скоростью w, равной         (4.19)

         Здесь V₀ -линейная скорость точки О.

         Ось, проходящую через точку О₁ перпен­дикулярно плоскости качения колеса, называ­ют мгновенной осью вращения. В действитель­ности при качении контакт осуществляется не по линии мгновенной оси вращения, а по не­которой поверхности, которая образуется в результате деформации контактирующих тел. Если к колесу приложена нормальная нагруз­ка N и движущая сила F_о (не проходящая че­рез точку О₁), то движущим моментом (чис­ленно равным моменту сопротивления каче­нию) будет произведений М=F_o/R, а коэффициентом трения каче­ния— отношение движущего момента к нормальной нагрузке, т. е.

               (4.20)

         Реакция опоры N' смещена на величину эксцентриситета е от­носительно действия силы N. Реактивный момент (момент сопро­тивления качению) будет М=N'e. Из условия М=М и N=N' следует, что,

e=r                          (4.21)

т. е. для чистого качения по закону Кулона коэффициент трения качения численно равен эксцентриситету е и имеет размерность длины.

         Наряду с коэффициентом трения качения применяют и безраз­мерную величину f - коэффициент сопротивления качению, рав­ную

F=                                 (4.22)

Коэффициент сопротивления качению f численно равен отноше­нию работы A_j, совершаемой движущей силой F_o на единичном пути, к нормальной нагрузке:        

F=                       (4.23)

         Изучением природы трения качения занимались после Кулона многие исследователи, эти работы продолжаются и сейчас. Име­ется ряд теорий, объясняющих природу трения качения. Так, О. Рейнольдc (1876 г.) установил, что одной из причин возникновения сил сопротивления качению является наличие на площадке контакта участков с проскальзыванием, где действуют силы тре­ния скольжения. Деформация растяжения поверхности основания под действием приложенных сил не является равномерной по ду­ге контакта. В зоне контакта имеются три участка: в центре учас­ток сцепления, где проскальзывание отсутствует, и по краям - два участка с проскальзыванием. Величина проскальзывания за­висит от соотношения упругих свойств материалов и радиусов кривизны контактирующих поверхностей.

         Экспериментально установлено, что проскальзывание весьма мало по  величине. Если материал контактирующих тел одинаков, размер площадки контакта и распределение давлений я а ней под­чиняются теории Герца, а проскальзывание на площадке контакта происходит вследствие разницы в кривизне соприкасающихся тел. При разных упругих постоянных контактирующих тел распреде­ление нормальных давлений уже >не подчиняется теории Герца и является несимметричным относительно оси симметрии катящего­ся цилиндра. Возникает неравенство и тангенциальных напряже­ний, что – является причиной дополнительного проскальзывания.

         Для случая качения сферы в прямолинейном желобе установ­лено, что чистое качение свойственно лишь двум сечениям шара, расположенным на расстоянии 0,17 d (d - ширина желоба) от центра зоны контакта. В остальной части -контакта происходят проскальзывание.

         В 1837 г. французский инженер Дюпюи предложил гистерезисную теорию трения качения, согласно которой в основе сопротив­ления качению лежит явление несовершенной упругости, В 50-х годах XX в. эта теория была детально разработана Д. Тейбором. Рассмотрим основную идею этой теории.

         При качении жесткого цилиндра по упругому основанию каж­дый элемент основания в течение времени, когда он находится в области контакта с цилиндром, испытывает последовательно цикл нагрузки (затрачивается работа) и разгрузки (возвращается работа). Разность между затраченной при нагрузке и возвращенной при разгрузке работой, как известно, равна площади петли гистерезиса: а_гФ₁ (где а_г - коэффициент гистерезисных потерь, Ф₁ - работа по перемещению цилиндра на единицу пути трения).

         Согласно гистерезисной теории трения сила трения качения равна                      F=                               (4.24)

         Установлено (приводим без вывода), что

F=                                  (4.25)

где N_l - нормальная нагрузка, отнесенная к длине цилиндра; R-радиус цилиндра; - коэффициент Пуассона основания; Е-модуль упругости.

         Таким образом, задача расчета сопротивления качению сводится к определению коэффициента а_г.

         При качении жесткого цилиндра по вязкоупругому основанию получено выражение для расчета коэффициента сопротивления качению

F=                              (4.26)

где а_о - полуширина площадки контакта; К - радиус цилиндра; Х_ц - координата точки тыльной стороны цилиндра, определяющая границу зоны контакта; к - параметр принятой модели вязкоупругого тела.

         Гистерезисная теория качения неприемлема для случая каче­ния металла по металлу в связи с тем, что значительная работа затрачивается на пластическое деформирование поверхностей тре­ния металлов, ведущее к появлению остаточных напряжений и искажающее картину гистерезиса.

Изнашивание поверхностей при трении качения

         При трении качения детали испытывают высокие многократно повторяющиеся контактные напряжения, в результате чего на по­верхностях трения возникает усталостное изнашивание,   а также абразивное, заедание и др. При повторных контактных напряже­ниях в зависимости от соотношения между нормальной и танген­циальной составляющими сил в контакте в поверхностном или подповерхностном слое детали появляются первичные   микротрещины, имеющие определенную ориентировку по отношению направления сил трения (рис. 4.7). В трещины под действием ка­пиллярных сил проникает смазка. Когда такая трещина повторно вступает в контакт, под действием внеш­ней нагрузки она сжимается,   и масло под высоким давлением   расширяет ее. В результате многократного повторного действия этого   процесса     происходит разрушение микрообъемов металла, и па поверхностях трения появляются так на­зываемые осповидные сколы, приводя­щие в дальнейшем к разрушению поверх­ности. При высоких контактных напряжениях процесс усталостного изнашива­ния быстро прогрессирует.

         Следует иметь в виду, что усталостное изнашивание возникает тогда, когда на поверхностях трения есть смазка и процесс разру­шения не носит абразивного характера. При отсутствии смазки, возникшие на поверхности трения микротрещины не развиваются, а слипаются под влиянием температуры и пластического дефор­мирования металла. В этих условиях ведущим видом изнашива­ния становится заедание.

         При загрязнении смазки абразивными частицами трещины в поверхностном слое не успевают развиться вследствие опережаю­щего изнашивания поверхностного слоя абразивными частицами.

         Методики расчета усталостного изнашивания при качении с проскальзыванием изучаются в специальных курсах, потому здесь не рассматриваются.

{/spoilers}