ИЗБОР НА МАТЕРИАЛИ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА ФРИКЦИОННИ ВЪЗЛИ - Студопедия
Изборът на материали в този случай е трудна задача, тъй като зависи от дизайна и предназначението на възлите, производствената технология, условията на работа, от изискванията за обща здравина на частите, техния експлоатационен живот и надеждност, като се вземат предвид разходите за материали и експлоатационните разходи.
В самолетните бутални двигатели с въздушно охлаждане, с присъщата им висока термична и обща интензивност на работа, относително тънкостенните цилиндри са изработени от азотирана стомана, за да се гарантира тяхната висока устойчивост на износване. Буталните пръстени, които при средна температура от около 300-400 ° C трябва да запазят значителна еластичност и висока твърдост, са изработени от топлоустойчив чугун KhTV, легиран с хром, титан и волфрам.
Лятите колянови валове имат предимства в сравнение с кованите стоманени валове: икономия на метал, намалена трудоемкост, намален технологичен цикъл. Съществуват големи възможности за подобряване на конструкцията на лятия вал.
Сплави, използвани за коляновите валове могат да бъдат разделени на такива, съдържащи графит в структурата си (чугун, графитизирана стомана) и несъдържащи графит (въглеродни и легирани стомани). Сплавите от първата група са по-устойчиви на износване. Потокът на производствения процес е по-лесен за изпълнение при производството на чугунени валове. Ако вземем цената на вал от висококачествен чугун с ламелен графит без термична обработка като единица, тогава цената на вал от перлитен сферографитен чугун ще бъде 2,5–3,0; от чугун с нодуларен графит без термична обработка - 1,25, с термична обработка - 1,5; въглеродна стомана - 2,5; от легирана част - 2,5; от графитизирана стомана - 3,0-3,3.
Въглеродна стоманапо-нисък от чугуна с нодуларен графит: с почти същите механични свойства на стоманата и чугуна, топенето и изливането на последния е по-лесно; в чугуните се образуват по-малко пукнатини, устойчивостта на износване на коляновите валове, направени от тях без термична обработка, не е по-ниска от тази на валовете от въглеродна стомана, чиито шийки са закалени с високочестотен ток. Валовете от лята легирана стомана са по-малко склонни да образуват флокули, отколкото валовете от кована стомана със същия състав. Дендритите, перпендикулярни на повърхността на шейната, правят лятите валове по-устойчиви на износване от кованите. Графитизираната стомана, в структурата на която има включвания на графит, е близка по свойства до чугуна с нодуларен графит, но има по-високи механични свойства. Модифицирани чугуни с ламеларен графит с по-нисък модул на еластичност могат да се използват за производство на колянови валове, които са по-малко чувствителни към изместване на централната линия, отколкото стоманените валове. Тези чугуни се характеризират с високи динамични характеристики на материала.
Чугунът с нодуларен графит и метална основа от ламелен или зърнест перлит е най-разпространеният материал за производство на колянови валове за двигатели на автомобили, трактори, комбайни, дизелови локомотиви и др.
машини. В най-простия случай термичната обработка на вала е ограничена от стареенето на неговия материал, което прави възможно валовете да се обработват с минимална обработка, за да се елиминира изкривяването. За да се увеличи якостта, те прибягват до термична обработка или легиране с N1, Cr, Mo, Cu. За увеличаване на цикличния вискозитет на материала се създава чугун със смесена форма на графит - при отливането до 25% от него е в ламеларна форма. За да се увеличи устойчивостта на износване на чугуна, понякога се използва азотиране.
Перлитен сферографитен чугун като материал запроизводство на колянови валове, заема второ място в чуждестранното производство след стомана. Това се обяснява по-специално с ускореното отгряване на ковък чугун поради добавянето на бисмут и бор към течния чугун (А. А. Горшков, М. М. Волощенко). Обърнете внимание, че за спирачните барабани нодуларният чугун няма предимства пред другите чугуни поради по-ниската топлопроводимост.
Използването на една или друга смазка във фрикционния блок може да доведе до необходимост от подмяна на материала на поне една от триещите се части, което е свързано с промяна на вида на износване и в резултат на това с различно разположение на триещите се двойки по отношение на устойчивостта на износване. В някои амортизационни устройства на колесника на самолети като работна течност се използва алкохолно-глицеринова смес, когато се използва като смазка, полуосите, изработени от бронз BrAZhMts, сдвоени със стоманена повърхност, бързо се износват. Бронзът беше интензивно обогатен с мед, полепнал върху стоманената повърхност, нараснал върху нея с дебел слой и се отлепил, частично залепнал за повърхността на кутията. Бронзите на други марки поради селективен трансфер по време на триене са многократно по-устойчиви на износване. Тук е целесъобразен преходът към бронзов BrOF. Въпреки това, не е установена значителна разлика в устойчивостта на износване на безкалайени бронзови BrAZhMts и бронзов BrOF по време на триене срещу стомана и смазване с AMG-10. За полуоси на амортисьори, работещи с тази течност, е по-рентабилно да се използва BrAZhMts бронз.
За по-голяма надеждност на частите е необходимо да изберете материала, като пожертвате неговата устойчивост на износване. В буталата на горивното оборудване на двигателите широко се използва фрикционна двойка от закалена стомана-закалена стомана. Междувременно такава комбинация от материали за ротора на лопаткова помпа и лопатката се оказакатастрофални поради появата на ожулване и последващо захващане. При използване на бронзови остриета устойчивостта на износване на двойката се влошава, но надеждността на нейната работа се увеличава.
При работа с трактори върху песъчлива почва, ушите на гъсеничните връзки, изработени от лята стомана Gatfield, бързо се износват. Според лабораторни тестове при условия на абразивно износване, тази стомана няма предимства пред средно въглеродната стомана. Освен това износващите се части, които не изпитват значителни динамични натоварвания и са изработени от стомана с високо съдържание на манган, имат по-кратък експлоатационен живот от детайлите, изработени от въглеродна стомана, като бронираните плочи на коксовите фунии (данни от M. A. Tylkin и V. I. Sivak). Това може да се обясни по следния начин: 1) в стоманата Hatfield под натоварване се увеличава границата на провлачване, което е придружено от много по-ниско увеличение на устойчивостта на счупване по време на абразивно износване; 2) процесът на втвърдяване (втвърдяване) под натоварване, поради наличието на абразивни частици, протича по-бавно от процеса на износване. Стоманата с високо съдържание на манган има слаба устойчивост на корозия и не е подходяща за използване при температури над 260°C.
Подобно е положението и с фрикционния материал - ретинакс (FK-16L), състоящ се от фенолформалдехидна смола, модифицирана с колофон и пълнител от барит и азбест с малки парчета месингова тел. Под въздействието на висока температура и натиск върху ретината по време на триене се образува фрикционен слой, който се генерира при износването му. Слоят се състои от коксоподобни продукти на разпадане на катран, серни съединения, образувани в резултат на редокс реакции на барит с газообразен катран и продукти на разлагане на месинг. Месингът омеква, размазва сетриещи се повърхности и поемат малко топлина. Серните съединения имат свойства при екстремно налягане. Retinax е препоръчително да се използва, когато спирачното устройство е силно натоварено. При ниското си натоварване тези процеси не се случват и използването на ретинакс не дава предимства.
При еднакъв химичен състав и механични свойства материалите могат да се различават значително по устойчивост на износване, което е свързано с разликата в техните структури. Например, едрозърнестите сплави са по-пластични и лесно се вкарват, но са по-малко устойчиви на износване. Наличието на лесно ронещи се твърди или големи меки компоненти, склонни към захващане с материала на свързващата част, е дефект в структурата на материалите на триещите се части. Големите карбиди в чугунните отливки допринасят за образуването на мрежа от термични пукнатини по време на работа на частите. Това са единични примери за връзката между структурата на сплавта и устойчивостта на износване.
Сложността на задачата за избор на рационална структура на материала може да бъде показана върху лагерните сплави. Основното изискване за структурата на антифрикционните сплави е формулирано за първи път през 1897 г. от G. Charpy. Според правилото на G. Charpy, добре работещите антифрикционни сплави трябва да имат твърди зърна, равномерно разпределени в пластмасовата основа с нисък коефициент на триене и ниска склонност към задръстване. Всъщност всички известни тогава сплави за лагери отговарят на това правило. По-късно обаче бяха разработени сплави (например оловен бронз), в които меки оловни включвания бяха разпределени в твърда матрица, да не говорим за хомогенни антифрикционни материали като сребро, полиамиди и др.
В някои подвижни съединения, като например в зъбни съединители, поради малки взаимниизмествания, частите са изработени от незакалени стомани, за които е известно, че работят лошо в триещи се двойки. Малките движения на частите във фрикционния блок често не карат дизайнера да се притеснява за устойчивостта на износване. Междувременно, при недостатъчна твърдост на материалите, издръжливостта на продуктите може да е недостатъчна.
Триещите се материали трябва да издържат на термична умора: триещата се повърхност не трябва да образува пукнатини в резултат на многократно комбинирано действие на термично и силово натоварване. Графитизираната стомана е най-устойчива на термична умора поради стабилността на нейната структура и механични свойства при многократни и бързи топлинни колебания.
Фрикционните материали не трябва да увреждат противотялото (спирачния барабан) по време на работа, продуктите от тяхното износване не трябва да горят, пушат или излъчват неприятни миризми. Тези материали също не трябва да причиняват корозия на свързващите части и да корозират сами във влажна атмосфера и при температури от -60 до +60 ° C [28, 56]
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: