Конструктивные способы повышения износостойкости деталей

При решении вопросов повышения износостойкости деталей машин и механизмов следует обратить внимание на возможности изменения характеристик сопряженных деталей. Так, например, увеличение податливости одной из деталей либо, наоборот, увеличение жёсткости детали либо узла в целом может благоприятно повлиять на долговечность работы детали, узла и машины. Податливость позволяет рабочей поверхности одной детали следовать за деформацией сопряжённой детали и приспосабливаться к погрешностям её формы. Наиболее полно роль податливости проявляется в резинометаллических вкладышах и гуммированных деталях, во вкладышах из пластмасс и мягких покрытиях рабочих поверхностей. Сухая резина в паре со сталью, бронзой, латунью при смазывании сопряжений водой обладает высокими антифрикционными свойствами. Высокая способность деформации резины обеспечивает более равномерное распределение давлений по длине вкладыша. Абразивные частицы, попадающие в зазор сопряжения, вдавливаются в резину и перекатываются по ней, не производя режущего действия. Резинометаллические вкладыши устанавливаются в различных по назначению устройствах морских и речных судов, в песковых насосах, гидравлических турбинах и т.д. Аналогично резине ведут себя мягкие покрытия вкладышей.

Изменение податливость можно использовать и для повышения долговечности работы подшипников качения. В этом случае податливым выполняют не сам подшипник, а его корпус, благодаря чему удается пропорционально распределить нагрузку на тела качения. Доказано исследованиями, что в случае снижения нагрузки на тела качения на 10 % долговечность подшипника повышается на 36 %.

Повышение износостойкости деталей и узлов можно добиться за счет изменения жесткости деталей. Жесткость должна обеспечить такое взаимное их перемещение, при котором под действием нагрузок неточность размеров и формы не выходила за пределы выбранного допуска. Требуется учитывать общую и местную жёсткость конструкции.

Улучшить работу пар трения в ряде случаев можно изменением обычной конфигурации детали. Например, манжеты выполняют с волнообразными гребнями. Благодаря этому при увеличении площади трения всего на 2 % площадь теплоотдачи вращающегося вала увеличивается примерно на 200 %.

Достаточно широко может использоваться так называемый принцип взаимного дополнения качества. Сущность приведенного принципа заключается в том, что в результате обработки деталь становится неоднородной по своему строению, в результате этого качество сердцевины и поверхностного слоя взаимно дополняют друг друга, образуя необходимое сочетание свойств. В качестве примера можно привести использование для изготовления деталей конструкционных малоуглеродистых сталей, которые подвергают цементации с последующей закалкой. После такой обработки деталь имеет вязкую сердцевину и твердый малопластичный износостойкий поверхностный слой. Такие детали достаточно долговечно работают в условиях действия на знакопеременных нагрузок. Приведенный принцип используется при получении композиционных материалов, каждый из компонентов которых имеет свои особенности, но в совокупности приобретаются свойства отличные от свойств компонентов.

Для реализации принципа используются следующие способы:

- термическая (...) и химико-термическая обработка (...);

- термомеханическая обработка (...);

- облицовка поверхностей (резиной, полимерными материалами и др.);

- применение накладок и вставок (...);

- биметаллизация (...).

В узлах терния скольжения часто встречаются плавающие детали. Способность одной из деталей сопряжения ограниченно перемещаться относительно другой детали позволяет устранить вероятность заедания деталей, отсутствует местный износ, уменьшается тепловыделение в сопряжении и т.д. В быстроходных гидродинамических опорах применяют даже наборы из плавающих чередующихся бронзовых и стальных втулок. При конструировании таких плавающих опор следует руководствоваться следующим. Количество теплоты, выделяющейся в гидродинамическом подшипнике, прямо пропорционально квадрату угловой скорости вала. При плавающих втулках снижается угловая скорость и в масляном несущем слое уменьшится тепловыделение.

Плавающие элементы предусматриваются для компенсации тепловых деформаций деталей сопряжения.

В кинематических парах, обеспечивающих небольшие перемещения, жесткие звенья могут быть заменены неподвижными соединениями, а работоспособность сопряжения сохранится за счёт использования промежуточного упругого элемента (резинометаллического шарнира), который и будет деформироваться и выполнять определённую работу.

Для повышения долговечности деталей в некоторых случаях целесообразна замена трения скольжения трением качения, в результате чего достигаются малые потери на трение, экономится значительное количество цветных металлов (используются в подшипниках скольжения), уменьшается расход смазочных материалов, отпадает необходимость в принудительном охлаждении, упрощается оборудование, отсутствует износ шеек валов, высокая степень унификации и взаимозаменяемости деталей, снижается стоимость машин и узлов, возможность восприятия осевых нагрузок. Кроме перечисленных достоинств подшипники обладают существенными недостатками (...). Широко применяются пары винт-гайка качения.

Применяют методы разгрузки рабочих поверхностей, в некоторых случаях требуется учесть температурные деформации трущихся деталей..

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: