机械磨损

更新时间:2024-02-23 14:18:30 阅读: 评论:0

2024年2月23日发(作者:水果英文大全)

机械磨损

机械磨损

一、机械磨损的理论

两相互接触产生相对运动的摩擦表面之间的摩擦将产生阻止机件运动的摩擦阻力,引起机械能量的消耗并转化而放出热量,使机件产生磨损.每当摩擦时,接触点形成的粘着与滑溜不断相互交替的结果,造成表面的损伤,这就是磨损。二、二、机械磨损的类型

(一)粘着磨损

根据粘着程度的不同,粘着磨损的类型也不同。若剪切发生在粘着结合面上,表面转移的材料极轻微,则称“轻微磨损”.如缸套与活塞环的正常磨损。当剪切发生在软金属浅层里面,转移到硬金属表面上.称为“涂抹”,如重载蜗轮副的蜗杆的磨损。若剪切发生在软金属接近表面的地方,硬表面可能被划伤,称为“擦伤”,如滑动轴承的轴瓦与轴摩擦的“拉伤”,当剪切发生在摩擦副的一方或两方全属较深的地方.称为“撕脱”.如滑动轴承的轴瓦与轴的焊合层在较深部位剪断时就是撕脱。若摩擦副之间咬死不能相对运动则称为“咬死”,如滑动轴承在油膜严重破坏的条件下,过热、表面流动、刮伤和撕脱不断发十时,又存在尺寸较大的异物硬粒部分嵌人在合金层中.则此异物与轴摩擦生热.上述两种作用叠加在一起,使接触面薪附力急剧增加,造成轴与滑动轴承抱合在一起,不能转动.相互咬死。

(二)磨料磨损

由于一个表面硬的凸起部分和另一表面接触,或者在两个摩擦表面之间存在着硬的颗粒,或者这个颗粒嵌人两个摩擦面的一个面爪.在发生相对运动后.使两个表面中某一个面的材料发生位移面造成的磨损称为磨料磨损。在农业、冶金、矿山、建筑、上程和运输等机械中许多零件与泥沙、矿物、铁屑、灰渣等直接摩擦,都会发生不同形式的磨料磨损口据统计,因磨料磨损而造成的损失,占整个工业范围内磨损损失的50%左右。

由于产生的条件有很大不同,磨料磨损一般可以分为如下三种类型。

1 .凿削磨料磨损

机械的许多构件直接与灰渣、铁屑、矿石颗粒相接触,这些颗粒的硬度一般都很高,并且具有锐利的棱角,当以一定的压力或冲击力作用到金属表面上时,即从零件表层凿下金属屑。这种磨损形式称为附削磨料磨损。

2 .碾碎式磨料磨损

当磨料以很大压力作用于金属表面时(如破碎机工作时矿石作用于颖板),在接触点引起很大压应力,这时.对韧性材料则引起变形和疲劳,对脆性材料则引起碎裂和剥落,从而引起表面的损伤。粗大颗粒的磨料进人摩擦副中的情况也与此相类似。零件产生这种磨损情况的条件是作用在磨料破碎点上的压力必须大丁此磨料的抗压强度。而许多磨料(如砂、石、铁屑)的抗压强度是较高的。因此把这种磨损称为高应力碾碎式磨料磨损。

3.低应力磨料磨损

磨料以某种速度较自由地运动,并与摩擦表面相接触。磨料的摩擦表面的法向作用力甚小,如气〔 液)流携带磨料在工作表面做相对运动时,零件表面被擦伤,这种磨损称为低应力磨损。如烧结机用的抽风机叶轮、矿山用泥浆泵叶轮、高炉大小料钟等的磨损,都属于低应力磨料磨损。

(三)表面疲劳磨损

两接触面做滚动和滑动的复合摩擦时,在循环接触应力的作用下,使材料表面疲劳面产生物质损失的现象称为表面疲劳磨损。例如,滚动轴承的滚动体表面、齿轮轮齿节圆附近、钢轨与轮箍接触表面等,常常出现小麻点或痘斑状119 坑.就是表面疲劳磨损所形成的u 刁L 件出现疲劳斑点之后.虽然设备可以运行,但是机械的振动和噪声会急剧增加,精度大幅度下降,设备失去原有的工作性能。因此,产品的质量下降.机件的寿命也要迅速缩短。

在滚动摩擦表面上,两摩擦面接触的地方产生了接触应力,表层发生弹性变形,在表层内部产生f 较大的

切应力(这个薄弱区域最易产生裂纹)。由十接触应力的反复作用,在达到一定次数后,其表层内部的薄弱区开始产生裂纹.同时,在表层外部也因接触应力的反复作用而产生塑性变形,材料表面硬化.最后产生裂纹。总而言之,是在材料的表面一层产生了裂纹。因为最大切应力与压应力的方向呈45角.听以,裂纹也都是与表面呈45角。在裂纹形成的两个新表面之间,由于有压力的润滑油的楔人,使裂纹内壁产生巨大的内压力,迫使裂纹加深并扩展.这种裂纹的扩展延伸.就造成了麻点和剥落。由此可见,接触应力是导致疲劳磨损的主要原因。

降低接触应力.就能增加抵抗疲劳磨损的强度,当然改变材质也可以提.旬疲劳强度。此外,润滑剂对降低接触应力有重要作用,高豁度的油不易从摩擦面挤掉,有助于接触区域压力的均匀分布.从而降低了最高接触应力值。当摩擦面有充分的油量时,油膜可以吸收一部分冲击能量,从面降低了冲击载荷产生的接触应力值。例如某厂有两台(传动功率为200kw )减速器,其中一台先投人生产,采用30号机械油润滑,运行两个月后,齿面就出现斑点;第二台换用28号轧钢机油,由于提高了用油黏度,运行了一年半的时间未出现疲劳磨损。

(四)腐蚀磨损

在摩擦过程中,金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应,使腐蚀和摩擦共同作用而导致零件表面物质的损失,这种现象称为腐蚀磨损。

腐蚀磨损可分为氧化磨损和腐蚀介质磨损。人多数金属表面都有一层极薄的氧化膜.若氧化膜是脆性的或氧化速度小于磨损速度,则在摩擦过程中极易被磨掉,然后又产生新的氧化膜且又被磨掉,在氧化膜不断产生和磨掉的过程中,使零件表面产生物质损失,此即为氧化磨损。氧化磨损速度一般较小,当周围介质中存在着腐蚀物质时,例如润滑油中的酸度过高等,零件的腐蚀速度就会很快。和氧化磨损一样,腐蚀产物在零件表面生成,又在磨损表面磨去,如此反复交替进行而带来比氧化磨损高得多的物质损失.此称为腐蚀介质磨损。这种化学一机械的复合形式的磨损过程.对一般耐磨材料同样有着很大破坏作用。

三、机械磨损的一般规律

机器在运转中,不同的构件由于磨损类型和工作条件不同,磨损的情况也不一样。但是,磨损的发展规律是共同的。试验结果表明,机件的正常磨损过程大致可分三个阶段(一)“跑合”阶段,在这个时期内开始由于零件表面存在着加工后的不平度,在接触点上引起高接触应力,磨损速度很快,随着机械运转的时间延长.不平度凸峰被逐渐磨损,使摩擦表面的实际接触面逐渐增大,磨损速度逐渐减慢.

(二)“稳定”磨损阶段

在这个时期内,由于机械已经过“跑合”,摩擦表面加工硬化,微观几何形状改变.从而建立了弹性接触的条件。同时在正常运转时,摩擦表面处于液体摩擦状态,只是在启动和停车过程中,才出现边界摩擦和半干摩擦情况,因此,磨损速度降低而且基本稳定,磨损量与时间成正比增加,问隙缓慢增大到坑川、。

(三)"急剧”磨损阶段,由于摩擦条件发生较大的变化(如温度急剧增加,金属组织发生变化),产生过大的间隙,增加厂冲击,润滑油膜易破坏。磨损速度急剧增加,致使机械效率下降,精度降低,出现异常的噪声和振动,最后导致发生意外事故。

四、机械磨损的影响因素

影响机械磨损的主要因素有零件材料、工作载荷、运动速度、温度、润滑、表面加工质量、装配和安装质量、机件结构特点及运动性质等。

(一)零件材料时磨损的影响

零件材料的耐磨性主要取决于它的硬度和韧性。硬度决定其表面抵抗变形的能力,但过高的硬度易使脆性增加,使材料表面产生磨粒状剥落;韧性则可防止磨粒的产生,提高其耐磨性能。

经过热处理或化学热处理的钢材,可以获得优良的力学性能,提高机件的耐磨性。有时,可用表面火焰淬火或高频淬火的方法使材料提高耐磨性。或者采用渗碳、渗氮、氰化的方法,使钢的表面具有较高的硬度和耐磨性。

在组合机件中,如轴承副中的转轴,由于是需要加工的主要机件,所以,应采用耐磨材料(如优质合金钢)来制造;对较简单的机件,如轴承衬或轴瓦,则选用巴氏合金、铜基合金、铅基或铝基合金等较软质材料(又称减磨合金)来制造,以达到减小摩擦和耐磨的目的。

(二)机件工作载荷对磨损的影响

一般讲,单位压力越大,机件磨损越加剧口除了载荷大小之外,载荷特性对磨损有直接影响。如静载荷还是变载荷,有无冲击载荷.是短期还是长期载荷等。一般不应长期超负荷运转和承受冲击载荷。

(三)机件运动速度对磨损的影响

机件运行时,速度的高低、方向、变速与匀速、正转与反转、时开时停等,都对磨损有不同程度的影响。一般情况是在干摩擦条件下,速度越高磨损越快;有润滑油时速度越高,越易形成液体摩擦而减少磨损;机器的启动频率越高,机件的磨损亦越快。

(四)温度、湿度和环境时磨损的影响

温度主要影响润滑油吸附强度。润滑油膜有相当高的机械稳定性,但温度及化学稳定性较差,当在高温和有化学变化时,润滑油便失去吸附性能。

机件工作的周围环境若受到水湿、水气、煤气、灰尘、铁屑或其他液体、气体的化学腐蚀介质等影响,都将导致和加速机件的氧化和腐蚀磨损。

(五)零件表面加工质量的影响

表面加工质量主要指机械加不质量,包括宏观几何形状、表面粗糙度和刀痕方向。1 .宏观几何形状的影响

所谓宏观几何形状是指加工后实际形状与理想形状的偏差,即加工精度.如圆度、圆杜度、平行度和垂肖度等,宏观几何形状的偏差使零件表面载荷分布不均匀,容易造成局部地方严重磨损口

2 .表面粗糙度的影响在每种载荷下有一个最合理的粗糙度,其磨损量最小,轻载的合理粗糙度要比重载小;在相同的载荷下,一般讲.粗糙度越小,磨损越小,但超过合理点后磨损又会逐渐上升。这是因为过于光洁使接触表面增火,分了间吸引力增强,因而产生粘着磨损的可能性也就增大。

3 .刀痕方向的影响

刀痕方向对磨损影响较大.如果两摩擦表面的刀痕方向是平行的,而与运动方向一致.则磨损小。如果两摩擦表面的刀痕方向平行,但与运动方向垂直,则磨损大。如果刀痕方向与运动方向交叉时,则磨损在上述二者之间二

(六)润滑对磨损的影响

润滑对减少机件的磨损有着重要的作用。例如,液体润滑状态能防止粘着磨损;供给摩擦副洁净的润滑油可以防止磨料磨损;正确选择润滑材料能够减轻腐蚀磨损和疲劳磨损等。在机件进行良好的润滑摩擦副中保持足够的润滑剂,可以减少摩擦副金属与金属的直接摩擦,降低功率消耗,延长机件使用寿命,保证设备正常运转。

(七)装配和安装质量对磨损的影响

机件的装配质量对磨损影响很大,特别是配合间隙不应过大或过小。当间隙过小时,不易形成液体摩擦,容易产生高的摩擦热,而且不易散出.故易产生粘着磨损和摩擦副咬死现象n 当间隙过大时,同样不易形成液体摩擦,而且会产生冲击载荷加剧磨损。装配好的部件或机器也应止确的安装。如果安装不正确,将会引起载荷分布不均匀或产生附加载荷,使机器运转不灵活.产生噪声和发热.造成机件过早的磨损。

(八)机件运动副结构特.煮及运动性质对磨损的影响

摩擦的类型不同则磨损的情况也不一样。如滚动摩擦的磨损远远小于滑动摩擦的磨损,通常滚动摩擦为滑动摩擦磨损量的1/10 一1/100或更小。

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标签:磨损   表面   摩擦   产生
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