חומרי חיכוך: בחירה, דרישות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

לציוד ייצור מודרני יש עיצוב מורכב למדי. מנגנוני חיכוך מעבירים תנועה בעזרת כוח חיכוך. אלה יכולים להיות מצמדים, מהדקים, מפזרים ובלמים.

כדי שהציוד יהיה עמיד, יעבוד ללא השבתה, מוצגות דרישות מיוחדות לחומריו. הם כל הזמן גדלים. אחרי הכל, הטכנולוגיה והציוד משתפרים כל הזמן. היכולות שלהם, מהירויות ההפעלה, כמו גם העומסים גדלים. לכן, בתהליך תפקודם נעשה שימוש בחומרי חיכוך שונים. האמינות והעמידות של הציוד תלויה באיכותו. במקרים מסוימים, הבטיחות והחיים של אנשים תלויים במרכיבים אלה של המערכת.

מאפיינים כלליים

חומרי חיכוך הם מרכיבים אינטגרליים של מכלולים ומנגנונים בעלי יכולת לספוג אנרגיה מכנית ולפזר אותה אל הסביבה. יחד עם זאת, כל האלמנטים המבניים לא צריכים להישחק במהירות. לשם כך, לחומרים המוצגים יש תכונות מסוימות.

מקדם חיכוך של חומרי חיכוךצריך להיות יציב וגבוה. מדד ההתנגדות לבלאי חייב גם לעמוד בדרישות התפעוליות. לחומרים כאלה יש עמידות טובה בחום ואינם נתונים ללחץ מכני.

כדי שהחומר שמבצע פונקציות חיכוך לא יידבק למשטחי העבודה, הוא ניחן באיכויות הדבקה מספקות. השילוב של מאפיינים אלה מבטיח פעולה תקינה של ציוד ומערכות.

נכסי חומרים

לחומרי חיכוך יש קבוצה מסוימת של תכונות. העיקריים שבהם פורטו לעיל. אלו תכונות שירות. הם קובעים את מאפייני הביצועים של כל חומר.

אבל כל מאפייני השירות נקבעים על ידי קבוצה של מחוונים פיזיים-מכניים ותרמוסטטים. פרמטרים אלה משתנים במהלך פעולת החומר. אבל ערך הגבול שלהם נלקח בחשבון בתהליך בחירת חומר חיכוך.

יש חלוקה של מאפיינים לאינדיקטורים סטטיים, דינמיים וניסיוניים. קבוצת הפרמטרים הראשונה כוללת את הגבול של דחיסה, חוזק, כיפוף ומתיחה. הוא כולל גם קיבולת חום, מוליכות תרמית והתרחבות ליניארית של החומר.

האינדיקטורים שנקבעו בתנאים דינמיים כוללים יציבות תרמית, עמידות בחום. מקדם החיכוך, ההתנגדות לבלאי והיציבות נקבעים בסביבת הניסוי.

סוגי חומרים

חומרי החיכוך של מערכות הבלמים והמצמד מיוצרים לרוב על בסיס נחושת או ברזל. קבוצה שנייהחומרים משמשים בתנאים של עומס מוגבר, במיוחד עם חיכוך יבש. חומרי נחושת משמשים לעומסים בינוניים וקלים. יתרה מכך, הם מתאימים גם לחיכוך יבש וגם לשימוש בנוזלי סיכה.

בתנאי ייצור מודרניים, נעשה שימוש נרחב בחומרים המבוססים על גומי ושרף. ניתן להשתמש גם בחומרי מילוי שונים ממרכיבים מתכתיים ולא מתכתיים.

היקף היישום

יש סיווג של חומרי חיכוך בהתאם לאזור היישום שלהם. הקבוצה הגדולה הראשונה כוללת התקני שידור. אלו הם מנגנונים בעומס בינוני וקל הפועלים ללא שימון.

הבא הם חומרי החיכוך של מערכת הבלמים, המיועדים למנגנונים בינוניים וכבדים. יחידות אלו אינן משומנות.

הקבוצה השלישית כוללת חומרים המשמשים בחיבורים של יחידות כבדות ובינוניות. הם מכילים שמן.

כמו כן, חומרי בלמים המכילים חומר סיכה נוזלי נבדלים גם הם כקבוצה נפרדת. הפרמטרים העיקריים של המנגנונים קובעים את בחירת חומרי החיכוך.

במצמד, העומס פועל על מרכיבי המערכת כ-1 ש', ובבלם - עד 30 ש'. מחוון זה קובע את המאפיינים של החומרים של הצמתים.

חומרי מתכת

כפי שהוזכר לעיל, חומרי החיכוך המתכתיים העיקריים של מערכת המצמד, הבלמים הם ברזל ונְחוֹשֶׁת. פלדה וברזל יצוק פופולריים מאוד היום.

הם ישימים במנגנונים שונים. לדוגמה, חומרי חיכוך לנעלי בלמים המכילים ברזל יצוק משמשים לעתים קרובות במערכות רכבת. הוא אינו מתעוות, אך מאבד בחדות את איכויות ההחלקה שלו בטמפרטורות מעל 400 מעלות צלזיוס.

חומרים לא מתכתיים

חומרי חיכוך למצמדים או בלמים עשויים גם הם מחומרים לא מתכתיים. הם נוצרים בעיקר על בסיס אסבסט (שרף, גומי משמשים כקלסרים).

מקדם החיכוך נשאר די גבוה עד לטמפרטורה של 220 מעלות צלזיוס. אם הקלסר הוא שרף, החומר עמיד מאוד בפני שחיקה. אבל מקדם החיכוך שלהם נמוך במקצת ביחס לחומרים דומים אחרים. חומר פלסטי פופולרי על בסיס זה הוא רטינקס. הוא מכיל שרף פנול-פורמלדהיד, אסבסט, בריט ורכיבים אחרים. חומר זה ישים עבור יחידות ומנגנוני בלמים עם תנאי הפעלה קשים. הוא שומר על איכויותיו גם כאשר הוא מחומם ל-1000 מעלות צלזיוס. לכן, רטינקס ישים אפילו במערכות בלימה של מטוסים.

חומרי אסבסט מיוצרים על ידי יצירת הבד בעל אותו השם. הוא ספוג באספלט, גומי או בקליט ונלחץ בטמפרטורות גבוהות. סיבי אסבסט קצרים יכולים גם ליצור בטנות לא ארוגות. הם מוסיפים מתכת קטנהנְסוֹרֶת. לפעמים חוט פליז מוכנס לתוכם כדי להגביר את החוזק.

חומרים מסוננים

יש מגוון נוסף של רכיבי מערכת המוצגים. אלו הם חומרי חיכוך מסונטרים של מערכת הבלמים. שזהו מגוון יתברר יותר מדרך הכנתם. לרוב הם עשויים על בסיס פלדה. בתהליך של ריתוך, מרכיבים אחרים המרכיבים את הרכב הם sintered עם זה. ריקים דחוסים מראש המורכבים מתערובות אבקה נתונים לחימום בטמפרטורה גבוהה.

חומרים כאלה משמשים לרוב במצמדים ובלמים בעומס כבד. הביצועים הגבוהים שלהם במהלך הפעולה נקבעים על ידי שתי קבוצות של רכיבים המרכיבים את ההרכב. החומרים הראשונים מספקים מקדם חיכוך טוב ועמידות בפני שחיקה, בעוד שהאחרונים מספקים יציבות ורמת הידבקות מספקת.

חומרים מבוססי פלדה לחיכוך יבש

בחירת החומר למערכות שונות מבוססת על היתכנות כלכלית וטכנית של ייצור והפעלתו. לפני כמה עשורים, חומרים מבוססי ברזל כגון FMK-8, MKV-50A ו-SMK היו מבוקשים. חומרי חיכוך לרפידות בלמים שעבדו במערכות עמוסות בכבדות יוצרו מאוחר יותר מ-FMK-11.

MKV-50A הוא עיצוב חדש יותר. הוא משמש לייצור בטנות עבור בלמי דיסק. יש לה יתרון על פני קבוצת PMK מבחינת מדדי יציבות,עמידות בפני שחיקה.

בייצור מודרני, חומרים כמו SMK הפכו נפוצים יותר. יש להם תכולה גבוהה של מנגן. כלולים גם בורון קרביד וניטריד, מוליבדן דיסולפיד וסיליקון קרביד.

חומרים מבוססי ברונזה לחיכוך יבש

חומרים המבוססים על ברונזה פח הוכיחו את עצמם היטב במערכות הילוכים ובלימה למטרות שונות. הם לובשים הרבה פחות חלקי התאמה מברזל או פלדה מאשר חומרי חיכוך מבוססי ברזל.

מגוון החומרים המוצג משמש אפילו בתעשיית התעופה. לתנאי הפעלה מיוחדים, ניתן להחליף את הפח בחומרים כמו טיטניום, סיליקון, ונדיום, ארסן. זה מונע היווצרות של קורוזיה בין-גרגירית.

חומרים המבוססים על ברונזה פח נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית הרכב, כמו גם בייצור של מכונות חקלאיות. הם עומדים בעומסים כבדים. הפח 5-10% הכלול בסגסוגת מספק חוזק מוגבר. עופרת וגרפיט פועלים כחומר סיכה מוצק, בעוד שסיליקון דו חמצני או סיליקון מגבירים את מקדם החיכוך.

פועל בתנאי שימון נוזלי

לחומרים המשמשים במערכות יבשות יש חסרון משמעותי. הם נתונים לבלאי מהיר. כאשר שומן חודר אליהם מצמתים סמוכים, היעילות שלהם יורדת בחדות. לכן, לאחרונה, חומרים המיועדים לעבוד בשמן נוזלי הפכו נפוצים יותר.

ציוד כזה נדלק בצורה חלקה, מאופיין ברמות גבוהותרמת התנגדות ללבוש. הוא מתקרר בקלות ובפשטות אוטם.

בפרקטיקה זרה, כמויות הייצור של מוצר כגון חומר חיכוך מבוסס אסבסט לבלמים, מצמדים ומנגנונים אחרים גדלו לאחרונה. הוא ספוג בשרף. נוסחה עם פיתוחי מילוי מתכת גבוהים.

חומרים מסוננים המבוססים על נחושת משמשים לרוב עבור מצע הסיכה. רכיבים מוצקים שאינם מתכתיים מוכנסים להרכב כדי לשפר את מאפייני החיכוך.

שפר נכסים

קודם כל, שיפור דורש עמידות בפני שחיקה, שיש לחומרי חיכוך. ההיתכנות הכלכלית והתפעולית של הרכיבים המוצגים תלויה בכך. במקרה זה, טכנולוגים מפתחים דרכים לחסל חימום מוגזם על משטחי שפשוף. לשם כך הם משפרים את תכונות חומר החיכוך עצמו, את עיצוב המכשיר וגם מסדירים את תנאי ההפעלה.

כאשר נעשה שימוש בחומרים בתנאי חיכוך יבשים, תשומת לב מיוחדת מוקדשת לעמידותם בחום ולהתנגדות לחמצון. חומרים כאלה פחות רגישים לבלאי מסוג שוחקים. אבל עבור מערכות משומנות, עמידות בחום אינה כל כך חשובה. לכן, יותר תשומת לב מוקדשת לחוזקם.

כמו כן, בעת שיפור איכות חומרי החיכוך, טכנולוגים שמים לב למידת החמצון שלהם. ככל שהוא קטן יותר, כך מרכיבי המנגנונים עמידים יותר. כיוון נוסף הוא הפחתת נקבוביות החומר.

מודרניהייצור צריך לשפר את החומרים הנוספים המשמשים בתהליך הייצור של מכשירי שידור מטלטלים שונים. זה יעמוד בדרישות הצרכנים והביצועים הגדלות עבור חומרי חיכוך.