Трение и износ в пожарной технике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Трение и износ в пожарной технике

Киселев Вячеслав Валериевич, старший преподаватель

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

Износ деталей оказывает решающее влияние на долговечность и эксплуатационную надежность пожарных машин. Увеличение зазора в сопряжениях вследствие износа часто сопровождается снижением коэффициента полезного действия, возникновением ударных нагрузок, увеличением потерь на трение и интенсивности износа сопряженных деталей. зазор износ трение

Износ деталей оказывает решающее влияние на долговечность и эксплуатационную надежность пожарных машин. Увеличение зазора в сопряжениях вследствие износа часто сопровождается снижением коэффициента полезного действия, возникновением ударных нагрузок, увеличением потерь на трение и интенсивности износа сопряженных деталей.

Работа всех машин и механизмов основана на относительном перемещении сопряженных поверхностей, сопровождаемым их трением и износом. Поэтому проблема трения и износа является одной из наиболее общих и важных, определяющих, в значительной мере, развитие и прогресс большинства отраслей техники. Этим и подтверждается влияние успешной разработки проблем трения и износа на развитие всех отраслей хозяйства.

Применительно к пожарной технике эта проблема наиболее актуальна, поскольку в данной сфере двигатели пожарных и аварийно-спасательных автомобилей кроме транспортного режима эксплуатируются еще и в стационарном режиме в качестве привода на исполнительный агрегат, кроме того, они работают и без нагрузки в режиме прогрева и при смене караула во время проведения ежедневного технического осмотра. Изнашивание деталей приводит к ухудшению технических характеристик механизмов, снижению скорости движения пожарных автомобилей, подачи и напора, развиваемых пожарными насосами. Все это приводит к преждевременной постановке автомобилей на техническое обслуживание или ремонт.

Раскрытию механизма и основных закономерностей трения и изнашивания посвящены исследования многих российских и зарубежных ученых, среди которых фундаментальное значение имеют работы М.М. Хрущева, В.Д. Кузнецова, П.А. Ребиндера, И.В. Крагельского, А.С. Ахматова, Ф. Боудена и Д. Тейбора, Д.Н. Гаркунова, Н.Б. Демкина, Б.И. Костецкого и др.

И.В. Крагельский в работе отмечает, что взаимодействие твердых тел представляет собой сложное явление, состоящее из четырех групп процессов:

1. механических (деформация упругая и пластическая, колебания);

2. молекулярно-физических (диффузия, адсорбция, контактное плавление, нагрев);

3. механо-химических (хемосорбция на поверхностях, распад и образование химических и высокомолекулярных соединений в смазке);

4. электрических, электрокинетических, электрохимических и других в результате т.э.д.с., э.д.с., электромагнитной индукции, гальванического электричества.

Протекание всех этих процессов существенно влияет на свойства трущихся тел, особенно на их стойкость при повторных деформациях.

Исследованию изнашивания посвящено большое количество работ. Существуют несколько достаточно полных классификаций износа. Весьма интересна классификация, основанная на видах разрушения фрикционных связей, т.е. на видах деформирования и разрушения материала в зонах фактического касания твердых тел. Наиболее распространены виды изнашивания в узлах и рабочих органах машин и механизмах -- абразивный, адгезионный, кавитационный, коррозионный, усталостный и эрозионный. Применительно к узлам трения, работающим в условиях граничной смазки, наиболее распространенными являются усталостный, коррозионный и частично -- адгезионный виды износа.

Молекулярный износ имеет место при разрушении фрикционных связей, образованных в результате межмолекулярных взаимодействий между пленками, находящихся на поверхностях твердых тел. Образование молекулярных связей, приводящих к разрушению поверхностного слоя в условиях граничной смазки, вероятно только в период сдвига, т.е. когда микронеровности продавливают смазочную пленку и могут образовывать достаточно прочные молекулярные связи. При скольжении пленка смазочной среды на поверхностях твердых тел существенно снижает интенсивность межмолекулярных взаимодействий и значительно уменьшает интенсивность молекулярного износа.

Коррозионный износ -- это разрушение поверхностных слоев твердых тел вследствие механических воздействий и влияния среды. Разрушение возможно из-за механических воздействий на пленки, покрывающие твердые тела, и протекания электродных процессов. Этот вид изнашивания достаточно распространен в подвижных сопряжениях, работающих в сильных коррозионно -- активных средах.

Усталостный износ происходит в подавляющем большинстве правильно сконструированных подвижных сопряжений в нормальных условиях их работы и особенно распространен в условиях граничной смазки. Усталостный износ происходит в результате фрикционной усталости поверхностных слоев. Разрушение при фрикционной усталости наблюдается при упругих и пластических деформациях в зонах касания. Однако особенностью фрикционной усталости является то, что разрушение происходит в поверхностных слоях, свойства которых значительно отличаются от объемных.

В Англии находит развитие теория износа на основе модели взаимодействия выступов трущихся тел. Теория рассматривает не только схватывание и срез выступов, но также и вопросы пластической деформации и усталости при повторно -- многократном контактировании выступов. Некоторые исследователи считают, что при скольжении контакт происходит по одному выступу, на котором развивается повышенная температура, и происходит окисление. Когда выросшая частица окисных соединений отслоится, контакт переходит на другой выступ и т.д.

Х. Краузе (Германия) исследовал трибохимические реакции при трении и износе железа и установил, что процесс зависит от физических и химических характеристик пленок окислов и пары «окисел -- Н₂О» соответственно, образующихся на поверхности деформированного металла.

В Германии предложена гипотеза, согласно которой считают, что при работе деталей машин осуществляется два процесса: схватывание металлов и окисление пластически деформированных поверхностных слоев с образованием твердых растворов и химических соединений кислорода с металлом.

Поверхность трения при наличии смазки может состоять из нескольких слоев. Верхний слой представляет граничную пленку смазки, адсорбированную или хемосорбированную, под которой обычно располагается пленка оксида металла или другого химического соединения -- сульфида, хлорида, фосфида. Под последней лежит тонкий слой разрыхленного материала основы. Эта прослойка должна иметь меньшее сдвиговое сопротивление, чем основной материал. Оксидные и хемосорбированные пленки предохраняют нижележащие слои от механического воздействия, однако вследствие малой толщины это защитное действие весьма невелико. Основное их влияние сказывается в экранировании молекулярного адгезионного взаимодействия между трущимися металлами. Силы сцепления при наличии пленок в несколько раз меньше, чем на чистых поверхностях, и в большей степени зависят от природы образованных покровных пленок.

Список литературы

1. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность). - М.: «Издательство МСХА», 2001. - 616с.

2. Крагельский И.В. Новые аспекты науки о трении и износе.//Физико - химическая механика контактного взаимодействия и фреттинг - коррозия. - Киев: Книга, 1973. - С.3 - 4.

3. Киселев В.В., Мельников В.Г. Исследование свойств разработанных присадок на основе солей мягких металлов.// Эффект безызносности и триботехнологии. - 2004. - №1. - С. 16 - 20.

4. Киселев В.В. К проблеме улучшения триботехнических свойств смазочных материалов.// Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2006. - Т.49. - № 12. - С.113 -114.

5. Киселев В.В. Исследования по выявлению оптимальной концентрации разработанного медно - оловянного комплекса в масле.//Депонирована в ВИНИТИ 29.04.2003, № 836.

Размещено на Allbest.ru