Разбиране на механичното износване
Определение: Какво е механично износване?
Механично износване е прогресивното отстраняване на материал от твърди повърхности чрез механично действие, когато повърхностите са в относително движение под натоварване. При въртящите се машини износването засяга лагери, зъбни колела, уплътнения, съединители и всички компоненти с плъзгащ или търкалящ контакт. За разлика от внезапните повреди от умора или счупване, износването е постепенен процес на деградация, който увеличава хлабините, намалява точността на размерите и променя характеристиките на повърхността с течение на времето.
Разбирането на механизмите на износване е от основно значение за надеждността на машините, тъй като износването е неизбежно във всички механични системи с движещи се части. Въпреки че не може да бъде напълно елиминирано, правилното проектиране, смазване, избор на материали и практики за поддръжка могат да сведат до минимум степента на износване и да увеличат максимално живота на компонентите.
Основни механизми на износване
1. Абразивно износване
Най-често срещаният механизъм на износване в промишлените машини:
- Двутелесно износване: Твърдите частици, фиксирани на едната повърхност, остъргват противоположната повърхност (като шкурка)
- Трителесно износване: Рохкавите частици между повърхностите действат като смилащи среди
- Външен вид: Гладки, полирани повърхности с насочени драскотини
- Оценка: Пропорционално на твърдостта на частиците, натоварването, разстоянието на плъзгане
- Често срещани в: Лагери, зъбни колела, уплътнения, изложени на замърсяване
2. Износване от лепило (издраскване/ожулване)
Възниква, когато смазочният филм се разруши:
- Механизъм: Директният контакт метал-метал създава микроскопични заварки
- Процес: Заварените съединения се разкъсват, прехвърляйки материал между повърхностите
- Външен вид: Груби, разкъсани повърхности; размазан или прехвърлен материал
- Прогресия: Може да ескалира бързо след започване (катастрофално в тежки случаи)
- Превенция: Адекватно смазване, EP (екстремно налягане) добавки, повърхностни обработки
3. Ерозионно износване
Отстраняване на материал чрез флуиден поток с увлечени частици:
- Причина: Високоскоростни течни или газови абразивни частици, носещи
- Често срещани в: Работни колела на помпи, легла на клапани, тръбни извивки
- Външен вид: Гладко ерозирали повърхности, загуба на материал в посока на потока
- Оценка: Пропорционално на скоростта на частиците, твърдостта, концентрацията
4. Корозивно износване
Химическо въздействие, комбинирано с механично въздействие:
- Корозията образува оксиден или друг сложен слой върху повърхността
- Механичното действие премахва слоя, разкривайки пресен метал
- Корозията продължава върху новооткритата повърхност
- Синергичен ефект: скоростта на износване е по-висока, отколкото при всеки от механизмите поотделно.
- Често срещано в химически агресивни среди
5. Износване от треска
Среща се на привидно стационарни интерфейси:
- Механизъм: Осцилаторно движение с малка амплитуда (микрометри) между притиснати една към друга повърхности
- Резултат: Образуване на оксидни отломки, повърхностни точковидни образувания, евентуално разхлабване
- Външен вид: Червеникаво-кафяв (железен оксид) или черен прах; повърхностни точковидни образувания
- Често срещано при: Пресови сглобки, болтови съединения, термосвиваеми сглобки, подложени на вибрации
- Превенция: Увеличаване на смущенията, намаляване на вибрациите, обработка на повърхности
6. Кавитационна ерозия
- Спиране на парните мехурчета, създаващо интензивно локално налягане
- Премахва материал чрез многократно ударно натоварване
- Често срещани при работните колела и клапаните на помпите
- Отличителният вид с костилки
Фактори, влияещи върху степента на износване
Условия на работа
- Зареждане: По-високите натоварвания увеличават скоростта на износване (често линейна зависимост)
- Скорост: Плъзгащото се разстояние за единица време влияе върху износването
- температура: По-високите температури ускоряват повечето механизми на износване
- Смазване: Адекватното смазване драстично намалява износването
Свойства на материала
- Твърдост: По-твърдите материали са по-устойчиви на абразивно износване
- Издръжливост: Устойчив на износване и удар от лепило
- Съвместимост: Различните материали се износват по-малко от идентичните материали
- Повърхностно покритие: По-гладките повърхности често се износват по-бавно (по-ниско триене)
Фактори на околната среда
- Ниво на замърсяване (прах, частици)
- Влажност и корозивни агенти
- Температурни екстремуми
- Наличие на абразивни или корозивни технологични материали
Откриване на износване
Мониторинг на вибрациите
- Постепенно увеличение: Като цяло вибрация нивата се повишават бавно в продължение на месеци/години
- Високочестотно съдържание: Повишена широколентова вибрация от грапавостта на повърхността
- Ефекти на клирънс: Множество хармоници от увеличена игра
- Специфични за компонента: Честоти на лагерите за износване на лагери; честота на зацепване на зъбното колело за износване на зъбни колела
Анализ на маслото
- Броене на частици: Нарастващата концентрация на частици показва активно износване
- Спектрографски анализ: Елементният състав идентифицира източниците на износване (желязо от зъбни колела, мед от лагери и др.)
- Ферография: Морфологията на частиците разграничава видовете износване (рязане, триене, умора)
- Тенденции: Скоростта на увеличение показва степента на износване
Измерване на размери
- Измервания на хлабините (хлабина на лагерите, хлабина на зъбното колело)
- Измервания на диаметъра на вала при лагерните шийки
- Измерване на дебелината на зъба на зъбно колело
- Сравнете с новите размери и граници на износване
Мониторинг на температурата
- Увеличеното триене от износване повишава температурата
- Тенденция на температурата на лагера или зъбното колело
- Внезапните промени показват преход към силно износване
Превенция и контрол
Смазване
- Най-ефективният метод за предотвратяване на износване
- Отделете повърхностите със смазочен филм
- Използвайте правилния вискозитет за условията
- Поддържайте чистота
- Редовна смяна на смазочни материали
Контрол на замърсяването
- Ефективно уплътняване, което предотвратява абразивни частици
- Филтрация в циркулационни смазочни системи
- Чисти практики за сглобяване и поддръжка
- Опазване на околната среда (корпуси, капаци)
Избор на материал
- Използвайте износоустойчиви материали за приложения с високо износване
- Повърхностни обработки (закаляване, покрития, азотиране)
- Съвместимост на материалите (избягвайте идентични материали в плъзгащ контакт)
- Жертвени износващи се повърхности, които са лесно сменяеми
Оптимизация на дизайна
- Минимизиране на контактното налягане чрез достатъчна площ
- Намалете плъзгането (използвайте търкалящ се контакт, когато е възможно)
- Оптимизирайте повърхностното покритие
- Осигурете адекватно смазване на износващите се повърхности
Механичното износване е неизбежно във всички машини с движещи се части, но скоростта му може да се контролира чрез правилно смазване, контрол на замърсяването, подходящи материали и добър дизайн. Мониторингът на прогресията на износването чрез анализ на вибрациите, анализ на маслото и измервания на размерите позволява стратегии за прогнозна поддръжка, които заменят износените компоненти преди повреда, оптимизирайки както надеждността на оборудването, така и разходите за поддръжка.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 