Розуміння механічного зносу
Визначення: Що таке механічний знос?
Механічний знос — це поступове видалення матеріалу з твердих поверхонь внаслідок механічної дії, коли поверхні рухаються відносно під навантаженням. У обертових машинах знос впливає на підшипники, шестерні, ущільнення, муфти та будь-які компоненти з контактом ковзання або кочення. На відміну від раптових відмов від втоми або руйнування, знос — це поступовий процес деградації, який збільшує зазори, зменшує точність розмірів і змінює характеристики поверхні з часом.
Розуміння механізмів зношування є основоположним для надійності машин, оскільки знос неминучий у всіх механічних системах з рухомими деталями. Хоча його неможливо повністю усунути, правильне проектування, змащування, вибір матеріалів та методи технічного обслуговування можуть мінімізувати швидкість зносу та максимізувати термін служби компонентів.
Основні механізми зносу
1. Абразивний знос
Найпоширеніший механізм зношування в промисловому обладнанні:
- Двочастинкове стирання: Тверді частинки, закріплені на одній поверхні, дряпають протилежну поверхню (як наждачний папір)
- Тричастинкове стирання: Пухі частинки між поверхнями діють як шліфувальні тіла
- Зовнішній вигляд: Гладкі, поліровані поверхні з спрямованими подряпинами
- Оцінка: Пропорційно твердості частинок, навантаженню, відстані ковзання
- Поширені в: Підшипники, шестерні, ущільнення, що піддаються забрудненню
2. Адгезійне зношування (подряпини/задири)
Трапляється, коли мастильна плівка руйнується:
- Механізм: Прямий контакт металу з металом створює мікроскопічні зварні шви
- Процес: Зварні з'єднання розриваються, переміщуючи матеріал між поверхнями
- Зовнішній вигляд: Шорсткі, порвані поверхні; матеріал розмазаний або перенесений
- Прогресія: Може швидко загострюватися після початку (катастрофічний у важких випадках)
- Профілактика: Адекватне змащення, присадки EP (для протиекстремальних тисків), обробка поверхонь
3. Ерозійний знос
Видалення матеріалу потоком рідини із захопленими частинками:
- Причина: Високошвидкісні рідини або гази, що переносять абразивні частинки
- Поширені в: Робочі колеса насосів, сідла клапанів, вигини трубопроводів
- Зовнішній вигляд: Плавно еродовані поверхні, втрата матеріалу в напрямку потоку
- Оцінка: Пропорційно швидкості частинок, твердості, концентрації
4. Корозійний знос
Хімічний вплив у поєднанні з механічним:
- Корозія утворює на поверхні шар оксиду або іншої сполуки
- Механічна дія видаляє шар, оголюючи свіжий метал
- Корозія продовжується на щойно оголеній поверхні
- Синергетичний ефект: швидкість зносу вища, ніж при використанні будь-якого з механізмів окремо
- Поширений у хімічно агресивних середовищах
5. Знос від фреттингу
Відбувається на нібито стаціонарних інтерфейсах:
- Механізм: Коливальний рух малої амплітуди (мікрометри) між притиснутими поверхнями
- Результат: Утворення оксидних залишків, поверхнева точкова утворення, зрештою розпушування
- Зовнішній вигляд: Червонувато-коричневий (оксид заліза) або чорний порошок; поверхнева точкова корозія
- Звичайне місце: Пресові з'єднання, болтові з'єднання, термоусадочні з'єднання, що піддаються вібрації
- Профілактика: Збільшення перешкод, зменшення вібрації, обробка поверхонь
6. Кавітаційна ерозія
- Руйнування парових бульбашок, створюючи сильний локальний тиск
- Видаляє матеріал шляхом багаторазового ударного навантаження
- Поширений у робочих колесах насосів та клапанах
- Характерний ямчастий вигляд
Фактори, що впливають на швидкість зносу
Умови експлуатації
- Навантаження: Вищі навантаження збільшують швидкість зносу (часто лінійна залежність)
- Швидкість: Ковзання за одиницю часу впливає на знос
- температура: Вищі температури прискорюють більшість механізмів зношування
- Змащення: Адекватне змащення значно зменшує знос
Властивості матеріалу
- Твердість: Твердіші матеріали краще протистоять абразивному зносу
- Міцність: Стійкість до адгезійного зносу та ударів
- Сумісність: Різнорідні матеріали зношуються менше, ніж ідентичні
- Оздоблення поверхні: Гладші поверхні часто зношуються повільніше (менше тертя)
Фактори навколишнього середовища
- Рівень забруднення (пил, частинки)
- Вологість та агресивні речовини
- Екстремальні температури
- Наявність абразивних або корозійних технологічних матеріалів
Виявлення зносу
Моніторинг вібрації
- Поступове збільшення: Загалом вібрація рівні повільно зростають протягом місяців/років
- Високочастотний контент: Підвищена широкосмугова вібрація від шорсткості поверхні
- Ефекти очищення: Кілька гармоніки від посиленої гри
- Специфічні для компонента: Частоти підшипників на знос підшипників; частота зачеплення зубчастих коліс на знос шестерень
Аналіз нафти
- Підрахунок частинок: Збільшення концентрації частинок вказує на активне зношування
- Спектрографічний аналіз: Елементний склад визначає джерела зносу (залізо з шестерень, мідь з підшипників тощо)
- Ферографія: Морфологія частинок розрізняє типи зношування (різання, тертя, втома)
- Тренди: Швидкість збільшення вказує на ступінь зносу
Вимірювання розмірів
- Вимірювання зазорів (люфт підшипника, люфт шестерні)
- Вимірювання діаметра вала на шийках підшипника
- Вимірювання товщини зуба шестерні
- Порівняйте з новими розмірами та межами зносу
Моніторинг температури
- Збільшення тертя внаслідок зносу підвищує температуру
- Тенденція температури підшипника або шестерні
- Раптові зміни свідчать про перехід до сильного зносу
Профілактика та контроль
Змащення
- Найефективніший метод запобігання зносу
- Розділені поверхні мастильною плівкою
- Використовуйте правильну в'язкість для певних умов
- Підтримуйте чистоту
- Регулярна заміна мастила
Контроль забруднення
- Ефективне ущільнення для запобігання потраплянню абразивних частинок
- Фільтрація в циркуляційних системах змащення
- Чисті методи складання та обслуговування
- Захист навколишнього середовища (корпуси, кришки)
Вибір матеріалу
- Використовуйте зносостійкі матеріали для застосувань з високим рівнем зносу
- Обробка поверхонь (загартування, покриття, азотування)
- Сумісність матеріалів (уникайте однакових матеріалів у ковзному контакті)
- Жертвенні поверхні зносу, які легко замінюються
Оптимізація дизайну
- Мінімізація контактного тиску завдяки достатній площі
- Зменште ковзання (використовуйте кочення, коли це можливо)
- Оптимізація обробки поверхні
- Забезпечити достатнє змащення поверхонь, що зношуються
Механічний знос неминучий у всіх машинах з рухомими частинами, але його швидкість можна контролювати за допомогою належного змащування, контролю забруднення, відповідних матеріалів та гарного проектування. Моніторинг прогресування зносу за допомогою аналізу вібрації, аналізу оливи та вимірювань розмірів дозволяє використовувати стратегії прогнозного обслуговування, які замінюють зношені компоненти до їх виходу з ладу, оптимізуючи як надійність обладнання, так і витрати на обслуговування.
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 