УХОД ЗА ТРУЩИМИСЯ СОЧЛЕНЕНИЯМИ

Под износом деталей машин понимается изменение размеров деталей в процессе работы, вызванное дейст­вием усилий на поверхности трения. ,

14 Зак. 264

Характер и интенсивность износа деталей зависят в большей степени от условий трения, удельного давления и от состояния смазки трущихся сочленений.

Различают четыре вида трения скольжения:

— сухое трение — между трущимися поверхностями нет смазочного материала;

— жидкостное трение — смазывающая жидкость пол­ностью отделяет трущиеся поверхности друг от друга, в этом случае при перемещении трущихся поверхностей возникает жидкостное трение, обусловленное внутрен­ним трением частиц жидкости, т. е. трение между твер­дыми поверхностями заменяется трением между части­цами жидкости;

— полужидкостное трение — масляный слой между трущимися деталями частично разрушен и вследствие этого в отдельных местах соприкосновения деталей воз­никает граничное или сухое трение;

— граничное трение — твердые тела отделены друг от друга тончайшим слоем смазки, находящимся под действием молекулярных сил металла.

Трение скольжения характеризуется следующими коэффициентами: сухое 0,1ч-3,0; жидкостное и полу­жидкостное 0,0007ч-0,01; граничное 0,01ч — 0,1. .

Жидкостное трение не является характерным для всех трущихся сочленений самолета в силу малых ско­ростей скольжения и высоких удельных нагрузок, но может встречаться в быстроходных сочленениях неко­торых агрегатов и двигателей самолета.

Согласно современным взглядам природа износа двойственна. Она обусловлена молекулярно-механиче­ским характером взаимодействия поверхностей сопря­гаемых деталей. Соприкосновение трущихся деталей всегда происходит не по всей поверхности трения, а только на отдельных ограниченных участках, суммар­ная площадь которых может быть в сотни раз меньше общей площади поверхности трения. Вследствие такого рода контакта трущихся поверхностей в них развива­ются высокие удельные давления, приводящие к взаим­ному внедрению контактирующих участков, что обуслов­ливает механическую составляющую силы трения. Силы взаимного притяжения, возникающие между сближен­ными элементами поверхностей, обусловливают молеку­лярную составляющую силы трения. При тангенциаль — мом смещении трущихся поверхностей происходит раз­рушение образовавшихся связей. В зависимости от рода взаимодействия и характера этого взаимодействия воз­никают различные процессы разрушения трущихся по­верхностей, одновременно происходит деформирование и нагревание слоя материала, прилегающего к контакту, которые вызывают в нем физико-химические изменения.

По классификации изнашивания различают два вида взаимодействия поверхностей трения: механическое

(внедрение) и молекулярное (притяжение и схватыва­ние). .

Рассматривая виды и закономерности износа само­летных деталей, следует учитывать особенности условий их работы:

— высокие удельные нагрузки;

— малые скорости скольжения;

— низкие температуры поверхностей трения;

— граничные условия смазки.

Смазывающей средой для различных трущихся пар являются разнообразные минеральные масла или спе­циальные рабочие жидкости с различными смазываю­щими и антикоррозионными свойствами и по-разному влияющие на износ деталей.

Большинство деталей самолета работает в условиях, когда на трущиеся поверхности попадают абразивные вещества (песок) и влага.

Длительным опытом, наблюдениями и исследованием различных образцов техники установлены следующие виды изнашивания:

1. Схватывание (заедание) поверхностей трения. Схватывание является наиболее опасным видом износа, так как носит прогрессирующий характер, сопровожда­ющийся интенсивным износом поверхностей трения и ведущий к заклиниванию и поломке деталей. При схва­тывании твердых поверхностей (закаленной стали по за­каленной стали) происходит одинаковое повреждение. Если же трущиеся пары сделаны из разных металлов, то интенсивней изнашивается та деталь, которая сдела­на из материала с меньшей твердостью, так как ее ме­талл налипает (переносится)’ на деталь с большей твер­достью. В плунжерных парах топливных насосов ГТД, имеющих равные твердые сопряженные детали и ма­лые зазоры, схватывание или заклинивание может прои­зойти только вследствие попадания между ними ино­родных металлических частиц, песка или грязи. Поэтому в эксплуатации необходимо следить за чистотой фильт­ров, качеством топлива и всеми способами препятство­вать попаданию в топливную систему грязи, которая может явиться основной причиной останова двигателя при заедании плунжеров топливных насосов.

Схватывание в сопряженных парах возникает также при постановке деталей с перекосом, при температурной деформации, чрезмерно высоких удельных нагрузках и больших скоростях скольжения, масляном голодании или в результате работы машины на температурных режи­мах, превышающих допустимые. Поэтому настоятельно рекомендуется выполнять следующее правило: «Поста­вил агрегат на машину, проверь легкость его враще­ния, убедись в отсутствии перекоса и только затем затя­гивай монтажные гайки». При этом на фланцевом соединении гайки затягивают крест-накрест, а на пря­моугольном — гайки начинают затягивать с середины, за­тем затягивают противостоящие шпильки одну за дру­гой, постепенно приближаясь к крайним креплениям.

Схватывание происходит и в случае, если сопрягае­мые детали имеют небольшие взаимные перемещения, а смазка между ними отсутствует. Например, узлы стоек шасси часто имеют схватывающие износы по той лишь причине, что в масленки несвоевременно зашприцовы — вают смазку или они забиты пылью так, что смазка че­рез них не проходит

В том случае, когда в каком-либо узле смазка не предусмотрена, а износ деталей наблюдается, рекомен­дуется периодически раскрывать этот узел и принуди­тельно вводить туда смазку. Например, смазка между листами рессор вводится после разборки или в неприне­воленном состоянии.

Многие детали авиационной техники работают при достаточно хорошей смазке и умеренной температуре, и тем не менее наблюдается изнашивание поверхностного слоя. Происходит оно в результате диспергирования (размельчания) отдельных контактных мест.

Интересен такой факт. Разные по величине, но оди­наковые по твердости (изготовленные из одного метал­ла) поверхности изнашиваются неравномерно. Деталь, имеющая большую поверхность, изнашивается быстрее

/

І

(например, поверхность вращающейся втулки вокруг вала по сравнению с поверхностью вала). На первый взгляд может показаться странным, что у детали с боль­шей контактной площадью удельное давление меньше, а изнашиваются они быстрее. Однако неодинаковый износ в узле трения объясняется тем, что разрушение (диспер­гирование) поверхностей трения происходит в отдельных «слабых местах» пятен контакта, число которых обус­ловлено как протяженностью поверхности трения, так и временем их образования. Примечательно еще и то, что поверхности трения в результате диспергированного из­нашивания приобретают блеск и высокий класс чистоты. Следовательно, ремонтникам такой парадокс износа надо использовать в пользу конструкции и при замене втулок выбирать для них материал, равный по твердо­сти изношенному или выше, но никак не мягче.

2. Абразивное изнашивание, которому подвергают­ся поверхности деталей, на которые попадают песок, зерна металла, где затем при работе происходит выца­рапывание (срезание) тонких поверхностных слоев. В свою очередь абразивный износ зависит от размеров, формы и свойств абразивов и металлических поверхно­стей. При данном виде изнашивания поверхности тре­ния покрываются множеством рисок (царапин), распо­ложенных по направлению скольжения деталей и явля­ющихся характерным признаком абразивного износа. При абразивном износе возникают интересные явления: мягкий алюминиевый сплав режет твердую сталь. Так, например, при трении алюминиевых сплавов о твердый закаленный стальной вал образуются хрупкие и очень твердые частицы окиси алюминия, которые царапают и разрушают (изнашивают) твердый стальной вал. А если абразивные частички попадают в смазку, то их — агрес­сивность увеличивается в десятки и даже сотни раз.

Что же надо делать, чтобы уменьшить абразивный износ? Прежде всего, перед тем как нанести свежую смазку на узлы трения, надо тщательно удалить старую смазку, содержащую абразив. Для этого узлы промы­вают керосином и обдувают сжатым воздухом. Необхо­димо также закрыть доступ пыли (песка) в двигатель во время стартовой или постоянной стоянки авиацион-. ной техники, для чего плотно закрыть всасывающие патрубки и реактивные трубы заглушками, своевременно заменить масло, строго выполняя при этом следующее правило. Отработанное масло необходимо сливать одно­временно из всех краников спуска сразу после останова двигателя, когда в масле растворена вся грязь с абрази­вами. В противном случае много грязи с абразивами ос­танется в двигателе; накапливаясь, они вызовут боль­шие износы деталей, а следовательно, ускорят и выход двигателя из строя.

3. Окислительное изнашивание, происходящее глав­ным образом в узлах, работающих в агрессивных сре­дах или в повышенных температурных условиях при не­достаточной смазке. Например, разрушение узлов крепления выхлопного коллектора поршневого звездо­образного двигателя.

Интенсивность окислительного износа очень велика и часто сопровождается разрушением или спеканием резьбовых соединений, в результате чего они становятся неразъемными.

Для защиты от окислительного изнашивания реко­мендуется выхлопной коллектор и болты его крепления через 25—30 час налета смазывать тонким слоем туго­плавкой графитовой смазки. В процессе работы смазка выгорает, оставляя на деталях черную окраску, похо­жую на воронение, устойчивую к коррозии.

4. Трение-коррозия. Этот вид, изнашивания наблю­дается в том случае, если при небольших взаимных пе­ремещениях деталей, помимо износа, одновременно про­исходят еще и коррозионные процессы и на поверхно­стях трения образуются характерные повреждения — язвины. Непременным условием для возникновения этого вида изнашивания является наличие воды (влаги). На­пример, тросовая проводка, недостаточно пропитанная смазкой, подвергается трению-коррозии и разрушается в потертых местах, главным образом на перегибах. Тре­ние-коррозия также часто встречается в ослабленных прессовых посадках.

Эффективной мерой борьбы с этим явлением может быть применение мягких или твердых покрытий: медне­ние, свинцевание, хромирование, химическое никелиро­вание, а также применение особых смазок, содержащих графит или дисульфид молибдена; последние применя­ются для смазки валов воздушных винтов. Для тросов рекомендуется применять бензино-масляную смазку, со-

стоящую из 70% неэтилированного бензина Б-70и30% моторного масла (МК, МС и др.). В эту смазку трос погружается на 30—40 мин, после чего излишки смеси снимаются ветошью и трос монтируется на место. Бен­зино-масляная смазка глубоко проникает в витки пря­дей, затем бензин испаряется, а оставшееся масло вы­полняет двоякую роль: смазывает нити в трущихся ме­стах и надежно предохраняет их от коррозии. Глубокое насыщение тросов смазкой производится обычно два раза в год, перед летней и зимней эксплуатацией, а по­верхностное— в дни выполнения регламентных работ.

5. Кавитационный износ, происходящий главным образом в результате усталости металла. При этом раз­рушение происходит целыми зернами в местах нанесе­ния частых и чрезвычайно сильных ударов газом или жидкостью или при мгновенных конденсациях пара.

В большинстве случаев при неблагоприятном обте­кании трубопроводов быстротекущей жидкостью (воз­духом или газом) наблюдается появление и развитие каверн (язвин) на поверхности деталей. Увлекаемые жидкостью или газом механические частицы способст­вуют развитию каверн. Это явление, наблюдающееся в гидравлических двигателях (серводвигателях), насосах, получило название кавитации.

Наиболее стойкими против кавитации являются це­ментированная и нержавеющие стали, легированная сталь с сорбитной структурой, а также бронза, послед­няя благодаря своей повышенной вязкости.

Для предупреждения кавитационного износа деталей гидравлических и газовых систем рекомендуется гидро­смесь, находящуюся в самолете, два раза в год, перед летней и зимней эксплуатацией, подвергать лаборатор­ной проверке. При этом необходимо слить из отстойни­ков пол-литра смеси и проверить, пет ли в ней агрес­сивных элементов ( воды, кислот) и механических приме­сей (песка и продуктов износа). В дни проведения ре­гламентных работ рекомендуется очищать от пыли и механических примесей фильтры и отстойники систем. Кроме того, при эксплуатации авиационной техники нельзя допускать возникновения воздушных и газовых пробок, рабочие жидкости необходимо заменять и до­ливать только через фильтрующие элементы специаль­ных заправочных средств.

6. При трении качения в подшипниках повторные контактные нагрузки могут вызывать усталостное раз­рушение поверхностного слоя деталей. Проявляется этот износ в образовании на поверхности трения язвин («пи — тинга»). При трении качения с небольшими линейными перемещениями на рабочих поверхностях обойм шари­ковых и роликовых подшипников возникают поврежде­ния в виде своеобразного рельефа («зебра»), иногда их называют бринелированием. При таком виде износа про­исходит значительное снижение усталостной прочности деталей.

Для предупреждения бринелирования в эксплуатации необходимо:

— своевременно заменять отработанное масло, про­мывать и менять фильтры маслосистемы;

— не допускать при запуске двигателя теплового удара, для чего двигатель тщательно прогревать на обо­ротах холостого хода (оборотах прогрева);

— работать только на рациональных режимах дви­гателя;

-— применять масла, рекомендуемые инструкцией по эксплуатации.

7. Атомарное изнашивание, заключающееся в том, что во время трения пары, состоящей из разных мате­риалов, происходит перенос металла с одной детали на другую. Например, в паре работают бронза и сталь. В результате атомарного износа стальная деталь по­крывается медью, при этом обе поверхности трения при­обретают гладкий зеркальный вид без каких-либо пов­реждений. Больше того, при некоторых условиях трения бронзы о сталь (бронза БрОФ в условиях смазки спир­то-глицериновой смесью) налет меди образуется на трущихся поверхностях обеих деталей, при этом износ практически прекращается. Чем же это можно объяс­нить? Дело тут в том, что при атомарном износе пере­нос меди происходит как с бронзовой детали на сталь­ную, так и обратно.

Следовательно, при эксплуатации в трущихся парах выгодно иметь атомарное изнашивание. Однако для по­лучения атомарного изнашивания необходимо для со­пряженных деталей выбрать рациональный режим об­катки с достаточной смазкой. При этом в первые часы работы изделия (обкатки) нельзя допускать больших удельных перегрузок, полусухого трения из-за недостат­ка смазки и сильного ее загрязнения, особенно абрази­вами.

Повысить износостойкость трущихся деталей можно конструктивными, технологическими и эксплуатацион­ными мероприятиями.

К конструктивным мероприятиям отно­сятся: •

— выбор конструкции узла, в котором происходит минимальный износ поверхностей трения и обеспечи­вается высокая надежность при наименьших материаль­ных затратах на изготовление;

— определение необходимой частоты поверхности трущихся пар, допусков на зазоры и макрогеометрии деталей;

— рациональный подвод смазки к узлам трения и создание приспособлений, защищающих поверхности трения от попадания на них абразивов. Например, шар­ниры закрытого типа изнашиваются в 9—21 раз мень­ше по сравнению с шарнирами открытого типа.

К технологическим мероприятиям от­носятся:

— выбор режимов механической обработки, гальва­нических покрытий и химико-термических процессов по упрочнению поверхностей трущихся деталей;

•— правильный монтаж и регулировка трущихся узлов;

— рациональный ремонт изношенных деталей.

К эксплуатационным мероприятиям о т — но сятся:

— выбор рациональных режимов и продолжительно­сти обкатки машины и ее агрегатов на первых часах работы;

— своевременный и тщательный уход за узлами тре­ния, а также строгое выполнение по срокам регламент­ных и профилактических работ;

— максимальное использование режимов работы ма­шины, способствующих минимальному износу трущихся пар, наибольшей долговечности, а также высокой надеж­ности;

— защита техники от попадания в трущиеся узлы абразивных частиц в период работы и стоянки;

— глубокое изучение причин, влияющих на износ

техники, и проведение постоянных мероприятий по уве­личению долговечности и надежности; •-

— своевременность и совершенство ремонта авиаци­онной техники, ее деталей и агрегатов;

— изучение износов деталей и узлов на лидерных самолетах, опережающих по налету самолетный парк.