Некоторые закономерности изнашивания

Несмотря на то, что наука об изнашивании деталей машин за последние годы получила значительное развитие, общие аналитические закономерности его до сих пор еще не установлены. Пока что выявлены только закономерности, характеризующие зависимость интенсивности или скорости линейного изнашивания от удельной нагрузки, скорости скольжения и смазки.

В случае трения смазанных поверхностей (типа «вал - подшипник») интенсивность линейного изнашивания выражается зависимостью:

(24)

где h - величина линейного износа;

       s - путь трения,

       р - удельное давление;

       v - линейная скорость на поверхности трения;

       h - вязкость смазочного материала;

      ? - наименьший зазор, равный сумме наибольших высот неровностей цапфы вала и           подшипника;

       l - длина вкладыша;

       D - коэффициент, зависящий от перепада  вязкости масла no длине слоя обусловленного повышением температуры;

       С - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств материала и истирающей способности поверхности.

По мере уменьшения несущей способности масляного слоя, т. е. по мере уменьшения второго члена, заключенного в скобках в формуле (24), интенсивность изнашивания возрастает.

При трении несмазанных поверхностей 6D = ?vl/?²p = О. Тогда интенсивность изнашивания изменяется прямо пропорционально удельной нагрузке:

(25)

В диапазоне небольших скоростей (v), когда температура трения незначительна, скорость линейного изнашивания dh/dt будет:

(26)

где t - время.

Эта закономерность названа элементной. С ее помощью можно выявить распределение удельных нагрузок по поверхности трения в том случае, если скорость в ее разных точках неодинакова.

Износостойкость зависит от механических и других свойств материалов.

Для случая трения чистых металлов и отожженных сталей в условиях абразивного изнашивания интенсивность и скорость изнашивания с учетом твердости (Н) материала будут:

(27)

(28)

Для термически обработанных сталей (закалка и отпуск)

(29)

где Н₀ - твердость отожженной стали;

       ? - безразмерный коэффициент, имеющий значения от 0 до 1 и зависящий от состава стали.

Между интенсивностью изнашивания и работой сил трения нет однозначной связи. Это хорошо видно на примере исследований зависимости интенсивности изнашивания чугуна от скорости скольжения в большом их диапазоне (рис. 15).

Из приведенного графика следует, что при относительно небольшом изменении скорости интенсивность изнашивания (кривая 1) одного и того же материала при сухом трении может изменяться в 1000 раз и более без сколько-нибудь существенного изменения работы сил трения (кривая 2). Такая же тенденция независимости интенсивности изнашивания от работы трения обнаружена и при испытании антифрикционных материалов со смазкой.