Техническое обслуживание, ремонт и требования к конструкции автомобилей при их выполнении - Изнашивание деталей как основная причина ухудшения технического состояния автомобиля

  Изнашивание — это процесс отделения материала с поверх­ности твердого тела и (или) увеличения его остаточной дефор­мации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. В тонких поверхностных слоях под воздействием сил трения и внешней среды происходят сложные физико-химические процессы, определяющие ско­рость и характер изнашивания.

  Детали автомобилей работают в различных условиях тре­ния. В зависимости от состояния трущихся поверхностей и наличия смазочного материала между ними различают (ГОСТ 27674–88) трение без смазочного материала и трение со смазочным материалом. Смазочный материал — материал, вводимый на поверхность трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.

  Трение без смазочного материала — это трение двух тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида. Это трение сопровождается повы­шенными температурами, возникающими на участках контакта поверхностей, что может вызывать пластическую деформацию поверхностных слоев металла, интенсивное изнашивание, проявление схватывания в отдельных точках контакта, явля­ющегося наиболее разрушительным видом изнашивания. Тре­ние без смазочного материала характерно для таких деталей автомобиля, как диски сцепления, тормозной барабан и на­кладки тормозных колодок и др.

  Действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшаются износ, повреждения поверхности и (или) сила трения, называется смазкой. В зави­симости от вида смазочного материала и его состояния для деталей автомобиля характерны следующие виды смазки: жидкостная, полужидкостная, граничная. Жидкостная смазка -это смазка, при которой полное разделение поверхностей тре­ния деталей осуществляется жидким смазочным материалом. При этом виде смазки непосредственный контакт между двумя поверхностями отсутствует, трение металлических поверхнос­тей заменяется внутренним трением в жидкости, которое зна­чительно меньше трения между твердыми телами (без смазочного материала), так как молекулы жидкости обладают значительно меньшим взаимным притяжением по сравнению с молекулами твердых тел.

  При жидкостной смазке износ оказывается минимальным.

  Жидкостная смазка характерна для пары подшипник -шейка коленчатого или распределительного валов при нор­мальном режиме работы и постоянной частоте вращения, а также для других сопряжений, смазываемых маслом под давлением. При неблагоприятных условиях смазка в таких сопря­жениях может, однако, переходить в граничную.

  При граничной смазке трение и износ между поверхностя­ми, находящимися в относительном движении, определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочного материа­ла, отличными от объемных. Граничная смазка может иметь место при наличии на поверхностях трения весьма тонкого масляного слоя толщиной примерно 0,1 мкм (в таком слое жид­кость обладает свойствами, отличающимися от объемных). Действие смазочного материала при граничной смазке зависит не только от вязкости масла, но и от наличия в нем поверхностно-активных молекул, обладающих способностью адсорбировать­ся на трущихся поверхностях. Благодаря этому граничная пленка смазывающих веществ удерживается на металличес­кой поверхности очень прочно, что замедляет процесс изнаши-. вания, особенно при небольших нагрузках.

  Свойства граничной пленки зависят от температуры. При некоторой критической температуре вследствие интенсивного теплового движения молекул происходит дезориентация моле­кул граничной масляной пленки, что приводит к изменению ее свойств, потере пленкой способности сопротивляться выдав­ливанию. В этом случае резко увеличивается коэффициент трения и интенсивность изнашивания, а поверхностно-активные вещества, проникая в микротрещины поверхностного слоя, со­здают в них расклинивающее давление, способствуют расши­рению и удлинению трещин (эффект акад. П.А. Ребиндера). При этом происходит разрыхление поверхностного слоя ме­талла, понижение его твердости и прочности.

  Таким образом, при граничной смазке влияние смазочного материала на состояние поверхностей трения проявляется дво­яко: с одной стороны, создание на поверхности прочной гра­ничной пленки, с другой (при разрушении пленки при больших температурах и давлениях), разрыхление поверхностного слоя металла, уменьшение его прочности.

Граничная смазка характерна для зубьев шестерен агрега­тов трансмиссии, шариковых и роликовых подшипников и др.

  Практически при работе сопряжений автомобиля в них наблюдаются не только отмеченные виды смазки, но и смешан­ные, периодически переходящие один в другой.

  В результате трения изнашивание поверхностей может про­текать по-разному, с различной скоростью, что зависит от мно­гих факторов: нагрузки на поверхности трения; величины зазора между трущимися поверхностями; твердости и чистоты обработки поверхностей; скорости относительного перемеще­ния трущихся деталей; вязкости, температуры, чистоты масла и т.д.