Техническая эксплуатация автомобилей Основы обеспечения (стр. 5 из 31)

Усталостный износ (питтинг) — это процесс образования в поверхностном слое детали, испытывающей циклические нагрузки, усталостных трещин, которые, замыкаясь, приводят к отшелушиванию поверхностного слоя. Питтинг обычно наблюдается в подшипниках качения (рис. 1.30, 1.31, 1.32, 1.33) и на поверхности зубьев шестерен (рис. 1.34).

Низкая долговечность подшипников качения по выкрошиванию поверхностей трения может быть обусловлена рядом причин. Первой причиной могут быть ошибки конструктора при выборе размера подшипника. Нарушение посадок обойм подшипника (вращающихся и стоящих) также может быть причиной ускоренного питтинга.

Рис. 1.29. Задир внутренней обоймы подшипника качения

25

Рис. 1.30. Локальное усталостное выкро- Рис. 1.31. Питтинг обоймы конишивание (питтинг) обоймы подшипника ческого подшипника как следствие его неправильной регулировки

При работе подшипника только часть стоящей обоймы воспринимает нагрузку, где и будет происходить накопление усталостных повреждений. Поэтому стоящую обойму следует устанавливать по скользящей или переходной посадке, которая позволит ей эпизодически при возникающих перегрузках проворачиваться и вводить в работу те участки обоймы, в которых усталостные трещины еще не возникли. Вращающуюся обойму устанавливают по тугой посадке, поскольку при работе подшипника нагрузку воспринимает вся рабочая поверхность обоймы.

Дополнительной причиной интенсивного питтинга может служить неправильная сборка подшипникового узла. На рис. 1.31 показана обойма радиально-упорного подшипника, который при сборке был «перетянут», т.е. в подшипнике при отсутствии осевого зазора действовала большая осевая сила, возникшая при неправильной регулировке. В этих условиях конический подшипник работал как упорный. Вследствие этого выкрошивание наблюдается равномерно по всей поверхности обоймы в виде мелких точек.

Следует иметь в i^P. что при длительной работе подшипника запиттингованная поверхность может подвергаться повторному износу, и при этом выравниваться, как это показано на рис. 1.32.

Выкрошивание может наблюдаться и на роликах или шариках подшипников — раньше на тех, которые в пределах допуска имеют больший диаметр и воспринимают большую нагрузку (см. рис. 1.33).

Аналогичные процессы протекают и на зубьях шестерен (см. рис. 1.34).

В некоторых случаях питтинг, т.е. усталостное отшелушивание поверхностного слоя, может провоцировать растрескивание обоймы подшипника качения или тел качения. На рис. 1.35 показан шарик однорядного подшипника, расчлененный усталостной трещиной на две части. Трещина прошла через зону наиболее интенсивного выкрошивания, которая при длительной работе подшипника подверглась вторичному износу, т.е. начала заглаживаться.

Абразивный износ — это процесс износа при попадании в зону трения посторонних частиц с размерами, превосходящими толщину масляного слоя между трущимися поверхностями. В зависимости от соотношения твердости металла Н_ми твердости абразива Я_а абразивный износ проявляется в виде микрорезания или в виде интенсивного питтинга (рис. 1.36).

Скорость абразивного износа т_а пропорциональна концентрации абразива:

где т₀ — скорость износа на чистом масле; т_и — скорость абразивного износа при единичной концентрации; у — концентрация абразива в процентах.

Попадая в зону трения, абразивные зерна дробятся, что снижает их агрессивность, поэтому при разовом зафязнении масла в агрегате скорость износа деталей от времени работы уменьшается

Рис. 1.32. Обойма подшипника после усталостного износа и последующего задира

26

Рис. 1.33. Питтинг на ролике под- Рис. 1.34. Питтинг рабочей поверхности шинник,i зубьев шестерни

27

Рис. 1.35. Усталостное разрушение шарика подшипника

в соответствии с рис. 1.37. Если масло загрязняется с постоянной

скоростью, то скорость износа будет нарастать в соответствии с

рис. 1.38.

Отсюда следует очень важное замечание. Проводя замену масла в агрегате автомобиля, нужно исключить попадание свежего абразива в масло, иначе заливаемое масло может оказаться для агрегата хуже, чем заменяемое. То же самое можно отнести и к консистентным смазкам (если пресс-масленку не очищать тщательно от грязи, то лучше не шприцевать вообще).

Фреттинг-коррозия — это разновидность окислительного износа, наблюдающаяся в подшипниках и прессовых посадках, когда поверхности совершают колебательные движения с амплитудой до 0,025 мм. В этом случае под шариками или роликами образуются лунки (ложное бринеллирование), а на поверхности валов и ступиц — язвы. Если зона контакта хорошо смазана, то поверхности могут оставаться блестящими, а если поверхности сухие, то язвы могут быть заполнены ржавчиной.

На рис. 1.39 показана крестовина карданного вала, на цапфах которой при работе возникли лунки в местах расположения роликов игольчатого подшипника. При работе карданной передачи части карданного вала образуют угол не более 6°. Ролики покачиваются

Рис. 1.38. Характер изменения ско- Рис. 1.39. Цапфы крестовины, под- рости износа деталей при посте- верженные фреттинг-коррозии пенном загрязнении смазочного масла абразивом

на месте и дробят окисные пленки, которые образуются в зоне контакта с цапфой. Со временем в этом месте возникает лунка.

Фреттинг-коррозия наблюдается и на торцах цапф, контактирующих с донышком корпуса игольчатого подшипника, образуя специфическую поверхность (рис. 1.40).

На рис. 1.41 показана поверхность крестовины дифференциала в том месте, где она зажимается между чашками корпуса и работает как вал, запрессованный в отверстие.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 HJH,

£♦

Рис. 1.36. Зависимость износостой- Рис. 1.37. Изменение скорости из- Рис. 1.40. Следы фреттинг-коррозии Рис. 1.41. Следы фреттинг-коррозии

кости детали от соотношения твер- носа деталей при разовом внесении на торце цапфы крестовины в сопряжениях с прессовой посад-

достей ее материала и абразивных абразива в масло по мере работы кой зерен агрегата

29

Как видно из рис. 1.41, фреттинг-коррозия создает специфическую поверхность деталей в прессовых посадках.

контакты, имеющие место в конструкции электрооборудования автомобилей, можно различать по кинематическим признакам на скользящие, разрывные и неподвижные.

Механическое изнашивание скользящих контактов проявляется в той же форме, что и в обычных парах трения, с той особенностью, что рабочие нагрузки таких контактов обычно невелики. Механический износ разрывных контактов вполне естественно носит усталостный характер, поскольку они испытывают циклическую нагрузку.

Электрическое изнашивание контактов проявляется в следующих видах: перенос ионов материала одного элемента на другой; электрический пробой окисных пленок на поверхностях, приводящий к увеличению сил молекулярного сцепления между чистыми металлами и глубинному вырыванию; искрение и дугообразование, приводящее к выделению большой энергии в зазоре между контактами и разбрызгиванию или испарению металла, что сопровождается резким ухудшением качества поверхности, а это, в свою очередь, увеличивает механический износ.

Условия трения скользящих контактов (щетка — коллектор) в конструкции автомобильного стартера характеризуются тем, что щетки разной полярности скользят по одной дорожке трения. В генераторе щетки разной полярности скользят по разным кольцам. При прохождении тока от щетки к кольцу (анодно-поляризованная щетка) коэффициент трения в контакте меньше, чем для катодно-поляризованной щетки. Увеличение плотности тока в контакте (А/см²) всегда снижает коэффициент трения анодно-поляризованной щетки, для катодно-поляризованной щетки эта зависимость более сложная и связана с материалом щетки и коллектора.

В общей величине износа скользящих контактов вклад электрического (эрозионного) износа составляет 30...50%, в зависимости от полярности щеток [30]. Скорость износа анодно-поляризованной щетки обычно больше скорости износа катодно-поляризованной щетки. Следует, однако, учитывать, что на скорость износа влияет не только полярность, но и режим разряда в контакте. При малом токе и тлеющем разряде износ катода больше износа анода; при увеличении тока и возникновении искрового разряда существенно возрастает износ анода; при дуговом разряде опять становится больше износ катода. Часто электрический износ сопровождается переносом материала с одного контакта на другой, как это происходит на контактах автомобильного прерывателя-распределителя (плоскостность контактов нарушается: на одном контакте образуется бугорок, а на другом впадина). Трение щеток по благородным металлам дает примерно одинаковый износ анода и катода.