Calculul la oboseala

7/21/2019 Calculul la oboseala

http://slidepdf.com/reader/full/calculul-la-oboseala 1/8

CALCULUL ORGANELOR DE MAŞINISOLICITATE VARIABIL (partea a 3-a)

5 Calculul la oboseală

5.1 Criterii de similitudine

Pentru calculul la oboseală al pieselor este necesară respectarea unor condiţii:- împrăştierea mică a rezultatelor experimentale pe care se vor baza calculele;

- alegerea unui criteriu adecvat de comparaţie între ciclul limită (pentru care epruveta sau piesa se rupe) şi ciclul efectiv ( dinaplicaţie) pe baza căruia se poate calcula un coeficient de siguranţă.

În continuare, discuţia criteriilor de comparare a ciclurilor se va face pentru tensiuni (tensiuni normale, caracteristice întinderii, compresiunii şi încovoierii) dar ea este valabilă şi pentru tensiuni (tensiuni tangențiale, de forfecare şi răsucire).

Fiecare material are o inf initate de rezistenţe la oboseală, funcţie de coeficientul de asimetrie R . Acestea se pot reprezentagrafic, iar curbele astfel trasate poartă denumirea dediagrame ale ciclurilor limită sau diagrame ale rezistenţelor la oboseală.După mărimile înscrise în axele de coordonate, există mai multe feluri de diagrame, dar cele mai utilizate sunt diagrama tip Smith şicea tip Haigh.

Diagrama Smith (fig. 17) are pe abscisă m iar pe ordonată sereprezintă max şi min . Se construieşte pentru solicitări variabile de întindere şi compresiune, de ambele părţi ale axei verticale în cazulmaterialelor ce se comportă diferit la întindere şi compresiune (cum sunt, de

exemplu, fontele); pentru oţeluri care au o comportare asemănătoare pentrucele două tipuri de solicitare, diagrama se construieşte numai pentru 0m .

Un ciclu se reprezintă printr -o pereche de puncte, având aceeaşiabscisă. Ciclurile limită au punctele situate pe curba trasată (aşa cum este, deexemplu, ciclul dat de punctele 21 A A ). Punctele C şi C ’ corespund

solicitării statice (C pentru tracţiune, C pentru compresiune) abscisa lor fiind

r sau c , funcţie de tipul materialului (fragil sau, respectiv, ductil). Dacăambele puncte ce caracterizează soli-citarea variabilă, se găsesc în interioruldiagramei, materialul este solicitat sub limita de oboseală; dacă un punct sauamândouă punctele unui ciclu sunt în afara diagramei (ciclul 21 N N , de

exemplu), materialul se va rupe după un număr de cicluri cu atât mai mic cucât punctele sunt mai îndepărtate de diagramă.

Diagrama de tip Haigh (f ig. 18) are în abscisă tensiunea mediem şi în ordonată amplitudinea ciclului v . Curba ABC este curba ciclurilor

limită. Un ciclu se caracterizează printr -un punct: de exemplu, vm , M .

Suma coordonatelor unui punct de pe curbă reprezintă rezistenţa la obosealăpt. un anumit coeficient de asimetrie R : vP mP R P max (22)

Invers, dacă se cunoaşte R , punctul P (adică ciclul limită) se poate aflaconstruind dreapta OP cu panta dată de:

R1

R1tg

P min P max

P min P max

mP

vP

(23)

Punctul 1 ,0 A reprezintă ciclul alternant-simetric, punctul 0 ,C m

reprezintă rezistenţa la solicitare statică, m poate fi c sau r ; punctul 2 / ,2 / B oo caracterizează ciclul pulsator. Un ciclu a căruireprezentare este sub curba limită nu va produce ruperea materialului; unpunct aflat deasupra diagramei indică o rupere a piesei după un număroarecare de cicluri.

Criteriile de similitudine pentru calculul coeficientului de siguranţă la oboseală se vor discuta doar pentru diagramade tip Haigh (fig. 19).

Fiind dat un ciclu real pentru o piesă, reprezentat prin punctul vm , M , se pune întrebarea: care este ciclul limită (notatcu L) cu care se poate compara ciclul real, pentru a afla coeficientul de siguranţă. O întrebare echivalentă ar fi: cum evolueazăsolicitarea din piesă când tinde să depăşească punctul M ? Modul de funcţionare al ansamblului sau al maşinii de acţionare, tipul deorgan de maşină, modul de montaj impun o anumită lege sau tendinţă de evoluţie la depăşirea punctul M .

Fig. 17

Fig. 18



Partea a 3-a, pag. 2

În concluzie, criteriile de similitudine dupăcare se poate calcula coeficientul de siguranţă laoboseală sunt:

R = constant este cel mai des utilizat în prezent; ciclullimită vLmL4 , L se află la intersecţia diagramei cu dreaptaOM . Definirea coeficientului de siguranţă la oboseală este încă oproblemă: nu există o singură definiţie şi majoritatea criteriilor decalcul la oboseală folosesc relaţia:

max

Lmax s

(24)

Dacă R = constant , între coordonatele punctului M şi vLmL4 , L se poate scrie:

max

min

Lmax

Lminconstant R

(25)

Dacă se notează cu x M şi x4 L abscisele şi cu y M şi y4 L ordonatele

punctelor M şi 4 L , din figura 19 se observă că x44 x LOLOMM şi rezultă:

x4

x

x44

x

4 OL

OM

L L

MM

OL

OM (26)

Folosind doar ultimele două rapoarte şi înlocuind segmentele cu valorile lor( m xOM , mL x4OL , v x MM , vL x44 L L ) se obţine:

Lmax

max

vLmL

vm

vL

v

mL

m

(27).

Relaţia (24) devine, pentru R = constant

v

vL

m

mL s

(28)

m = constant; acest criteriu se aplică mai ales la cicluri alternante deacelaşi semn, când m este relativ mai mare decât v . In figura 19 el este

reprezentat prin dreapta verticală 2 ML ; coeficientul de siguranţă este:v

vL s

(29)

min = constant este reprezentat prin dreapta 3 ML înclinată la 450 faţă de

axa m : se aplică şi la şuruburile cu prestrângere:max

Lmax s

(30)

v = constant este un criteriu rar aplicat; reprezentat de dreapta orizontală 5 ML :m

mL s

(31)

max = constant este reprezentat prin dreapta 1 ML , înclinată la 450 dar în sens orar faţă de axa m şi nu este

recomandat, fiind discutat, numai ca exemplificare:m

mL s

(32)

5.2 Schematizări ale diagramelor ciclurilor limită

Construirea diagramelor de oboseală (aşa cum sunt în figura 17 şi figura 18), este greu de realizat pentru că ar fi nevoie deun număr foarte mare de încercări. În proiectare se folosesc diagrame schematizate, bazate doar pe câteva seturi de încercăripentru a obţine mărimi ca 1 , 0 , r sau c .

Diagrama Haigh are mai multe variante de schematizare, două fiind prezentate în figura 20 și figura 21: varianta din figura 20este cea mai simplă, o dreaptă, şi trasarea ei se face cunoscând 1 şi c (sau, respectiv, r ) pentru materialul considerat.

Pentru un material cu rezistenţă înaltă, se foloseşte pe axa m rezistenţa la rupere r (schematizarea Goodman). Dacămaterialul este ductil, este preferată limita de curgere ( c ) (schematizarea Soderberg) şi se recomandă pentru oţeluri-carbon şislab aliate. Varianta din figura 21 (numită Serensen-Kinasoşvili) presupune şi cunoaşterea rezistenţei la oboseală în ciclu l pulsator( 0 ), trasându-se punctul 2 / ,2 / B oo , rezultând două segmente cu pante diferite, AB şi BC .

Pentru un material, se recomandă construirea a trei diagrame corespunzătoare solicitărilor axiale (tracţiune-compresiune), de

încovoiere şi de răsucire. În proiectare, se va folosi numai diagrama sau diagramele care prezintă interes. De exemplu, pentr umarea majoritate a arborilor, nu se foloseşte diagrama de tracţiune-compresiune pentru că eforturile unitare de acest tip sunt foartemici sau nule, comparativ cu cele de încovoiere şi torsiune.

Fig. 20 si Fig. 21

Fig. 19



5.3 Calculul coeficientului de siguranţă prin metoda Soderberg

Calculul coeficientului de siguranţă se face pentru o piesă concretă şi atunci schematizarea

Soderberg se trasează ca în figura 22.

Punctul A are ordonata Kd 1 , (dată de relaţia 15),

iar punctul B are abscisa c . Fie vm , M punctul ce

caracterizează ciclul real de solicitare al piesei. O dreaptăparalelă cu AB şi situată sub ea, reprezintă locul geometric

al ciclurilor cu acelaşi coeficient de siguranţă s; linia

ciclurilor-limită AB corespunde unui coeficient de siguranţă

1 s , neutilizabil. Fie dreapta A’B’, paralelă cu AB şi care

trece prin M . Se adoptă criteriul de similitudine

constant R (dreapta OM ), deci punctul L reprezintă ciclul

limită pentru piesa considerată.

Se observă că AOB B M M . Rezultă:

OB

AO

'B'M

'MM ↔

c

Kd1

mc

v

s

(33). Din această

relaţie se poate afla expresia coeficientului de siguranţă la

oboseală:

c

m

Kd1

v

1s

(34).

O piesă este rezistentă la oboseală dacă s 1; se recomandă ca s 1,5....2.

Pentru metoda onstant cm (fig. 19), relaţia pentru coeficientul de siguranţă devine:

c

m

v

Kd1

vc

mcKd1

v

vL 1)(s (35)

Pentru onstant cmin , cazul şuruburilor cu prestrângere, coeficientul de siguranţă este:

max

minKd12s

(36)

5.4 Coeficientul de siguranţă la solicitări compuse

Solicitările compuse măresc complexitatea problemei rezistenţei unei piese la oboseală, nu numai datorită mărimilor

acestora, ci şi dacă au sau nu aceeaşi perioadă, dacă sunt sau nu în fază, dacă îşi menţin sau nu direcţiile relative. Coeficientul

de siguranţă global la solicitarea compusă din încovoiere şi torsiune s,22

s s

s s s

(37) Se recomandă

2...5 ,1 s . De subliniat că şi coeficienţii

s şi

s trebuie să îndeplinească aceeaşi cerinţă ( 5 ,1 s

şi 5 ,1 s

) pentru ca s să

fie peste limita recomandă.

Dacă s este mai mic decât cel recoman-dat, proiectantul va modifica piesa şi are la dispoziţie mai multe soluţii: de dorit ar fi

schimbarea formei piesei astfel încât să scadă influenţa concentratorului de tensiune (

K şi

K ). Se pot modifica solicitările

exterioare vmvm , , , în limitele schemei de principiu a ansamblului: de exemplu, micşorarea distanţei între r eazeme la

arbori, micşorează momentele încovoietoare şi deci perechea vm , . O altă variantă este alegerea unui material mai bun (va

creşte Kd 1 şi Kd 1 ) dar ea ridică preţul piesei.

Calculul la oboseală al pieselor constă, de fapt, în verificarea coeficientului de siguranţă. Dacă s 1,5...2 piesa nu se

modifică deoarece forma ei, schiţată înaintea verificării la oboseală, rezistă la oboseală şi este condiţionată de procesul t ehnologic,de soluţia de montaj, etc. De exemplu, nu se micşorează diametrele arborilor dacă se obţin coeficienţi de siguranţă mari deoarece

creşte costul manoperei şi, foarte probabil, ar trebui modificate alte piese ce depind de ele.

Fig. 22



Pag. 1

FIABILITATEA ŞI UZURA

1. Fiabilitatea şi parametri săi

Fiabilitatea este capacitatea unui element (organ demasina) de a-si îndeplini funcţiunea o perioada de timp data.Fiabilitatea unui produs reprezintă probabilitatea ca acest produssa funcţioneze un timp T, mai mare decât t ( t - timpul propusiniţial). R(t) = P(T > t )

Parametrii fiabilitatii:

1. Fidelitatea, adică îndeplinirea funcţiunii sub aspectulrandamentului, a conservării energiei, al calităţii procesuluitehnologic şi din punct de vedere ecologic, cu referire la aspectulde poluare cât şi al confortului personal.

2. Durabilitatea, este legată din punct de vedere tribologicde studiul şi evaluarea uzurii elementelor componente.

3. Mentenabilitatea, reprezentă asigurarea funcţionării întregului sistem tehnic prin restabilirea unor funcţiuni aleorganelor de maşini sau ale subsistemelor. De exempluetanşările din punct de vedere ecologic nu trebuie să producăparticule mecanice sau compuşi chimici. De asemenea trebuie să împiedice contactul lubrifianţilor cu materiile alimentareprelucrate, dar şi împrăştierea lubrifianţilor uzaţi în mediul înconjurător (aspecte de colectare, depozitare, regenerare,biodegradare a lubrifianţilor etc.).

4. Conservabilitatea presupune menţinerea unor funcţiuni în perioadele de staţionare, oprire, repaus.

2. Tribologia

2.1. Definire, obiective.Tribologia- tribos=frecare; logos=stiinţă.

Denumirea a fost propusă prima dată de prof. englez D.TABOR în 1954. A fost folosită pentru prima dată într -un raport alcercetătorilor englezi despre eficienţa cercetărilor privindfrecarea, uzura şi ungerea. Definiţia iniţială: Stiinţa şi tehnologiainteracţiunii suprafetelor în miscare relativă şi a implicatiilor cerezultă (1966). Ulterior s-a admis că tribologia include şi ungerea, în sensul de aplicare de unsoare, alimentare cu lubrifiant.

Miscarea relativă între suprafeţele elementelor în contactpresupune existenţa unor interacţiuni care din punct de vederemecanic înseamnă dezvoltarea unor forţe şi momente ce setransmit de la un element la celălalt, cu asigurarea funcţionăriinormale a intregului sistem. In acelasi timp însă, interacţiunileconstituie sursa de pierdere de energie cauzată de procese defrecare ce se manifestă la nivelul suprafetelor elementelor ceinteracţioneaza, precum şi sursa unor deteriorari ale interacţiunii,prin dezvoltarea proceselor complexe ale uzurii.

Tribologia are ca scop cunoasterea proceselor şifenomenelor complexe de frecare-uzura-ungere şi respectiv î mbunatatirea calităţii maşinilor de diverse tipuri, a măririidurabilităţii şi fiabilităţii acestora, a reducerii consumului deenergie, lubrifianţi, materiale de protectie a mediului etc.

2.2. Interdisciplinaritate

Prin natura lor complexă, frecarea, uzura şi ungerea suntcontingente cu mecanica corpului solid, cu mecanica fluidelor şicu discipline sau domenii aparţinând altor ştiinţe: fizica şi chimia

suprafeţelor, cristalografia, chimia moleculară şi a lubrifianţilor,rezistenţa materialelor, organe de maşini, termotehnică, ecologieetc.

Interferenţa tribologiei cu alte ştiinţe şi discipline adeterminat apariţia unor noi domenii: tribofizica, tribochimia,biotribologia, tribometria (tehnica măsurătorilor şi determinareasolicităr ilor mecanice ale corpurilor în contact) triboacustica,ecotribologia, tribotehnica etc.

Tribologia cuprinde studiile tribologice ce au ca rezultatcercetări ale fenomenelor şi proceselor ce se produc în stratulsuperficial, ţinând cont de complexitatea acestora şi care seaplică în activitatea de proiectare, cu privire la forma suprafeţelor în contact, mediul de lucru şi materiale.

Tribotehnica cuprinde aplicaţiile practice ale cunoştinţelortribologice. Pentru studiile tribotehnice este necesară aplicareanoilor cunoştinţe, ale legităţilor rezultate din studiile tribologice,corelate cu cunoştinţele din fizica clasică etc. Tribotehnicacuprinde două domenii:- exploatarea: tratează aspecte de ungere, etanşare, reglaje,recondiţionări etc.;- organizarea: sistematizarea proceselor de ungere-uzură înunităţi productive, incluzând structura organizatorică, planificareaactivităţilor, controlul, instruirea personalului, legislaţie etc.

Prin diversele domenii pe care le abordează, tribotehnicaaparţine ariei fiabilităţii.2.3. Tribosistem.Cercetările ştiinţifice efectuate în ultimii ani, bazate pe un

mare număr de experimente, au demonstrat că fenomenele şiprocesele tribologice care au loc în stratul superficial au uncaracter interdisciplinar. În ciuda complexitătii problemelor,aplicarea teoriei sistemelor în tribologie face prima legatură cudatele practice. Aceasta a permis să se clasifice principalele tipuride distrugere a suprafeţelor în contact, tipurile de uzură care lesunt caracteristice, în funcţie de tipul mişcării, clasificare unanimacceptată în prezent. Noţiunea de tribosistem a fost definit primadată în standardul german DIN 50320 (1979). Un tribosistem (fig.1.) implică, în mod obisnuit, un triboelement fix (1), un

triboelement în mişcare (2) (solid sau lichid), un element deinterfaţă (3) (lubrifiant sau abraziv) şi condiţii ale mediului de lucru(4).

Fig.1. Structura unuitribosistem:1. triboelement fix;2. triboelementmobil;3. material interpus;4. mediu de lucru

In figura 2 se prezintă structura tribosistemelor de rostogolire(pură) şi rostogolire cu alunecare forţată.

Fig. 2(a)

Fig. 2 (b)

Fig. 2. Structura tribosistemelor de rostogolire şirostogolire cu alunecare (a) şi evoluţia uzurii (b)



Pag. 2

3. Teorii ale frecării şi uzurii

Definiţia dată de ASME procesului de uzură este:„Deteriorarea unei suprafeţe solide, în general implicândpierdere progresivă de material datorată unei mişcări relative între această suprafaţă şi o substanţă sau substanţe cu careeste în contact.”. Folosirea termenului „substanţă” în aceastădefiniţie sugerează că uzura se poate produce nu numai în

contactul de frecare cu o suprafaţă solidă, dar şi prin particulelichide, arc electric sau curenţi de gaz. În multe cercetări tribologice prin uzură se înţelegea

numai pierderea de material şi intensitatea uzurii era estimatăprin măsurători gravimetrice. Lărgirea semnificaţiei termenului“uzură” a fost susţinută de Godet şi colaboratorii săi de laINSA Lyon (1990), care au dezvoltat o teorie tribologicăbazată pe conceptul "celui de-al treilea corp”. Filmele de ulei,lubrifianţii solizi, straturile de particule sunt exemple de "altreilea corp". Tribologia interfacială sau a celui de al treileacorp face distincţie între detaşarea particulei şi uzură. Uzuranu se identifică numai cu detaşarea particulelor, formarea şieliminarea celui de-al treilea corp fiind considerată o problemăde curgere. Pe baza acestei analogii cu curgerea se poateface o puternică paralelă între lubrifiere şi uzură.

Prin teoria energetică dezvoltată de Kostetski toateaspectele proceselor care au loc în timpul frecării au fost împărţite în două grupe principale: a) frecare normală şi b)fenomene de deteriorare. La frecarea normală, activareapreponderent structurală condiţionează procesele mecano-chimice stabile, care se manifestă la frecare şi uzură în maşini.Activarea preponderent termică determină procese termo-chimice stabile, care se manifestă preponderent la prelucrareatehnologică a materialelor. Deteriorarea apare la energieexcedentară de activare şi poate fi produsă din diferite cauze(deformaţie, încălzire) caracterul dinamic al aplicării sarcinii,acţiunea plastificatoare a mediului etc.

Aspectele distrugerii superficiale sunt privite în evoluţ ialor în legătură cu trecerile critice de la un tip la altul şi înstrânsă legatură cu acţiunile mecanice exterioare, cucaracteristicile fizico-chimice ale mediului, cu calităţilemetalelor din care sunt realizate triboelementele, adică factoriide bază care determină energia de activare şi pasivizare amaterialelor în procesul de frecare.

Din punct de vedere energetic, un proces care implicăuzură este un proces în care energia se transformă şi sedisipează. Pentru orice tribosistem, energia la intrare este maimare decât energia la ieşire, iar diferenţa o reprezintăpierderile energetice, lucrul mecanic de frecare, adică energiecalorică şi energie de deformare.

4. Uzura şi fiabilitatea

Una din tendinţele generale actuale în industrie estedezvoltarea unor sisteme tehnice integrate, cu un grad înaltde automatizare şi poate fi constatată atât în industriileprelucrătoare cât şi în energetică şi transporturi. Acestesisteme moderne devin greu de controlat şi sunt maivulnerabile la defectări şi avarii, din cauza multiplelorconsecinţe: riscuri privind mediul şi populaţia, pierderifinanciare şi de timp considerabile.

Deteriorările şi distrugerile mecanice alecomponentelor unui sistem integrat şi, în special, celecauzate de procesele tribologice, deţin o nedorită majoritate

în indisponibilizarea sistemelor respective. Studiile şicercetările tribologice joacă un rol determinant în îmbunătăţirea fiabil ităţii, atât în faza de proiectare şi pentru

creşterea duratei de viaţă cât şi în monitorizarea şidiagnosticarea funcţionării sistemelor complexe.

În figura 3 sunt comparate două curbe, reprezentativemai ales pentru tribosistemele de alunecare: curba tipică aevoluţiei în timp a intensităţii de defectare λ(T), exprimatăca număr relativ de defectări pe unitatea de timp, şi curba

evoluţiei în timp a uzurii.Deşi fiabilitatea nu este funcţie numai de uzură, peambele curbe sunt distincte trei zone semnificative, încare uzura este fenomen predominant :

I - zona de defectare timpurie: λ(T) scade continuu şieste dependentă de calitatea rodajului şi a montajului; zonade uzură inţială (rodaj) de pe curba (b) este prima fază aprocesului de uzură; simpla alură a acestei zone nu poateda indicaţii privind calitatea rodajului; în zona I, curba (b) arepantă mare, dar descrescătoare, până când se atinge unpalier, cu pantă, adică viteză de uzură, constantă.

II - zona perioadei de funcţionare normală, de pe curbade fiabilitate (a), corespunde perioadei de uzură normală,

stabilă, pe curba (b), cu viteză de uzură constantă. Pentruambele curbe, extinderea acestei zone depinde de calitateamontajului şi a rodajului (zona I) precum şi a materialelor,durităţii suprafeţelor, ungerii, întreţinerii etc.

III- zona penelor de uzură pentru curba (a), λ(T), şirespectiv, a uzurii distructive, pentru (b); ambele curbe crescrapid, ducând în final la scoaterea din uz a tribosistemului.Momentul declanşării fazei a III-a şi durata ei depind decalitatea exploatării şi întreţinerii.

Se remarcă o anumită concordanţă, îndeosebi înfazele II şi III, între forma curbei de uzură (b) şi a curbei (a)de fiabilitate (a intensităţilor de defectare în timp): uzurainfluenţează fiabilitatea în mare măsură, fără a fi însă

singurul factor de influenţă a parametrilor de fiabilitate.In figura 4. sunt reprezentate principalele tipuri decurbe care reflectă dependenţa intensităţii de uzură I detimp. În cel mai general caz, II, curba după care se dezvoltăuzura conţine cele trei perioade: 1- rodajul; 2-stabilizareaintensităţii uzurii; 3- defectarea.

Fig. 4. Curbe caracteristice de evoluţie a uzurii

Fig. 3. Evoluţia uzurii şi variaţia intensităţii de defectare



Pag. 3

În condiţii nefavorabile de rodaj această dependenţăeste descrisă de curba I (fig. 4), la care predomină efectulde distrugere şi uzura catastrofică este dominantă. Larodajul optim, caracterizarea uzurii este conform curbei III(fig. 4). În acest caz, perioada de rodaj este scurtată, duratade timp până la stabilizarea uzurii este mare, iar distrugerea

nu apare.Cele trei cazuri sunt prezentate şi în figura 5.a. Încazul I uzura severă are loc încă de la începutulfuncţionării. A doua curbă arată că rodajul corect a realizatcondiţii pentru uzura de oxidare (mild wear) şi a asigurat untimp lung de funcţionare sigură, înaintea declanşării uzuriisevere şi a formelor de distrugere. Cel de-al treilea caz, alunui sistem corect proiectat, prezintă o lungă perioadă defuncţionare cu uzură nesemnificativă, precedată de un scurtrodaj optim.

Fig.5. Corelaţia între frecare şi uzură

Distrugerea prin oboseală sau distrugerea prin uzurăcatastrofică pot apare brusc, dar previzibil. Datele şiinformaţiile tribologice permit previzionarea durabilităţiisistemului, în funcţie de valoarea nivelului uzurii critice şi

momendul depăşirii acestuia în exploatare. La creştereaforţelor de frecare peste valorile avute în vedere laproiectare se atinge nivelul critic şi apar riscuri privindsiguranţa exploatării.

5. Unităţi de măsură

Uzura ca pierdere de material, poate fi exprimata maiusor prin cântarire (în mg sau g), prin măsurarea dimensio-nală, în μm sau mm a grosimii stratului pierdut (uzuraliniară, Uh) sau a volumului de material pierdut (uzuravolumetrică, Uv). Nu există totdeauna o legatură directă,

liniară, între evoluţia frecării sau coeficientul de frecare şievoluţia uzurii.Uzura este cumulativă şi creşte, de obicei, cu

lungimea de frecare, Lf, sau cu durata de frecare, Df ,deprinzând şi de alţi parametri (sarcină, viteză, duritate,microgeometrie, material etc.), fără ca evoluţia procesuluisă fie întotdeauna liniară (fig.3.).

Raportarea uzurii la unitatea de timp (ora, minut) senumeste viteza de uzur ă (Vug, Vuv sau Vuh), iar raportareauzurii la unitatea de lungime (m, km) se numeşteintensitatea de uzură ( I ug, Iuv sau Iuh)

6. Tipuri de uzură

Cu privire la natura uzurii şi a evolutiei ei se admit cafiind preponderente patru tipuri fundamentale: adeziunea,abraziunea, oboseala şi coroziunea. În functionareamasinilor se pot manifesta şi forme derivate (de exemplu,termica sau cea de gripaj, la adeziune, pittingul la oboseala,oxidarea la coroziune etc.), precum forme particularespecifice anumitor tribosisteme de frecare (brinelarea,cavitaţia, impactul etc.). Practic tipurile de uzură nu apar deobicei singular ci asociate (adeziune-abraziune, abraziune-coroziune etc.). În Tabelul 1 sunt prezentate, după

PAVELESCU (1983) principalele tipuri de uzur ă.După factorul determinant în procesul de degradare al

suprafeţei se disting cele mai des întâlnite:- uzura prin abraziune;- uzura prin adeziune;- uzura prin oboseală (superficială, termică)- uzura prin contact (fretting);- uzura prin cavitaţie;- uzura prin coroziune;- uzura prin eroziune.

Importanţa acestor forme de uzură este dată defrecvenţa lor în industrie: uzura prin abraziune – 58%; prinadeziune – 17%; prin eroziune – 10%; prin obosealăsuperficială – 10%; uzarea prin coroziune – 5%.

Un exemplu concret îl reprezintă principalele forme deuzură în sistemele mecanice ale elicopterelor: 40% uzurăprin oboseală superficială (uzură sub formă de ciupituri,30% pe rulmenţi şi 10% pe angrenaje), 45% uzură decontact (20% - joc anormal; 20% - fals efect Brinell; 5% -gripaj).



Pag. 4

TIPURI de uzură Natura uzurii Tabelul 1Tribosisteme afectate de aceste tipuri de uzură

A. Tipuri fundamentale de uzuraUzura adeziva Mecanica

Metalurgica

Termica

- asamblari demontabile; - fus-cuzinet; - angrenaje; - ghidaje;- cilindru-segment; - scule aschietoare; - cama-tachet

Uzura abraziva Mecanica - suprafete active ale utilajelor din mediu abraziv (brazdare, sape de foraj,palete, transportoare etc.)- cuple ce lucreaza în mediu deschis (angrenaje, lanturi, rulmenti etc.)- cuple insuficient protejate (cilindru-segmenti, rulmenti, angrenaje, ghidaje)

Oboseala decontact

Mecanica - cuple de clasa I şi a II-a cu solicitari de contact cilindrice (rulmenţi,angrenaje, suruburi cu bile, ghidaje cu role, camă-tachet etc.)

MecanicăTermotehnica

- cuple de clasa I şi a II-a puternic solicitate şi functionând în condiţii uscate,cu importante efecte termice (bandaj de roata-şină, angrenaje).

Uzură de coro-ziune; Coroziune

chimică

Chimica - cuple supuse agenţilor chimici (acizi) sau cele supuse lubrifiantului degradatsau contaminat cu apa.

- cuple neprotejate fată de oxigenul şi vaporii de apă din atmosferă.Tribocoroziune ChimicaMecanica

- cuple de frecare unde stratul de oxizi format se distrugere treptat prin efec-te mecanice şi coroziune progresiva(lagare, ghidaje, cilindru-segmenti etc.)

Coroziune de fretaj ChimicaMecanica

- cuple de frecare supuse coroziunii cu minim de mica amplitudine (rulmenti,caneluri, asamblari filetate etc.).

Coroziune gal-vanica

Electro-chimica

- cuple unse aflate sub actiunea curentului electric rulmenti, angrenaje,lagare, de alunecare).

Ciupire electrica Electrica - cuple pe suprafata carora se produc descarcari electrice (roti-sina, rulmentietc.)

Biocoroziune Biochimica - cuple aflate sub actiunea lichidelor de racire ungere degradate (ghidaje lamasini unelte, conducte etc.)

B. Tipuri particulare de uzur ăCavitatie Mecanica - suprafetele ce lucreaza în medii fluide (palete de turbine, elici, lagare dealunecare, pompe etc.)

Uzura de impact Mecanica - cuple solicitate periodic de particule dure (utilaje de maruntire ); angrenajesolicitate la soc etc.

Uzura prin cojiresuperf.

Mecanica - flancurile angrenajelor; - rulmenti; - came

Uzura prin rulare larece

Mecanica - suprafete solicitate puternic cu deformare plastica ( angrenaje, rulmenti,cama-tachet etc.)

Uzură prin încreţire Mecanica - flancurile unor angrenaje puternic solicitateUzura prin brinelare Mecanica - cuple puternic solicitate (rulmenţi, angrenaje)

Uzura prin fisuraretermo-mecanică Termomeca-nica - fisurări în procesele de rectificare- fisurări în urma tratamentelor termice şi accentuate de solicitări mecaniceUzură prin de-formare la cald

TermicaMecanică

- suprafeţe la cuple ce prezintă deformaţii plastice ca urmare a solicitarilor şia craterilor locale de temperatură

Uzura prindecolorare (pătare)

Termica - cuple de frecare supraîncalzite (cămăşi de cilindru,segmenţi, discuri defrâna, flancuri de angrenaje etc.).

Calculul la oboseala

Documents

Transcript of Calculul la oboseala