TROŠENJE I OŠTEĆENJA LEŽAJEVA
(Seminarski rad)
Predmet: Elementi transportnih sredstava i uređaja
Uvod
Ležišta su mašinski elementi koji obezbeđuju relativno kretanje obrtnih delova (vratila,
osovina iosovinica) i omogućavaju prenošenje opterećenja sa pokretnih elemenata na one
koji miruju i obratno.
Ležišta bi trebala da obezbede dovoljnu nosivost, potrebnu tačnost položaja osa obrtnih
elemenata u stanju rotacije a sa druge strane da dozvole eventaualno odstupanje, kao i da
dozvole dovoljnu brzinurotacije.S obzirom na vrstu trenja, kao i prema konstrukciji razlikuju
se klizna i kotrljajna.
Kod kotrljajnih ležišta između delova u relativnom kotrljanju nalaze se kotrljana
tela (kuglice,valjci, iglice, konusi ili bačvice) prečnika 2 do 50 mm. Prednosti su im: malo
trenje, male dimenzije, mali otpori pri startu, mala količina maziva; jednodelna (kompaktna),
tačnost. Pri tome važe zamašinske elemente koji se ne popravljaju .
Kod kliznih se između delova u relativnom kotrljanju nalazi se samo tanki sloj ulja (uljni
film) debljine 2 do 50 μm. Prednosti su im mogućnost prigušenja oscilacija, tih rad bez šuma,
u povoljnim uslovima mogu biti dugotrajna i mogu da rade sa izuzetno velikim brojem
obrtaja, jednostavnakonstrukcija i proizvodnja, grublje tolerancije, niska cena, manje su
osetljiva na nečistoće. Pri tomeimaju problema pri pokretanju zbog velikog trenja i poteškoće
sa zaptivanjemPrema pravcu dejstva sile:
-aksijalna,
-radijalna i
-radiaksijalna.
Na mj estu kontakta javljaju se složene mehaničke, termičke, ali i hemijske pojave.Dva
osnovna procesa koji se javljaju pri relativnom kretanju mašinskih elemenata su trenje n
dodirnim površinamai trošenje materijala sa površina koje su u međusobnom kontaktu.
Trenje, neodvojivo svojstvo površine parova materijala u kontaktu, je nepoželjno u
ogromnojvećini elemenata i mašinskih sklopova i drugih mašinskih uređaja (sem kod kočnica
i mehaničkih spojnica gde je koristanproces).
Pojava sile trenja pri klizanju i kotrljanju površina u kontaktu ne dovodi samo do nekorisnog
utroška energije (pretvaranje izgubljene mehaničke energije u toplotnu), već usled trošenja i
razaranja površina, do mogućnosti teških oštećenja elemenata i sklopova i, konačno, do
otkazivanja rada mašine i postrojenja.
Složeni mehanizmi i procesi u pojavama trenja i njihove posledice pri različitim uslovima,
a posebno procesi trošenja površina i mogućnosti njihovog smanjivanja predmet su
istraživanja nauke pod nazivom
TRIBOLOGIJA
.
Internacionalan naziv tribologija izveden je od grčke reči tribos- trenje i logos - nauka, dok je
upojedinim zemljama poznata pod nazivom trenje, habanje i podmazivanje. Iako novija
nauka, tribologija izučava pojave poznate veoma dugo i kao takva ne predstavlja nikakvu
novinu, suština je u novom prilazu problemima trenja i habanja materijala, i ulozi maziva i
podmazivanja.
Trošenja i oštećenja površina materijala mašinskih elemenata u posrednom ili neposrednom
kontaktu i međusobnom relativnom kretanju svode na vrlo niske vrednosti. To osigurava, u
najvećem broju slučajeva, vrlo spore promene geometrijskog oblika površina ili tolerancija i
dimenzijamašinskih elemenata imale promene metalurških i mehaničkih svojstava materijala.
Sve to povlači sa sobom dug vek trajanja elemenata (pogotovo mašinskih), promenu njihovih
performansi u dozvoljenim granicama, a time i povećanu sigurnost u iznenadnom otkazivanju
njihovefunkcionalnosti.Pored određenog umerenog trošenja materijala površina koju danas
smatramo normalnom pojavom, u znatnom broju slučajeva u praksi nailazimo i na pojačana
i abnormalno visoka trošenja ioštećenja površina koja, u relativno kratkom vremenskom
periodu, dovode do otkazivanja i loma mašinskog elementa, a time i do otkazivanja rada
mašina pa i cijelog pogona.
Trošenje se, u najširem smislu, definiše kao nepoželjno odstranjenje materijala sa površine
bezobzira na uzrok. Određeno trošenje materijala površina u kontaktu i međusobno
relativnom kretanju uodređenoj sredini moramo smatrati normalnom pojavom.
Kao abnormalnu ili patološku pojavu protiv koje se danas možemo, najčešće, uspešno
boritirazličitim tribološkim sredstvima i merama, smatramo svako pojačano
trošenje ili oštećenje površina,kao i otkazivanje ili lom mašinskog elementa.
Vrste trošenja i oštećenja površina
Osnovne vrste trošenja su zapravo većim delom posledice pojave trenja.Trošenja
površinamašinskih elemenata nisu samo posledica njihovog potpunog ili delimičnog kontakta
već i kontakta tih površina sa sredinom koja ih okružuje.
Agresiju kiseonika i vlage iz vazduha, delovanje čvrstih kontaminata svih vrsta u znatnoj meri
doprinose povećanju navedenih osnovnih trošenja površina mašinskih elemenata kao i novim
specifičnim vrstama trošenja. Čak i samo mazivo pri strujanju
duž površina elemenata, svojom energijom kretanja i specifičnim hidrauličkim i reološkim
pojavama,može da doprinese određenim vrstama trošenja.
Može se postaviti gruba podela trošenja:
-mehaničko i
-hemijsko trošenje.
Mehaničko trošenje nazivamo obično u praksi habanjem, a hemijsko trošenjekorozijom
materijala površina.
Adhezivno habanje
Adhezivno habanje predstavlja osnovni vid mehaničkog trošenja ili habanja materijala
priklizanju po vršina u međusobnom kontaktu. Zavisno od
parametara koji definišu uslove kontakta ikretanja, adhezivno habanje može imati različiti
intenzitet i različite posledice.
U najopštijem slučaju adhezivno habanje, posle perioda uhodavanja i prilagođavanja površi
ne,prelazi u stacionarno stanje, koje se manifestuje u ravnomernom i umerenom odnošenju
materijala sa površine mašinskog elementa i postupnoj izmeni makrogeometrije elementa. To
je normalnoadhezivno habanje.
Adhezivno habanje je izuzetno složeni fizičko-mehanički, termički i hemijski proces u kome
neposredne adhezivne veze vrhova neravnina površina u kontaktu i relativnom kretanju
učestvujudelimično, i u različitoj meri, zavisno od materijala površina, vrste podmazivanja i
radnih uslova.Može se definisati kao prva komponenta habanja.
Druga komponenta habanja je, redovno, mehaničke abrazivne prirode i posledica ne samo
zadiranja (brazdanja) tvrdih vrhova neravnina u mekšu površinu već i abrazivnog dejstva
izdvojenih delića materijala na površine, koje su, usled termičkih metalurških promena, po
pravilu tvrđi od samih površina.
Kako se površine većine metala, a i drugih materijala, u kiseoničkoj atmosferi
pokrivajuredovno i skoro trenutno slojem oksida, koji se kretanjem i smicanjem stalno razara
i ponovno stvara, treba računati i na stalno prisustvo direktne oksidacione korozije kao trećeg
faktora svakog procesa habanja.
Proces habanja u tim uslovima praćen je stalnom oksidacijom površina. Iz tih razloga, smatra
se da je proces habanja površina pri niskim vrednostima faktora pv, što odg ovara procesu
normalnogadhezivnog habanja, u stvari stacionarni proces dinamičke ravnoteže stalnog
razaranja i formiranja oksidnih slojeva, pa ga neki nazivaju i oksidacionim habanjem.
Razaraju se najpre mazivi slojevi kao isloj oksida materijala i pri tome se uspostavlja
neposredna veza jednog i drugog materijala navrhovima neravnina sa čvrstim adhezivnim
spojevima.
Pri režućem scoringu dubina povreda je znatno veća nego pri adhezivnom scoringu, gde se
povrede lokalizuju u tankom površinskom sloju. Režući scoring je često praćen pojavom
plastičnihdeformacija mašinskih elemenata. Scoring adhezivnog tipa kao i režući scoring jesu
glavni tipovi adhezivnog oštećenja kodzupčanika i kod kliznih ležajeva, uglavnom nastali
razaranjem graničnog sloja maziva. Ra
zličiti su uslovi narušavanja celovitosti mazivog sloja, a osnovni bi bili:
-visoko zagrevanje ulja u njegovom površinskom sloju;
-primena nepogodnih ulja (npr. nedovoljnog viskoziteta);
-nedovoljna količina ulja pri podmazivanju;
-nedovoljni kvalitet radnih površina zuba;
-velika opterećenja
