Sürtünme ve aşınma türleri

İLE kategori:

Yol makinelerinin bakımı

Sürtünme ve aşınma türleri

Vücutların göreceli hareketinin kinematik özelliklerine bağlı olarak, aşağıdaki sürtünme türleri ayırt edilir: kayma sürtünmesi, yuvarlanma sürtünmesi ve dönme sürtünmesi.

En az çalışılan eğirme sürtünmesidir, bu nedenle pratik problemleri çözerken, bu tür sürtünmeyi kayma veya yuvarlanma sürtünmesine indirmeye çalışırlar.

Deforme olan cisimlerin göreceli hareketi ile, aralarındaki temas noktalarda değil, temas alanları adı verilen bölgelerde gerçekleşir. Bu temas alanlarında çok çeşitli fiziksel ve mekanik olaylar meydana gelebilir, örneğin: parçacıkların elastik ve plastik deformasyonları, parçacıkların moleküler kohezyonu, ince gaz katmanlarının adsorpsiyonu, kolloidal parçacıkların dağılımı vb. Bazı bilim adamları, bu konuyu çalışırken, 20'den fazla bu tür fenomen sayıldı, ayrıca birçoğu iç içe. İki temas eden (sürtünen) cismin elastik alanlarında meydana gelen bu fenomenler arasındaki nicel ve nitel ilişkiler, büyük ölçüde aralarında sıvı veya gaz halinde bir tabakanın varlığına bağlıdır - yağlama.

Bu nedenle, yağlamanın varlığına veya yokluğuna ve ayrıca sürtünme yüzeylerinin doğasına bağlı olarak:
a) Sürtünen yüzeylerde sıvı veya gaz tabakası şeklinde yabancı yabancı maddelerin yokluğunda oluşan saf sürtünme. Pratik olarak saf sürtünme elde etmek çok zordur; sadece bir boşlukta gerçekleştirilebilir;
b) sürtünme yüzeyleri arasında yağlama ve kirlenme olmadığında kuru sürtünme görülür;
c) Sürtünen yüzeylerin kalınlığı 0,1 mikrondan fazla olmayan bir yağlayıcı tabaka ile ayrıldığı sınır sürtünmesi. Sınır filmi özel özelliklere sahiptir ve viskoz akışkanların hidrodinamiğinin genel yasalarına uymaz; bu nedenle normal boyutta bir yağ filmi ile karıştırılmamalıdır;
d) sürtünme yüzeylerinin, sürtünme gövdeleri arasında temasa izin vermeyen ve tüm yükü algılayan, gerekli boyutta bir akışkan tabakası ile tamamen ayrıldığı akışkan sürtünmesi;
e) yarı kuru sürtünme, sürtünme yüzeyleri arasında bir yağlayıcı tabakanın varlığında, yüzeylerin tek tek çıkıntıları doğrudan temas ettiğinde (yani hem sınır hem de kuru sürtünme);
e) yarı sıvı sürtünmesi - bunlardan biri çoğu yük bir yağ filmi ile iletilir ve daha küçük bir kısım doğrudan sürtünme yüzeylerinin temasıyla algılanır (yani aynı anda sıvı ve sınır veya sıvı ve kuru sürtünme).

Teknolojide, yarı-kuru ve yarı-sıvı sürtünme ile en sık aynı anda karşılaşılır, bunlardan ilki genellikle kuru ve ikincisi sıvı için alınır.
Kuru ve sıvı sürtünmesinin temel yasalarını ve matematiksel bağımlılıklarını hatırlayalım.

Kuru kayma sürtünmesi yasasının ana hükümleri şunlardır:
1. Düzlemdeki kayma sürtünme kuvveti, belirli bir hız ve yük aralığında normal basınçla doğru orantılıdır.
2. Kayma sürtünme kuvvetinin yönü, sürtünen cisimlerin bağıl hızının tersidir.
3. Kayma sürtünme kuvvetinin uygulama noktasının tam konumu bilinmemektedir.
4. Sürtünme, sürtünme yüzeylerinin malzemesine ve durumuna bağlıdır.
5. Hareket hızındaki bir artışla, çoğu durumda sürtünme kuvveti azalır ve belirli bir sabit değere yaklaşır.
6. Artan özgül basınçla, çoğu durumda sürtünme kuvveti artar.

İlk yaklaşım olarak kuru yuvarlanma sürtünmesi yasaları Coulomb tarafından türetilmiştir.

Bu kanunun ana hükümleri şunlardır:
1. Yuvarlanma sürtünme kuvveti, normal basınçla doğru orantılı ve silindirin yarıçapı ile ters orantılıdır.
nerede N - normal basınç, kg;
R - pistin yarıçapı, cm;
X, yuvarlanma sürtünme katsayısıdır, bkz.
2. Yuvarlanma sürtünme kuvveti, hıza göre ters yönde yönlendirilir.
3. Yuvarlanma sürtünme kuvvetinin uygulama noktasının tam konumu bilinmemektedir.

Akışkan sürtünmesi ile birbirine göre hareket eden yüzeyler arasında, aralarında bir akışkan tabakası bulunduğundan, doğrudan temas yoktur. saat bağıl hareket yüzeylerde bu durumda, sıvının ayrı katmanları birbirine göre kaydırılır ve bu nedenle sıvı katmandaki sürtünme viskoz kaymaya indirgenir. Hidrodinamik yağlama teorisinin kurucusu, seçkin Rus bilim adamı N.P. Petrov'dur. Bu teorinin ana özü aşağıdaki gibidir.

Sıvı sürtünmesindeki ana değer, m katsayısıdır, yani iç sürtünme katsayısı veya mutlak viskozite katsayısıdır. Bu nedenle, sıvı tabakasının en küçük kalınlığı, temas eden iki yüzey A ve B'nin pürüzlülüğünden daha büyük olmalıdır, aksi takdirde aralarında doğrudan temas olacaktır.

Yağlamanın hidrodinamik teorisinden, yağ tabakasının normal kalınlığını korumak için sürtünme yüzeylerinin tam olarak paralel olmayabileceği ve mil ve yatak muylularının eş merkezli olmayabileceği sonucu çıkar. Böyle bir sonuç, aşağıdaki gibi olan kama şeklindeki yağlayıcı tabakanın özelliklerine dayanarak çıkarılabilir.

İki kayma yüzeyi A ve B arasında kama şeklinde bir yağ tabakası ile yağ, kayganlığı nedeniyle bu yüzeylere yapışır. Bu fenomen, yağ akış hızının önemli ölçüde azalmasına ve buna bağlı olarak yağ tabakası içindeki basıncın artmasına neden olur. Bu basınç, deneysel verilerin gösterdiği gibi, kama şeklindeki formun en dar noktasında 200 kg/cm2'ye ulaşır ve büyük bir kaldırma kuvvetine neden olur, bu nedenle A gövdesi yüzer, A ve A yüzeylerini ayıran yağ tabakasının gerekli kalınlığını sağlar. B.

Pirinç. 1. Sıvı sürtünme şemaları

Kama şeklindeki yağlama tabakasının özelliklerine dayanarak, makine çalıştırıldığında, mil dönmeye başladığında, kama şeklinde yağlama tabakası olmayacağı ve dolayısıyla sıvı yağlama koşulu olmayacağı varsayılabilir, yani yarı kuru veya yarı sıvı sürtünme oluşacaktır.

1883 gibi erken bir tarihte, N.P. Petrov, aşağıdaki temel sıvı sürtünmesi ilkelerini verdi.
1. Sürtünen yüzeyler arasındaki yağlama sıvısı boşluklarda tutulmalıdır.
2. Yağlama tabakasında, yağlanan yüzeylerin nispi kaymasıyla, sürtünme yüzeylerini birbirine bastıran dış yükü dengeleyen bir iç basınç ortaya çıkmalı ve korunmalıdır.
3. Yağlama sıvısı, sürtünme yüzeylerini tamamen ayırmalıdır.
4. Sürtünen yüzeyler arasında bulunan sıvı tabakasının kalınlığı en az belirli bir minimum sınırda olmalıdır.

Sürtünme ve aşınma yakından ilişkilidir. Aşınma, sürtünme çalışmasının sonucudur. Bu alanda çalışan birçok bilim insanına göre, teknik literatürde hala genel kabul görmüş bir sürtünme aşınması tanımı bulunmamaktadır. Prof. M. M. Kruşçev, makine parçalarının aşınması, çalışma sırasında sürtünme yüzeyleri üzerindeki kuvvetlerin etkisi altında meydana gelen boyutlarında istenmeyen kademeli bir değişikliktir.

Makinelerin çalışması sırasında meydana gelen aşınma ve yıpranma, doğal ve acil durum olarak ikiye ayrılabilir.

Makine parçalarının doğal aşınması, sürtünme kuvvetlerinin etkisinin bir sonucu olarak meydana gelir ve parçaların çalışma koşulları, malzemenin kalitesi, işlemenin doğası vb. tarafından belirlenir. Bu aşınmalar kaçınılmazdır ve bir sonucu olarak ortaya çıkar. makinenin nispeten uzun çalışma süresi.

Acil aşınma, hızla artan doğal aşınma ve yıpranma ve makinenin normal çalışmasının ihlali, makinelerin bakım, çalıştırma ve onarım kurallarının ihlali sonucudur. Bu aşınmalar neredeyse her zaman parçaların keskin deformasyonları, tek tek bileşenlerin, tertibatların ve tüm makinenin tahrip olması ile karakterize edilir.

Uygulamada karşılaşılan makinelerin aşınması ve yıpranması, tezahür şeklinde, oluşum nedenleri, artışın doğası ve diğer birçok özellik bakımından çok çeşitlidir.

Doğal aşınmanın en yaygın türü mekanik aşınmadır.

Prof. A. K. Zaitsev, aşınma sırasında meydana gelen olayların ve süreçlerin doğasını dikkate alarak, aşağıdaki mekanik aşınma sınıflandırmasını verir: Aşınma sınıfı I - tamamen mekanik; II sınıfı - fiziksel ve mekanik; III sınıf - kimyasal-mekanik; IV sınıfı - karmaşık.

Tamamen mekanik aşınmaya (metal erozyonu), kimyasal süreçlerin önemli belirtileri olmadan sürtünme parçalarının şeklindeki ve hacmindeki bir değişiklik eşlik eder. Bu tür aşınma, parçaların yüzeyleri birbirine göre hareket ettiğinde ortaya çıkan sürtünme kuvvetlerinin çalışmasının sonucudur.

Sürtünmenin türüne bağlı olarak, tamamen mekanik aşınma üç ana türe ayrılır: kayma sürtünmesinden kaynaklanan aşınma, yuvarlanma sürtünmesinden kaynaklanan aşınma ve kayma sürtünmesi ve yuvarlanma sürtünmesinin eşzamanlı etkisi altında kendini gösteren karmaşık aşınma.

Kayma sürtünmesinden kaynaklanan aşınma en çok yol makinelerinin ünitelerinde ve tertibatlarında görülür; örneğin mil muylularının ve yataklarının, piston segmanlarının ve silindirlerinin, valf gövdelerinin ve kılavuz burçların vb. yüzeylerinde meydana gelir.

Yuvarlanma sürtünmesinden kaynaklanan en görünür aşınma, karayolu araçlarında yaygın olan bilyalı ve makaralı yataklarda görülür.

Karayolu taşıtlarındaki karmaşık aşınmanın tipik bir örneği, dişli dişlerinin çalışması sırasında meydana gelen aşınmadır.

Fiziksel ve mekanik aşınma, mekanik aşınmaya sürtünen parçalarda fiziksel değişiklikler eşlik ettiğinde meydana gelir. Bu değişiklikler, parçalarda meydana gelen ve genellikle sertliklerinde, rijitliklerinde, kırılganlıklarında ve sertleşmelerinde bir değişikliğe yol açan iç süreçlerle yakından ilgilidir. Bu tür aşınmaya bir örnek, taş kırıcıların çenelerindeki aşınmadır.

Kimyasal-mekanik aşınma (metal korozyonu), mekanik aşınmaya kimyasal süreçlerin eşlik etmesi ile karakterize edilir. Böyle bir aşınmanın bir örneği, mevcudiyetinde mekanik aşınmanın önemli ölçüde arttırıldığı ve hızlandırıldığı korozyondur. Korozyon olgusu, yol makinelerinin ve motorların parçalarının aşınmasında esastır.

Korozyon, yağlayıcıda bulunan veya yakıtın yanması sırasında oluşan organik asitlerin etkisinin bir sonucu olarak ve ayrıca gazların yüksek sıcaklıklarda, su buharında vb.

Yol makinelerinin çalışması sırasında aşağıdaki korozyon türleri meydana gelir: atmosferik, toprak, elektrokimyasal, sıvı ve yüksek sıcaklıklarda korozyon.

Atmosferik ve toprak korozyonunun nedeni, özellikle karbondioksit, amonyak vb. varlığında hava veya toprağın nemidir.

Elektrokimyasal korozyon, iki farklı metalin teması üzerine bir galvanik çift oluşursa meydana gelir, yani daha negatif potansiyele sahip bir metal anot, diğeri ise katot görevi görür. Daha negatif bir potansiyele sahip olan metal korozyona meyledecektir.

Sudaki oksijenle zenginleştirilmiş havanın varlığı nedeniyle su buharı sistemlerinde sıvı korozyonu meydana gelir. Aynı zamanda su, mineral tuzları, asitler ve alkali çözeltileri veren mineral maddeler içerir. Çok sulu çözeltiler metalle etkileşime girerek aktif korozyona neden olan elektrolitlerdir.

Yüksek sıcaklıklarda korozyon, metalin ısıtılması ve ısıya maruz bırakılmasından kaynaklanır. Bu durumda korozyon aktivitesi, büyük ölçüde metalin kalitesine ve yüksek sıcaklıklarda oksitlenme kabiliyetine, örneğin içten yanmalı motorların silindirlerinin üst kısmında gözlenen korozyona bağlıdır. Motorlarda yakıtın yanması sürecinin incelenmesinden, sıcaklıktaki ani bir düşüş sırasında yüksek oranda oksitlenen eksik yanma ürünleri parçacıklarının silindirlerin duvarlarına yapıştığını ve içlerinde bulunan oksijenin metale etki ettiğini takip eder.

Karmaşık aşınma, mekanik aşınmaya hem kimyasal hem de fiziksel süreçlerin eşlik etmesiyle oluşur. Kompleks aşınma, yüksek sıcaklıkların etkisi altında metalin kısmi (yüzey) yanması meydana geldiğinde, yapısı ve mekanik özellikleri değiştiğinde ve gazlara maruz kalmadan kaynaklanan kimyasal süreç metal korozyonuna neden olduğunda motor egzoz valflerinin bu tür aşınmasını içerir. Valf, niteliklerini o kadar çok kaybeder ki, bir noktada kafası tamamen yanar ve bazen de çıkar.

Aşındırıcı aşınma, eşleşen sürtünme parçalarında aşındırıcı parçacıkların varlığından kaynaklanan tamamen mekanik bir aşınma türüdür.

Yol makinelerinin çalışması sırasında, tek tek parçalar ve arayüzler, örneğin en zor koşullarda çalışan motorlu greyder bıçakları, buldozerler ve sıyırıcılar, palet parçaları vb. gibi zeminle doğrudan temas halindedir. Bu durumlarda aşındırıcı parçacıklar aşınma açısından belirleyicidir.

İşlemden sonra yetersiz temizlikle silindirleri ve valfleri taşlarken, motor silindirlerinde aşındırıcı tozun bir kısmı kalır.
Aşındırıcı malzemelerin motor silindirlerine girmesi için ana kanal, emme sistemidir. Bir motordaki en gelişmiş hava temizleyicide bile belirli bir miktar toz içeri girer.

Motor silindirlerine giren aşındırıcı toz, yağ ile karışır ve parçaların (pistonlar, segmanlar, valfler vb.) aşınmasını önemli ölçüde artıran bir tür alıştırma macunu oluşturur.

Kum, kırma taş, beton, cüruf vb. ile çalışan yol makinelerinin parçaları arasında aşındırıcı aşınma en yaygın olanıdır. Bu durumda metal aşınması, parçanın metal tabanına preslenen çeşitli aşındırıcı malzemelerin taneciklerinin etkisi altında oluşur. ve içinde bir oluk oluşturun (Şekil .2). Boncuk şeklindeki ekstrüde metal bu oluğun her iki yanında yer alır. Metalin yapısı büyük ölçüde homojen olmadığından, yer değiştiren metalde, onu zayıflatan ve aşındırıcı tanelerin yavaş yavaş deforme olmasına ve onu yok etmesine izin veren çatlaklar ortaya çıkar. Metalin sertliğinin önemli ölçüde artması nedeniyle ortaya çıkan oluğun dibinde sertleşme meydana gelir.

Pirinç. 2. Sürtünme yüzeyinde aşındırıcı tanecik izleri

V son yıllar Aşındırıcı aşınmaya çok dikkat edilmiştir, çünkü parçaların bu tür aşınmaya karşı aşınma direnci, makinelerin ömrünü uzatmak ve çalışmadaki güvenilirlikleri için esastır. Kayda değer, abraziv aşınma alanında Ph.D. teknoloji Bilimler M. M. Tenenbaum. Sürtünen parçalarla temas halinde olan katı aşındırıcı parçacıkların aktif aşındırıcı etkisi konusundaki görüşü, şüphesiz ilgi çekicidir.

Tenenbaum, katıların temasında aynı miktarda aşındırıcının, Çeşitli faktörler hacimce bu cisimlerin yüzeyinde çeşitli tahribatlara neden olur. Örneğin, belirli bir miktardaki kuvars kumu tanelerinin iki gövdenin temasındaki aşındırıcı etkisinin aktivitesi, büyük ölçüde bu tanelerin iki gövde ile etkileşiminin doğasına bağlıdır. Aşındırıcı tanecik parçalanmadan parçanın yüzey tabakasına bastırılırsa, o zaman eşleşen parçaların ve karikatürlerinin temasında tanenin bir tür kısmi izolasyonu vardır. Birbirine uyan parçaların yüzey tabakalarının aşındırıcı parçacıkları tarafından bu şekilde karikatürleştirilmesi, aşındırıcı parçacıkların bulunmadığı parçaların aşınmasına kıyasla aşınmalarını arttırır.

Çalışmalarda belirtildiği gibi, en büyük aşınma, iki eşleşen parça ile temas halinde olan aşındırıcı taneler ezildiğinde elde edilir. Aşındırıcı taneleri ezmek için gereken enerji, yüzey tabakasının küçük temas alanlarından iletilir, bu da parçaların malzemesinin belirli hacimlerinin tahrip olmasına neden olur. Yeni oluşturulan kuvars aşındırıcı parçacıkları, sürtünme parçalarının yüzey katmanlarında yüksek konsantrasyonda temas gerilmelerine katkıda bulunacak ve bu da yüzeylerin daha fazla aşınmasına neden olacak kendi özel geometrilerine sahip olacaktır.

Bu nedenle, aynı miktarda aşındırıcı taneler temas halinde ezildiğinde, aşındırıcı etkiye daha yüksek bir aktivite eşlik edeceğinden, belirli koşullar altında eşleşen parçaların aşınması çok daha fazla olacaktır. Sadece bu, aynı gres kirliliği koşulları altında katı bronz yatakların şaft boynunu babit yataklarından daha fazla yıprattığını temel olarak açıklayabilir.

Literatürde, çelik ve naylondan yapılmış parçaların aşındırıcı aşınma ile eşleşmesinin, metal parçaların eşleşmesinden daha yüksek bir aşınma direncine sahip olduğuna dair sıklıkla görüşler vardır. Bunun nedeni, kapronun aşındırıcı taneleri kısmen emmesi ve böylece aşındırıcı aşınmanın etkinliğini azaltmasıdır.

Bu fenomenlerin bir sonucu olarak, eşleşen parçalardaki aşındırıcı parçacıkların etkisinin, bu parçacıkların durumuna ve eşleşen parçaların malzemesine bağlı olarak farklı olabileceği sonucuna varılabilir. Aşınma direnci arttırılmış parçalar seçerek veya nispeten düşük aşınma direncine sahip ancak aşındırıcı parçacıkları emebilen malzemelerden parçalar seçerek, eşleşen parçaların aşındırıcı aşınmaya karşı aşınma direncini artırmak mümkündür.

enstitü yapısal mekanik Ukrayna SSR Bilimler Akademisi iyi iş otomobil, traktör ve tarım makinelerinin parçalarının aşınmasının incelenmesi üzerine. Bu enstitünün çalışmaları sonucunda prof. B. I. Kostetsky, belirli bir sürecin yasalarına tabi olarak, temelde farklı parça aşınması türleri oluşturdu.

B. I. Kostetsky, makine parçalarının aşınma türleri için aşağıdaki sınıflandırmayı verir: birinci tür ayar yoluyla aşınma; II tür veya termal ayarlayarak aşınma; oksidatif aşınma; aşındırıcı ve çiçek benzeri aşınma.

Her parçanın önde gelen bir aşınma tipine sahip olması nedeniyle, bu tip aşınmanın meydana geldiği yerde mutlaka en fazla aşınan yüzeye sahip olacaktır. Farklı bir aşınma türü genellikle parçanın aşınma direncini, aşınmasının yapısını ve hızını belirler. Örneğin, ağır yüklü dişli dişlerinin önde gelen aşınma türü çiçek hastalığı benzeridir ve beraberindeki aşınma türleri termal ve oksidatiftir. Çiçek hastalığı aşınması, dişli dişlerin aşınma direncini belirler ve dişin adım dairesi alanında görülürken, diğer iki aşınma türü - termal (dişin kökünde) ve oksidatif (dişin başında) dişli dişi) - belirli çalışma koşulları altında dişli dişlerinin genel aşınma direnci ile ilgili olarak belirleyici değildir.

İLE Kategori: - Yol makinelerinin bakımı

Amaç: Sürtünme ve aşınma türleri hakkındaki bilgileri pekiştirmek.

Egzersiz yapmak:.

1. Teorik materyali inceleyin.
2. Tablo 1'i tamamlayın.
3. Güvenlik sorularını cevaplayınız.

Kontrol soruları:

1. Aşınma yoğunluğunu belirleyen faktörler?

2. Mekanik aşınmanın yoğunluğunu azaltmanın ana yolları nelerdir biliyor musunuz?

3. Hangi sürtünme kuvveti yuvarlanma veya kayma sürtünmesinden daha büyüktür?

tablo 1

teorik kısım.

Sürtünme- makine parçalarının aşınmasının ana nedeni. Sürtünme, aşınma ve yağlama sorunları, fizik, kimya, sürekli ortam mekaniği, termodinamik ve malzeme biliminin temel yasalarına dayanan triboloji bilimi tarafından incelenir.

Sürtünmeyi ayırt edin:

kayma,

yuvarlanma,

Yuvarlanma sürtünme kuvveti, kayma sürtünme kuvvetinden yaklaşık 10 kat daha azdır.

sürtünme türleri. Makinelerin çalışması sırasında parçaların sürtünme yüzeyleri farklı koşullardadır. Sürtünen yüzeyler arasında yağlama olup olmamasına bağlı olarak aşağıdaki sürtünme türleri ayırt edilir.

Yağlama olmadan sürtünme her iki katı cismin sürtünme yüzeylerinde her türden yağlayıcı olmadığında oluşur.

sınır sürtünmesi iki katı cisim, sürtünme yüzeyleri üzerindeki ince bir yağlayıcı tabakası temas eden yüzeylerin pürüzlülüğünün yüksekliğini geçmediğinde oluşur.

sıvı sürtünmesi bir sıvı (yağlayıcı) tabakası ile tamamen ayrılmış iki gövde arasında oluşur. Yüzeyler arasında temasın olmaması, bunların tahribatını engeller.

Giymek- sürtünme sırasında malzemenin katı bir cismin yüzeyinden imha edilmesi ve ayrılması ve (veya) vücudun boyutunda ve (veya) şeklindeki kademeli bir değişiklikle kendini gösteren artık deformasyonunda bir artış.

aşınma türleri. Her türlü sürtünme koşulunda, sürtünme yüzeyleri bozulur, yani yüzeyler aşınır.

Aşınma türlerinin sınıflandırılması

GOST 23.002 - 78'e göre 3 ana aşınma türü vardır:

1) mekanik (aşındırıcı, hidro ve gaz aşındırıcı, aşındırıcı, hidro ve gaz aşındırıcı, kavitasyon, yorulma, sürtünme sırasında, sıkışma sırasında);

2) korozyon-mekanik (oksidatif, aşındırıcı korozyon);

3) elektrik akımının etkisi altında (elektroaşındırıcı).

mekanik aşınma katı parçacıkların sürtünme yüzeylerine çarpması sonucu oluşur. Bu grup, aşındırıcı, hidro ve gaz aşındırıcı, yorulma, kavitasyon, erozyon gibi aşınma türlerini içermelidir.

aşındırıcı aşınma- göreceli bir hareket hızının mevcudiyetinde katı cisimlerin veya parçacıkların kesme ve çizme hareketi yoluyla mekanik etkilerin bir sonucu olarak aşınma.

Hidro ve gaz aşındırıcı aşınma bir sıvı veya gazın akışıyla sürüklenen katı cisimlerin veya parçacıkların hareketinin bir sonucu olarak ortaya çıkar.

yorgunluk aşınması malzemenin mikro hacimlerinin tekrarlanan deformasyonunun bir sonucu olarak sürtünme yüzeyinde veya tek tek bölümlerde bir değişikliğe neden olarak çatlaklara ve partikül ayrılmasına neden olur.

kavitasyon aşınması yüzey, katı bir cismin sıvı içindeki hareket hızındaki nispi bir artışla, yani hidrodinamik kavitasyon koşulları altında - iç akışkanın süreksizliği ile oluşur.

erozyon aşınması sıvı veya gaz akışının bir sonucu olarak oluşur.

moleküler mekanik aşınma, eşzamanlı mekanik hareketin ve moleküler veya atomik kuvvetlerin etkisinin bir sonucu olarak elde edilir.

korozyon-mekanik aşınma, içine giren bir metalin sürtünmesinden kaynaklanan aşınmadır. kimyasal etkileşimçevre ile.

Aşınma yoğunluğunu belirleyen faktörler şunları içerir:

Sürtünme türü (kayma, yuvarlanma, kayma ile yuvarlanma);

Sürtünme türü (kuru, sınır, hidrodinamik);

Ortam (hava, su, gaz, toprak vb.);

Sürtünme çiftlerinin temas türü (nokta, çizgi, düzlem, silindir, küre);

Hareketin doğası (tek tip, sürekli vb.);

Hareket tipi (döner, öteleme, karşılıklı hareket);

Yükün doğası (sabit, kararsız, değişken);

Yük değeri;

Sürtünen yüzeylerin hareket hızı;

sıcaklık koşulları.

Mekanik aşınmanın yoğunluğunu azaltmanın ana yolları:

1) Yapısal:

Parçaların (yüzer parçalar, yaylar, yaylar, contalar vb.) rasyonel rijitliğini ve uyumluluğunu sağlamak.

Rasyonel sürtünme çiftlerinin seçimi:

Sert malzemenin yumuşak malzeme ile kombinasyonu (sıkışmayı ortadan kaldırır) - düz [sertleştirilmiş hareketli

Kaliper - ham sabit çerçeve] ve ters [krom kaplı manşon - dökme demir sertleştirilmemiş halka, sertleştirilmiş mil - babbit astar] çiftleri;

Sert malzeme ile sert kombinasyonu (yüksek aşınma direnci);

Aynı adı taşıyan ve yumuşak ile yumuşak olan malzemelerin bir kombinasyonunun hariç tutulması;

Gözenekli, toz antifriksiyon malzemelerinin uygulanması.

Yuvarlanma için kayma sürtünmesi çiftlerinin değiştirilmesi;

Sıvı sürtünmesi için koşulların oluşturulması.

2) Teknolojik:

Optimum pürüzlülüğün sağlanması,

Üretim doğruluğu ve sürtünme yüzeylerinin sertleşmesine uygunluk.

3) operasyonel:

Çalışma yüzeylerinin boşaltılması;

Makinelerin çalıştırma, bakım ve onarım kurallarına uygunluk.

Bazı cisimleri birbirine göre hareket ettirdiğimizde (kinetik sürtünme) veya cisimleri hareketsiz halde hareket ettirmeye çalıştığımızda (statik sürtünme) sürtünme ile karşılaşırız. Sürtünme, birbirine göre hareket eden iki cisim dış yüzeylerine temas ettiğinde (dış sürtünme) veya vücut yapısının elemanları (atomlar, moleküller) birbirine göre hareket ettiğinde (iç sürtünme) oluşur. İç sürtünme sıvılarda, gazlarda ve katılarda gerçekleşebilir. Sürtünme türlerinin sınıflandırılması Tablo'da sunulmuştur. 2.5. Sürtünme sırasında mekanik, termal, elektriksel, manyetik ve diğer olaylara ek olarak gerçekleşir. Tablo 2.5

Kinetik sürtünme(hareket sürtünmesi) - herhangi bir cisim birbirine göre hareket ettiğinde oluşur.

Statik sürtünme(statik sürtünme) - hareketsiz bir cisim dinlenme durumundan hareket etmeye başladığında oluşur.

Dış sürtünme- birbirine göre hareket eden iki cismin dış yüzeylerine değmesiyle oluşur.

iç sürtünme- vücut yapısının elemanları (atomlar, moleküller) birbirine göre hareket ettiğinde. Katılarda, sıvılarda ve gazlarda oluşur.

Yağlayıcı olmadan sürtünme(kuru sürtünme) - sürtünme yüzeyinde herhangi bir tür yağlayıcı bulunmadığında iki gövdenin sürtünmesi.

Yağlayıcı ile sürtünme(sıvı sürtünmesi) - sürtünme yüzeyinde herhangi bir tür yağlayıcı varlığında iki gövdenin sürtünmesi.

kayma sürtünmesi- temas noktalarındaki cisimlerin hızlarının büyüklük ve yön veya büyüklük veya yön bakımından farklı olduğu iki katı cismin hareketinin sürtünmesi (Şekil 2.1).

yuvarlanma sürtünmesi- temas noktalarındaki hızlarının büyüklük ve yön bakımından aynı olduğu iki katı cismin hareketinin sürtünmesi (Şekil 2.2) 2.2

sınır sürtünmesi– bir sınır yağlama filminin varlığında sürtünme.

Yukarıdaki tanımların analizi Çeşitli türler sürtünme, sürtünme sürecinin genel bir tanımını formüle edebiliriz.

yağlayıcı– sürtünme kuvvetini (F TP) ve aşınma yoğunluğunu azaltmak için sürtünme yüzeyine uygulanan malzeme (yağ – yüzey aktif madde tamamen sıkıştırılamaz Düşük sıcaklıklarda, yağın kristalleşmesi nedeniyle şiddetli aşınma meydana gelir).

Hareket eden (veya hareket eden) cisimler, diğer cisimlerle ve ayrıca madde parçacıklarıyla temas eder. Çevre böyle bir hareketi engelleyen kuvvetler vardır. Bu kuvvetler denir sürtünme kuvvetleri. Sürtünme kuvvetlerinin etkisine her zaman mekanik enerjinin iç enerjiye dönüşümü eşlik eder ve cisimlerin ve çevrelerinin ısınmasına neden olur.

var harici ve iç sürtünme(aksi halde denir viskozite). Harici Katı cisimlerin temas noktalarında, cisimlerin karşılıklı hareketini engelleyen ve yüzeylerine teğet olarak yönlendirilen kuvvetlerin ortaya çıktığı bu tür sürtünme olarak adlandırılır.

iç sürtünme(viskozite), karşılıklı yer değiştirme sırasında olduğu gerçeğinden oluşan sürtünme türüdür. aralarındaki sıvı veya gaz katmanları böyle bir hareketi engelleyen teğetsel kuvvetler vardır.

Dış sürtünme ikiye ayrılır statik sürtünme (statik sürtünme) ve kinematik sürtünme. Sabit katı cisimlerden herhangi biri hareket etmeye çalışırken aralarında dinlenme sürtünmesi meydana gelir. Hareket eden katı cisimler arasında karşılıklı olarak kinematik sürtünme vardır. Kinematik sürtünme, sırayla, alt bölümlere ayrılır kayma sürtünmesi ve yuvarlanma sürtünmesi.

Sürtünme kuvvetleri insan yaşamında önemli bir rol oynar. Bazı durumlarda onları kullanır ve diğerlerinde onlarla savaşır. Sürtünme kuvvetleri doğada elektromanyetiktir.

Dinlenme sürtünmesi

Gözlemler gösteriyor ki statik sürtünme kuvveti her zaman cisme etki eden dış kuvvete zıt olarak yönlendirilir ve bu cismi harekete geçirmeye çalışır. Belirli bir noktaya kadar, statik sürtünme kuvveti, dış kuvvetteki bir artışla artar ve ikincisini dengeler. Statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri, gövde tarafından desteğe uygulanan basıncın kuvvet modülü F d ile orantılıdır.

Newton'un üçüncü yasasına göre, cismin destek üzerindeki basıncının F d kuvveti, desteğin tepkisinin N kuvvetine mutlak değerde eşittir. Bu nedenle, maksimum statik sürtünme kuvveti, desteğin tepki kuvveti ile orantılıdır. Bu kuvvetlerin modülleri için aşağıdaki bağıntı geçerlidir:

F p \u003d f p N, (2.19)

nerede f p - boyutsuz orantı katsayısı denir statik sürtünme katsayısı. Bu katsayının değeri, sürtünme yüzeylerinin malzemesine ve durumuna bağlıdır.

Statik sürtünme katsayısının değeri aşağıdaki gibi belirlenebilir. Gövdenin (düz çubuk) eğimli bir AB düzlemi üzerinde uzanmasına izin verin (Şekil 23). Üzerine üç kuvvet etki eder: yerçekimi F, statik sürtünme kuvveti F p ve destek reaksiyon kuvveti N. Yerçekiminin normal bileşeni F p, vücut tarafından destek üzerinde üretilen basınç kuvveti F d'dir, yani.

F H \u003d F d (2.20)

Yerçekiminin teğet bileşeni F t, cismi eğimli bir düzlemde aşağı doğru hareket ettirme eğiliminde olan bir kuvvettir.

Küçük eğim açılarında, F t kuvveti statik sürtünme kuvveti F p ile dengelenir ve gövde eğik düzlemde hareketsizdir (Newton'un üçüncü yasasına göre destek reaksiyon kuvveti N, büyüklük olarak eşittir ve yönün tersidir). F d kuvveti, yani onu dengeler).

Vücut eğimli düzlemden aşağı kaymaya başlayana kadar eğim açısını a artıracağız. Şuanda

F t \u003d F pmaks (2.21)

(2.20) ve (2.21) ifadelerini formül (2.19)'da yerine koyarak, şunu elde ederiz:

f p \u003d F t / Fn (2.22)

Şek. 23 gösteriyor ki

F t \u003d Fsin a \u003d mg günah a; F n \u003d Fcos a \u003d mg çünkü a.

f n \u003d günah a / cos a \u003d tg a. (2.23)

açıyı ölçerek a, cismin kaymasının başladığı f p statik sürtünme katsayısının değerini formül (2.25) ile hesaplamak mümkündür.

Kinematik sürtünme türleri

Sürtünme sürtünmesi, bir katı cisim diğerinin yüzeyi üzerinde kaydığında meydana gelir. Sürtünme sürtünmesi yasası şu şekildedir:

Fc = fcN, (2.24)

burada F c kayma sürtünme kuvvetinin modülüdür; f c - boyutsuz kayma sürtünme katsayısı; N, desteğin tepki kuvvetinin modülüdür. f c değeri, sürtünen yüzeylerin hangi maddelerden yapıldığına ve işlenme kalitesine bağlıdır. Yüzeyler daha düzgün hale getirilirse f c c değeri tekrar yükselir. Bunun nedeni pürüzsüz yüzeyli cisimlerin moleküllerinin birbirine yaklaşması ve aralarındaki moleküler çekim kuvvetlerinin cisimlerin "yapışmasına" ve kaymalarını engellemesine neden olur. Yuvarlanma sürtünmesi, katı yuvarlak cisimleri diğer katı cisimlerin yüzeyinde yuvarlarken (kaymadan) meydana gelir.azaltmak. Bununla birlikte, çok düzgün (örneğin cilalı) yüzeyler için f değeri olduğundan, yüzey pürüzlülüğü yalnızca belirli bir sınıra kadar azaltılabilir.

Yuvarlanma sürtünmesinin ortaya çıkmasının nedeni aşağıdaki gibidir. yerçekimi yuvarlak sağlam(örneğin, bir top veya tekerlek) düz bir yüzeyde deforme olur, bunun sonucunda bir noktada durmaz, ancak daha büyük veya daha küçük boyutlu bir platform üzerinde durur. Bu, cisim yuvarlanmaya başladığında, destek reaksiyonunun uygulandığı A noktasının, cismin ağırlık merkezinden geçen dikeyden ve destek reaksiyon kuvveti R'nin etki hattından hafifçe öne kaymasına neden olur. bu dikeyden biraz geriye sapar (Şekil 24). Bu durumda, destek reaksiyonunun normal bileşeni R n \u003d N yerçekimi kuvvetini F (yani R n \u003d -F) telafi eder ve desteğin reaksiyonunun telafi edilmemiş teğet bileşeni R t karşı yönlendirilir. vücudun hareketi ve yuvarlanan sürtünme kuvvetinin rolünü oynar F k. Kuvvet yuvarlanma sürtünmesi modülü F k yasa ile belirlenir

F k \u003d K k N / r (2.25)

burada K, boyutsuz yuvarlanma sürtünme katsayısına; N=R n - destek tepki kuvvetinin normal bileşeninin modülü; r, yuvarlanan gövdenin yarıçapıdır.

Temas eden cisimlerin yapıldığı herhangi iki malzeme için tüm dış sürtünme türlerinin katsayılarını karşılaştırırsak, f p > f c > K k, yani diğer şeylerin eşit olduğunu görürüz. En büyüğü statik sürtünme, en küçüğü ise yuvarlanma sürtünmesidir.

yağlamanın rolü

Katıların temas eden yüzeyleri arasındaki dış sürtünmeyi azaltmak için, bir yağlayıcı, yani katılara yapışan ve yüzeyleri arasında daha fazla veya daha az kalınlıkta bir tabaka oluşturan viskoz bir sıvı eklenir. Bu durumda, sürtünme artık katılar arasında değil, yağlayıcı katmanlar arasında meydana gelir ve bu da sürtünme kuvvetinde önemli bir azalmaya yol açar. Dış sürtünme denir kuru, hiç yağlama yoksa hidrodinamik, yağlama tabakası kalın ise sınır, yağlama tabakası çok ince ise sınır.

Sıvılarda ve gazlarda cisimlerin hareketine karşı direnç kuvvetleri

Direnç kuvveti hareket, katı cisimlerin sıvılarda ve gazlarda hareketi sırasında da meydana gelir. Bu durumda, hiçbir statik sürtünme yoktur, çünkü bir sıvıda veya bir gazda, keyfi olarak küçük bir kuvvet, cismi hareketsiz hale getirerek, ona ivme kazandırabilir.

Bir sıvı veya gazda ortaya çıkan direnç kuvveti her zaman cismin yüzeyine teğet olacak şekilde cismin hareketine yöneliktir ve cismin hızına bağlıdır. Düşük hızlarda, direnç kuvveti F c hızla orantılıdır ve yüksek hızlarda - F chızının karesi ile orantılıdır.

Gazlarda, düşük yoğunlukları nedeniyle vücut yüksek bir hız geliştirebilir, bu nedenle direnç kuvveti F c \u003d -k 1 v 2. Sıvılarda, maddenin yoğunluğu yüksektir, vücut yüksek bir hız geliştiremez ve bu nedenle Fc \u003d -k 2 v. Son formüllerde, orantı katsayıları k 1 ve k 2, sıvı veya gazın türüne ve sıcaklıklarına bağlıdır.

Gözlemler, sıvılarda veya gazlarda harekete direnç kuvvetinin de büyük ölçüde hareketli cismin şekline bağlı olduğunu göstermektedir. Ortamın yanından harekete direnç kuvvetinin küçük olduğu cismin geometrik şekline yaygın olarak denir. aerodinamik.

Doğada birkaç çeşit sürtünme vardır. Katı bir gövde ve benzerleriyle temas durumunda, aşağıdakilere bölünen kuru sürtünme meydana gelir:

• Dinlenme sürtünmesi;
• Sürtünme sürtünmesi;
• Yuvarlanma sürtünmesi.

Katı bir cismin sıvı veya gazla temas etmeye başlaması durumunda kuru olmayan sürtünme meydana gelir.

statik sürtünme kuvveti

Bir yüzeyde yatan bir top düşünün. Üzerine etki eden kuvvetler:

• Yerçekimi F, burada m cismin kütlesi ve g ivmedir serbest düşüş, bu sabit bir değerdir.
• Destek reaksiyon kuvveti N.

Topun bulunduğu yüzeye paralel bir kuvvetle topa etki etmeye çalışalım. Sonuç olarak topumuz yerinden oynamadı, bu da üzerine başka bir kuvvetin etki ettiğini gösteriyor. Statik sürtünme kuvveti olarak adlandırılır ve topa uyguladığımız kuvvetin tersidir. Uygulanan kuvvete modül olarak eşittir.

Böylece aşağıdaki formül yazılabilir:

Ayrıca, statik sürtünme kuvvetinin ve desteğin tepki kuvvetinin bağımlılığını karakterize eden bir miktar vardır. Statik sürtünme katsayısı olarak adlandırılır ve µ0 ile gösterilir.

Topa etki eden statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri şu formülle hesaplanabilir:

kayma sürtünme kuvveti

Söz konusu topa tekrar bir kuvvet uygulayalım. Bu sefer topumuz bulunduğu yüzey boyunca hareket etmeye başlar. Ve bu durumda, yüzeyin yanından topa kayma sürtünme kuvveti adı verilen bir kuvvet etki eder. Bu kuvvet topun hareket etmesini engeller ve hareket yönünün tersine yönlendirilir.

Kayma sürtünme kuvveti ayrıca destek tepki kuvvetiyle orantılıdır:

Ftr.slid.=µ*N

yuvarlanma sürtünme kuvveti

Bu tür bir sürtünme, top başka bir gövdeye yuvarlandığında veya yüzeyde yuvarlandığında ortaya çıkar. Kayma sürtünmesi gibi, hareketin tersi yönde yönlendirilir.

Kuru sürtünme değil

Bu tür sürtünme, katı bir cisim sıvı veya gazlı bir ortamda hareket ettiğinde meydana gelir. Bu kuvvet de hareketin tersi istikamete yönelir ve onu engeller. Direnç kuvvetinin büyüklüğü, cismin ortamda hareket etme hızına bağlıdır.

Vücut düşük hızda hareket ediyorsa, sürükleme kuvveti aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Fresist.=k*v

k sürükleme katsayısı, v– bağıl hız değeri.

Bağıl hızın değeri yeterliyse büyük önem, daha sonra direnç kuvveti aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanmalıdır.