- выбор вида трения в опорах (скольжения или качения);
- определение формы и размеров поверхностей трения с целью придания рабочим элементам деталей рациональной формы, обеспечивающей равномерное распределение напряжений в зоне контакта и постоянно возобновляемой в процессе изнашивания;
- установление норм точности сопрягаемых размеров деталей и требований к качеству поверхностей трения;
- выбор принципиальной схемы работы узлов трения и оценку их влияния на износостойкость и надежность машины в целом;
- выбор материалов и их сочетания в парах трения;
- разработку требований, обеспечивающих уменьшение общих и местных перегрузок;
- обеспечение нормального функционирования узлов трения в заданных условиях с помощью смазочной системы, защиты от загрязняющего действия среды, блуждающих токов и перегрева от посторонних источников тепла, воздействующих систематически или эпизодически на узел в процессе работы;
- обеспечение компенсации износа за счет периодического изменения взаимного положения сопряженных тел по мере износа и автоматического регулирования положения сопряженных тел, ликвидирующего возникающие зазоры или обеспечивающего заданное усилие в паре трения;
- определение необходимости введения в зонах предполагаемого износа вставок из износостойких материалов;
- обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции при ремонте и замене изношенных деталей и узлов трения;
- защиту трущихся поверхностей деталей и узлов от возможных аварийных повреждений при эксплуатации, попадания абразива и прочих загрязнений;
- разработку средств диагностирования технического состояния узлов трения.
6.4.1. Смазочные масла и присадки к ним выбирают в зависимости от их функций, выполняемых в данном механизме (уменьшение сил трения, снижение износа, охлаждение деталей, защита от коррозии, обеспечение герметичности узла трения, непрерывная очистка поверхностей), с учетом критериев, определяющих качество изделий (снижение потерь при передаче энергии, уменьшение износа и повышение долговечности машин, уменьшение затрат на ремонт и техническое обслуживание).
6.4.2. Смазочные материалы должны соответствовать следующим требованиям:
- сохранять работоспособность в широком диапазоне температур, давлений и скоростей;
- легко заполнять впадины и микронеровности на рабочих поверхностях;
- создавать как можно большее сопротивление сдвигу в перпендикулярном и меньшее - в касательном направлениях к поверхностям трения;
- не вызывать взрывов и пожаров;
- не оказывать вредного влияния на материалы, из которых изготовлены детали машин;
- обеспечивать смазку при наименьшем расходе смазочных материалов;
- не изменять свойств при хранении и транспортировании; не образовывать вредных и опасных отложений; быть устойчивыми к радиационному облучению и химически агрессивным средам; не вспениваться и не образовывать эмульсий.
* - под поверхностью трения следует понимать наружный слой, который по строению и физическим свойствам отличается от внутренней части изделия.
6.5.1. Качество поверхности трения определяют геометрические характеристики поверхности (макроотклонения, волнистость, шероховатость), механические, физические и химические свойства тонких поверхностных слоев и напряжения в них.
6.5.2. При формировании качества поверхности трения следует учитывать:
- исходные характеристики конструкционного материала;
- внешние механические воздействия (скорость перемещения и нагрузка на трущиеся поверхности);
- деформации, возникающие при контактировании;
- физико-химическое воздействие среды, в которой работает узел трения;
- температурный режим работы узла трения.
6.5.2. Оптимальные значения показателей износостойкости должны быть достигнуты за счет образования на поверхностях упрочненных пленок и слоев вторичных структур, более износостойких, чем первичные структуры, получаемые при изготовлении изделий.
Примечание. Показатели износостойкости изделий зависят от рационального сочетания характеристик первичных структур поверхности, получаемых при изготовлении, и характеристик вторичных структур, возникающих и развивающихся непосредственно в процессе трения в условиях эксплуатации.
6.5.3. Для машин и механизмов, работающих в условиях сверхвысоких скоростей, высоких и низких температур, глубокого вакуума, химически агрессивных или химически инертных сред и невозможности в условиях эксплуатации перехода от характеристик первичных структур поверхностных слоев к вторичным упрочненным структурам, износостойкость поверхностей трения должна обеспечиваться конструктивными и технологическими разработками по созданию такой первичной структуры поверхностей трения, характеристики которой в сложных условиях работы существенно не изменяются.
Методы упрочнения поверхностей деталей и машин выбирают с учетом целевого назначения изделий и условий их эксплуатации.
6.6.1. Для приработки изделий, входящих в состав машин, используют технологический процесс обкатки с целью:
- подготовки машин к восприятию эксплуатационных нагрузок;
- исключения перегрева и заеданий изделий при их эксплуатации сведением к минимуму погрешностей сопрягаемых поверхностей и неточностей в их взаимном расположении, допущенных при изготовлении изделий.
6.6.2. В процессе обкатки устанавливают последовательность и длительность нагружения машин при соответствующих скоростных характеристиках, а также качество работы отдельных узлов трения при повышенных температурах, если это предусмотрено конструкцией машин.
Смазочные материалы (масло, смазочная паста и др.) при обкатке должны исключать заедание пар трения.
Для ускорения и повышения качества приработки узлов трения допускается добавлять в смазочный материал частицы абразива и полимерные присадки, вводить инактивные (графит, молибден), поверхностно-активные (олеиновые кислоты) и химически активные (ортооксихинолин и сульфосалициловая кислота) вещества, а также применять притирку и пришабровку поверхностей.
6.6.3. Окончание приработки определяют следующие критерии:
- переход на прямолинейный участок кривой изнашивания;
- достижение минимума мощности, требуемой на холостой ход машины;
- стабилизация момента трения и температуры;
- достижение наибольшей эффективной мощности двигателя при заданной скорости;
- достижение определенной степени прилегания контактирующих поверхностей и образование рабочего слоя не менее чем на 80 % контактирующей поверхности.
6.7.1. При достижении эффекта избирательного переноса в результате трения в зоне контакта самопроизвольно образуется неокисляющаяся тонкая металлическая пленка с низким сопротивлением сдвигу, не способная наклёпываться.
6.7.2. Эффект избирательного переноса должен учитываться при выборе конструктивного исполнения изделий, смазочных и конструкционных материалов в следующих случаях:
- контактирование поверхностей происходит через мягкий слой металла, при этом основной металл испытывает пониженное давление;
- металлическая пленка при деформации не наклёпывается при трении и может многократно деформироваться без разрушения;
- трение происходит без окисления поверхностей;
- продукты износа переходят с одной трущейся поверхности на другую и обратно и удерживаются в зоне трения.
Триботехнические требования к изделиям следует определять на основании характеристик, норм и правил, установленных в разделах 4 - 6 .
Триботехнические требования должны устанавливаться в национальных стандартах на общие требования к качеству продукции, технических условиях на конкретные виды продукции, а также в конструкторской, технологической и эксплуатационной документации.
Ключевые слова: износостойкость изделий, трение, износ, триботехнические свойства, требования и показатели, принципы обеспечения.
