Закономерности изнашивания некоторых трибосистем рассмотрим на примере подшипников скольжения коленчатых валов различных двигателей. Износ и повреждаемость таких подшипников определяются с учетом режима и рабочих температур (табл. 1).
В условиях жидкостной смазки интенсивность изнашивания незначительна и износ большей частью происходит вследствие попадания абразивных частиц. Для трущихся узлов характерен режим смешанного трения, когда имеются участки как жидкостной, так и граничной смазки. Такой режим часто возникает вследствие повышения давления и температуры, а иногда в связи с изменением геометрической формы подшипника в результате его износа, что, в частности, наблюдается у беззазорных подшипников скольжения грузовых вагонов.
Несущая способность таких подшипников с учетом износа баббитового слоя и условий работы определяется по критериям толщины масляного слоя, давления и произведения pv ["]• Результаты расчетов позволяют уста* ловить допустимые нормы эксплуатации вагонных подшипников по износу баббитового слоя (И), определяемому но изменению его толщины в зависимости от нагрузки, скорости и первоначального диаметрального зазора Д.
При обнаружении повышенного износа шеек валов и подшипников и определении с помощью расчетов и соответствующих экспериментов наличия сметанного режима смазки изыскивают пути перевода на жидкостной режим смазки. В соответствии с диаграммой Герсп—Штрибека (рис. 2) образование такого режима (участок 3) возможно вследствие повышения вязкости смазки, угловой скорости и снижения давления. Смягчить условия работы трибо – системы иногда удается с помощью конструктивных изменений трущихся деталей. Например, бесканавочная конструкция подшипников коленчатого вала дизелей тепловозов позволила перевести работу таких подшипников в жидкостный режим смазки, устранить случаи задиров шеек коленчатых валов и существенно поднять долговечность трущегося узла [30].
В тех случаях, когда не удается перевести работу трибосистемы в условия жидкостной смазки, приходится изыскивать пути обеспечения устойчивой работы и при смешанном режиме смазки. Это достигается подбором смазочных материалов (и присадск к ним), антифрикционных материалов и материалов цапф. При выборе смазочного материала надо ориентироваться на смазки, у которых переход из гидродинамического режима в режим нарушения сплошности происходит при более высокой температуре. Последнее Достигается введением в смазку определенного количества и состава поверхностно-активных веществ (присадок), а также добавок различных металлических частиц (металлоплакирующие смазки), позволяющих в определенных Условиях реализовать эффект избира – чельного переноса, и добавок других частиц, увеличивающих при контактировании поверхностей в режиме смешанной смазки долю участков с твер. Д°и смазкой. Области рапионального использования различных антифрикционных сплавов и материалов цапф представлены в табл, 2 [12]. Рекомен-
Рнс~ 2, Изменение коэффициента треиио от комплексного параметра Зоммерфельда г = умл/Р (кривая Герси —Штрибека): t — зона граничной смазки; 2 — зона полужидкостной смазки; 3 — зона жидкостной смазки
Дации по использованию различных металлов составлены с учетом технологических и конструктивных факторов. При этом учитывались показатели совместимости трущихся поверхностей.
В ряде случаев осуществляется работа подшипников в режиме трения без смазки. Это диктуется соответствующими конструктивными параметрами агрегатов и условиями работы (вакуум, высокий уровень нагрева и др.). Иногда трение без смазки является следствием аварийного состояния трибосистемы, возникающего при резком увеличении нагрузки, прекращении поступления смазкн и по другим причинам. При трении без смазки сравнительно устойчивая работа достигается использованием антифрикционных материалов, содержащих твердые смазки и мягкие структурные составляющие и обладающих свойствами самосмазывания (например, металлофторопласто – вого материала, алюминиево-оловян – иого сплава и т. п.).
2. ИЗНОСОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ
Материалы высокой твердости используются главным образом в трибо – системах, подверженных абразивному изнашиванию. Основным показателем, определяющим износостойкость при изнашивании закрепленным абразивом, имеющим твердость, намного превышающую твердость изнашиваемого материала, является твердость (микро-