Качество поверхности деталей строительных машин

На интенсивность изнашивания большое влияние оказывает качество поверхности детали, которое характеризуется следующими параметрами: макрогеометрией— отклонение действительной формы детали от номинальной (бочкообразность, седлообразность, конусность, овальность, огранка и т.д.); волнистостью — регулярно повторяющиеся и близкие по размерам неровности, расположенные друг от друга на значительном расстоянии; шероховатостью (микронеровности) — выступы и впадины, отстоящие друг от друга на небольшом расстоянии (1…3 мкм).

Точность геометрической формы с незначительными отклонениями при механической обработке детали зависит от жесткости конструкции и режима работы системы станок— приспособление — инструмент — деталь (система СПИД).

В результате проведенных исследований влияния шероховатости поверхностей трущихся деталей на их износостойкость был выявлен следующий механизм изнашивания:
1) в начальной стадии работы фактическая поверхность соприкосновения трущихся деталей составляет лишь небольшой процент, так как контакт происходит лишь по вершинам шероховатостей, в местах контакта развиваются большие удельные давления, превышающие предел текучести и даже предел прочности трущихся материалов;
2) в местах фактического контакта трущихся поверхностей под действием высокого удельного давления происходит упругое сжатие или пластическая деформация-смятие поверхностей, а при взаимном перемещении поверхностей— деформация среза, отколы и пластический сдвиг вершин шероховатостей, приводящие к так называемому начальному износу, вследствие которого происходит быстрое увеличение зазора между трущимися поверхностями. Начальный износ может также повышаться от возникновения в точках контакта мгновенных высоких температур и срыва окисной пленки, покрывающей металлы, что сопровождается молекулярным сцеплением трущихся металлов и образованием узлов схватывания;
3) в период начального изнашивания деталей, работающих в легких и средних условиях нагрузки, высота шероховатостей уменьшается на 60…70%. Одновременно происходит увеличение площади фактического кон-.такта поверхностей деталей, а следовательно, и снижение удельного давления в точках соприкосновения трущихся пар, что способствует снижению интенсивности начального изнашивания;
4) во время начального изнашивания, протекающего в период приработки, происходит не только разрушение шероховатостей поверхности, но также изменение их форм и направления. При этом высота шероховатостей изменяется до оптимальной величины, различной для разных условий. Если оптимальную высоту шероховатости для данных условий трения удается создать в процессе механической обработки, то она не изменится в процессе изнашивания, а время приработки и износ окажутся минимальными. Увеличение высоты шероховатостей по сравнению с оптимальной повышает износ из-за возрастания механического сцепления, схватывания и среза шероховатостей поверхности. Уменьшение высоты против оптимального значения приводит к резкому возрастанию износа из-за возникновения молекулярного сцепления и заедания плотно соприкасающихся поверхностей, имеющих повышенную гладкость. Этому способствуют также выдавливание смазки и плохая смачиваемость смазкой зеркально чистых поверхностей, что встречается в деталях гидросистем и двигателей внутреннею сгорания строительных машин;
5) влияние направления шероховатостей на величину износа неодинаково для различных видов изнашивания и разной высоты шероховатостей. При жидкостном трении, при малых шероховатостях направление следов обработки не имеет значения, в то время как при увеличении шероховатостей меньший износ наблюдается, когда -направление следов обработки параллельно движению при трении.. Такое положение объясняется тем, что на пути трения не встречаются препятствия в виде шероховатостей другого направления, а схватывание металлов предотвращается обильной смазкой. При граничном трении в зоне малых шероховатостей при условии, если следы обработки имеют параллельное направление, возникает схватывание и износ оказывается больше, чем при перпендикулярном направлении. В зоне больших шероховатостей схватывание невозможно, и параллельному направлению следов обработки соответствует минимальный износ.

Из изложенного следует, что шероховатость поверхности и направление штрихов обработки оказывают существенное влияние на износостойкость деталей.