Тоздыру түрлерінің физикалық табиғаты мен жіктелуі

Машиналардың техникалық жағдайларының өзгеру үрдістерін тиімді басқару және машиналардың бөлшектерінің қарқындылығын төмендетуге бағытталған шараларды негіздеу үшін әрбір нақты жағдайда қабаттардың тозу түрін анықтау керек. Ол үшін келесі сипаттамаларды ұсыну керек:

Ø қабаттардың қатысты орын ауыстыру түрі (үйкеліс байланысының сызбасы);

Ø аралық ортасының сипаты (жақпа материалының немесе жұмыс сұйықтығының түрі);

Ø тоздырудың негізгі механизмі.

Машиналардың байланыстарында бөлшектердің жұмыс қабаттарының қатысты орын алмастыруының төрт түрі бар: сырғанау, тербелу, соққы, осцилляция. Осцилляция деп шағын амплитудалы қатысты тербелістерге ие орын алмастыруды айтады (шамамен 0,02—0,05 мм).

Аралық ортасының түрі бойынша жақпа материалынсыз үйкеліс барысындағы тозуды ерекшелейді. Бөлшектердің материалдарының қасиеттеріне, жақпа материалына немесе абразивті материалға сәйкес, сонымен қатар олардың сәйкестілігі бойынша жұмыстың барысында түрлі түрлердегі қабаттардың бұзылуы орын алады. МЕСТ 23.002-78 бойынша тоздыруды келесі түрлерге бөледі: механикалық (абразивті, гидро- және газды абразивті, эрозиондық, гидро- және газоэро­зиондық, кавитациондық, шаршаушылық тозу, фреттинг барысындағы тозу); коррозиялық-механикалық (қышқылды, фреттинг-коррозия барысындағы тозу); электр тоғының әрекеті барысындағы тозу (электроэрозиялық). МЕСТ 27674-88 сәйкес тозудың негізгі түрлері. Тозудың түрлі түрлерінің қалыптасу себептері мен механизмі 5 кестеде ұсынылған.

5 кесте

Тозудың түрлі түрлерінің қалыптасу себептері мен механизмі

Механикалық тозу үйкеліс қабатына механикалық ықпал ету нәтижесінде туындайды.

Коррозиялық-механикалық деп материалдың ортамен химиялық және (немесе) электрлік өзара әрекеттесуімен жетектелетін механикалық ықпал ету нәтижесіндегі тозуды айтады.

Электроэрозиондық деп электр тоғынан өту барысындағы разрядтардың ықпал ету нәтижесінде сыртқы қабаттың эрозиялық тозуын айтады. Жол-құрылыс машиналарында тозудың бұл түрі электрожабдықтау элементтерінде кездеседі: генераторларда, электромоторларда, сонымен қатар электромагнитті түсіргіштерде. Жол-құрылыс машиналары жұмысының шынайы жағдайларында тозудың бірнеше түрлері бір уақытта көрініс табады. Бірақ, тәртіп ретінде, тозудың жетекші түрін орнату және оны қалғандарынан бөлу мүмкін болады.

Тозудың жетекші түрінің механизмін тозған қабаттарды зерттеу жолымен анықтайды. Үйкеліс қабаттарының тозу жағдайларының сипатын бақылай отыра (тырнаулар, жарықтар, метал бөлшектерінің боялуы, қышқыл қабаттары), және бөлшек материалдары мен жақпа материалының қасиеттік көрсеткіштерін біле отыра, сонымен қатар қажақтың сипаты туралы мағлұматтарды иелене отыра, тозудың түрі туралы қорытындыны толығырақ негіздеу және машинаның ұзақ мерзімді жұмысын қамтамасыз ету шараларын өңдеу мүмкін болады.

Қажақты тозу деп бос немесе бекітілген жағдайда орналасқан қажақты бөліктердің әрекеті салдарынан туындайтын кесуші немесе тырнаушы материалдың механикалық тозуын айтады. Қажақты бөліктер, металға қарағанда жоғары қаттылыққа ие бола отырып, бөлшектердің сыртқы қабатын бұзады және олардың тозуын кенеттен арттырады. Қажақты тозу тозудың ең кең таратылған түрлерінің бірі болып табылады. Жол машиналарында тозудың 60% астам жағдайлары қажақты сипатқа ие. Бұл түрдің тозуы байланыс бөлшектерінде, сырғанаудың ашық мойынтіректерінде кездеседі және т.б. (9 сурет).

Қажақты бөлшектердің машиналардың байланыстарына түсуінің негізгі көзі қоршаған орта болып табылады. 1 м³ ауа құрамында 0,04 - 5 г шаң бар, оның 60-80% минералдың өлшенген бөліктерінен тұрады. Көптеген бөлшектердің ауқымдары 5 - 120 мкм құрайды, яғни жол машиналарының байланыстарында өлшене алады. Шаңның негізгі құрамы: кремний қос тотығы Si0₂, темір тотығы Fe₂0₃, АІ, Са, Mg, Na байланыстары және басқа элементтер. Ауа құрамындағы минерал бөлшектері жоғары қаттылыққа ие.

9 сурет. Қажақты тозу жағдайларында жұмыс істейтін құрылыс және жол машиналарының бөлшек сызбасы; м - жұмыс органдары; б - жұмыс органдарының кесуші қабаттары; в – тірек орындары, шынжырлар, ашық тісті элементтер, доңғалақтардың қақпақтары; г – сырғанау тіректері; д - гидрожүйелердің құбыр өткізгіштерінің бөлшектері; 1 - бөлшек; 2 - қажақ

Осылайша, кремний қос қышқылы Si0₂ бөлшектерінің қаттылығы 10 780- 11 700 МПа, алюминий тотығы - 20 900 бастап 22 900 Мпа дейін құрайды, ол жол машиналары бөлшектерінің көпшілігінің жұмыс қабаттары қаттылығынан арта түседі. Қажақ ретінде тозудың майлы ылғалдары да рөл атқара алады. Егер қажақты бөліктің қаттылығы жұмыс қабатының негізгі металының қаттылығына сәйкес келсе, онда сәйкестілік жұмысында қажақты бөлік тотыққа байланысты болады (10а сурет). Осының салдарынан жалаңаштанған металда қоршаған ортаның ықпалымен (ауаның және ылғалдың оттегі) коррозиялық үрдістер белсенділендіріледі, және коррозиялық-механикалық тозу орын алады.

Егер қажақты бөліктің қаттылығы бөлшектің негізгі металының қаттылығынан асып түссе (Н_а • 1,7 Н_мег), онда жұмыс қабатымен өзара әрекеттесу барысында материалдың пластикалық ығыстырылуы орын алады (106 сурет). Егер бөлшек сыртқы қабатқа енгізілсе, онда пластикалық ығыстыру шағын кесуге өтеді (10в сурет).

Бөлшектің жұмыс қабатының қажақты тозу үрдісін келесі үлгіде қарастыруға болады. Қатты, қозғалыссыз бекітілген («қыстырылған») қажақты бөлікпен өзара әрекеттесу барысында метал қабатында тырнау ізі қалыптасады.

10 сурет. Қажақты бөлігі бар бөлшек қабаттарының әрекеттесу түрлері: а - коррозиялық-механикалық тозу; б – пластикалық ығыстыру; в – шағын кесу

Егер Һ тереңдігінің қатынасы белгілі сындық мәнге жетсе, онда тырнау тозу өнімдерін бөлумен жетектеледі, яғни пластикалық ығыстыру шағын кесумен өтеді. Қажақты тозудың қарқындылығы қажақты бөліктердің Н_а қаттылығына тікелей көлденең және Н_мет қаттылығына кері көлденең болып келеді. Жоғары қаттылық қабаттары жоғары қажақты тозуға төзімді болып келеді. Қолданудың шынайы жағдайларында қажақты бөліктер жылжымалы қажақты масса түріне ие. Нәтижесінде бөлшектердің жұмыс қабаттарында жарықтар пайда болады, сыртқы қабат пішімінің өзгеруі орын алады және сыртқы қабаттар бұзыла бастайды.

Тербеліс үйкелісі жұптарының У элементтері (тісті, қажақты жөнелтулер, тербеліс мойынтіректері) барысында қажақты тозу артады. Бөлшектердің айналым жиілігі тербеліс үйкелісі жағдайларында қажақты айналым қарқындылығына айтарлықтай ықпал етеді.

Қажақты тозу үйкеліс барысындағы бөлшектердің сыртқы қабаттарының бұзылу үрдістерінің бірі болып табылады. Жол-құрылыс машиналарының бөлшектері қажақты тозудың келесі жылдамдығына ие, мм/ч: