12.1.2 Выбор материалов при конструировании узлов трения
Выбор материалов представляет собой трудную задачу, несмотря но то, что практика машиностроения располагает большим опытом в этом деле.
Выбор зависит:
от конструкции и назначения узла;
технологии производства;
условий эксплуатации;
от требований к общей прочности деталей;
срока их службы и надежности при учете стоимости материала и его дефицитности;
затрат на изготовление деталей.
Пример: сплавы, содержащие графит более износостойки, чем не содержащие графит, углеродистая сталь уступает чугунам с шаровидным графитом.
12.1.3 Числовые критерии работоспособности материалов в парах трения
Проверку правильности выбора материалов пар трения и скольжения при заданных или принятых сопрягаемых размерах деталей и определение этих размеров при проектном расчете производят по некоторым критериям:
наиболее простой способ проверки заключается в расчете по среднему давлению «р». Способ пригоден для пар трения, работающих с малыми скоростями скольжения при невысоких температурах окружающей среды, и имеет целью обезопасить сочленение от возможного заедания.
если режим трения пары определяется не только давлением «р», но и скоростью «V». Идея метода в следующем: если «f»- коэффициент трения скольжения, то «fpV» представляет собой удельную мощность трения. Поскольку надежная работа узла возможна лишь, при теплонапряженности , не превышающей определенную величину для данной конструкции и условий ее эксплуатации, то, обозначив через А предельное количество теплоты, которое может находится с единицы площади в единицу времени, условие напряженности узла по теплонапряженности можно записать.
,
если
,
то
12.1.4 Правила сочетания материалов
Сочетать твердый материал с мягким, имеющим температуру рекристаллизации ниже средней температуры поверхности трения. Такая пара металлов хорошо противостоит заеданию и характеризуется высокой надежностью. Хорошие результаты дают пары хром- резина при смазывании минеральным маслом и водой; хром- бронза при пластичных смазочных материалах.
Сочетать твердый материал с твердым (сочетание пар из азотированной, хромированной и закаленных сталей). Такие пары трения обладают высокой износостойкостью. Нанесение покрытий увеличивает надежность работы. Высокая точность изготовления и сборки, значительная жесткость конструкций, тщательная пригонка, улучшение условий смазки значительно расширяют область применения пар трения твердых материалов.
Избегать сочетаний мягкого материала по мягкому, а также пар из одноименных материалов каждый друг по другу. Подобные пары имеют низкую износостойкость и ненадежны в работе. При незначительных перегрузках в парах образуются очаги схватывания и происходит глубокое вырывание материалов с взаимным налипанием их на поверхность трения.
Применять в труднодоступных для смазывания конструкциях пористые спеченные материалы и антифрикционные сплавы.
Применять в качестве фрикционных и антифрикционных материалов пластические массы. Они повышают надежность и срок службы узла трения, снижают массу конструкции и расход дефицитных цветных металлов, уменьшают вибрации.
Стремиться путем выбора материалов пары трения, смазочных материалов или присадок к ним создавать при работе пары условия реализации режима избирательного переноса при трении.
При выборе материалов учитывать возможность при эксплуатации наводороживания трущихся поверхностей, что резко снижает износостойкость и надежность работы узла трения. Применять материалы, трудно поддающиеся наводороживанию.
Стальные детали узлов трения при окончательной доводке их поверхность подвергать финишной антифрикционной безабразивной обработке.