農(nóng)業(yè)機(jī)械零件磨損特點(diǎn)分析及減少磨損的措施

薛繼順 徐曉瑩 梁法雙

摘 要：磨損是零件失效的最主要形式。一般機(jī)器中因摩擦磨損而失效的零部件占全部報(bào)廢零部件的70 %～80%。磨損是不可避免的，但我們可根據(jù)對(duì)磨損結(jié)果的認(rèn)識(shí)，來減小或減緩磨損。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；零件；磨損特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：S232文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.09.032

0 引言

磨損是運(yùn)動(dòng)摩擦副接觸面間相互損耗的現(xiàn)象，是零件失效的最主要和普遍的形式。農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)摩擦副之間金屬——潤滑介質(zhì)——金屬相互作用著，各部分之間的作用形式和作用效果極其復(fù)雜，使得摩擦表面的磨損過程及磨損原因也十分復(fù)雜。但通常認(rèn)為，摩擦表面的耗損主要有關(guān)因素有：機(jī)械因素（彈性與塑性變形、振動(dòng)）；分子物理因素（擴(kuò)散、加熱、吸附、接觸熔化）；化學(xué)因素（化學(xué)吸著作用、電化學(xué)、潤滑油中高分子鏈的分解和形成）等。因此，磨損是機(jī)械、物理、化學(xué)現(xiàn)象的總和。磨損將嚴(yán)重影響機(jī)器的壽命和可靠性，使機(jī)械效率降低，能源消耗增加。一般機(jī)器中因摩擦磨損而失效的零部件占全部報(bào)廢零部件的70 %～80%。

對(duì)磨損過程和原因有多種解釋，不同解釋也在一定范圍內(nèi)說明磨損的過程和機(jī)理。盡管觀察到的現(xiàn)象及得出的結(jié)論，受到試驗(yàn)條件的限制，還不能用來解釋和概括全部的磨損現(xiàn)象，但我們可根據(jù)對(duì)磨損結(jié)果的認(rèn)識(shí)，來分析并提出減小或減緩磨損的技術(shù)措施。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械零件主要磨損形式分析

農(nóng)業(yè)機(jī)械零件的磨損主要有磨料磨損、粘著磨損和腐蝕磨損，下面分別對(duì)其特點(diǎn)及原理進(jìn)行分析。

1.1 磨料磨損

進(jìn)入摩擦副零件表面之間的硬質(zhì)磨料顆粒，在零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)零件表面產(chǎn)生“切削”作用，使零件表面磨損，稱為磨料磨損。磨料可能從外界進(jìn)入（如外界的粉塵、油料中的雜質(zhì)），也可能是早已存在于摩擦表面的（如鑄件含砂、鍍件中雜質(zhì)），還可能是磨損過程的產(chǎn)物（如金屬氧化膜的剝落）。

磨料磨損的速率與摩擦副的運(yùn)動(dòng)速度成正比；磨料的硬度愈高，磨損越大；磨料大小與配合副間隙相近時(shí)磨損量最大。

磨料磨損容易發(fā)生在運(yùn)動(dòng)速度高、負(fù)荷大、雜質(zhì)易混入的摩擦表面的零件之間，如曲軸主軸頸與主軸承之間，連桿軸頸與軸承之間，活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間，氣門導(dǎo)管與氣門桿之間等。這些零件表面使用一定時(shí)期后，大都有磨料磨損的明顯痕跡。

1.2 粘著磨損

當(dāng)零件摩擦表面受到過大的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷作用時(shí)，相互嵌入并產(chǎn)生塑性變形，造成局部高溫而處于熔融狀態(tài)，相對(duì)滑動(dòng)使零件表面材料轉(zhuǎn)移或斷脫，這種現(xiàn)象稱為粘著磨損。粘著磨損的程度與粘著點(diǎn)的強(qiáng)度有關(guān)。如果粘著點(diǎn)的強(qiáng)度比摩擦副的表面強(qiáng)度低時(shí)，撕脫或材料轉(zhuǎn)移發(fā)生在粘著點(diǎn)上，兩摩擦表面材料轉(zhuǎn)移極輕微，摩擦面也較平滑，只有輕微的擦傷，這通常稱為外部粘著。若粘著點(diǎn)強(qiáng)度比兩摩擦表面一方的材料強(qiáng)度高時(shí)，撕脫或材料的轉(zhuǎn)移將發(fā)生在強(qiáng)度較弱的摩擦表面材料上，且造成弱材料表面局部粗糙的撕脫損傷，這通常稱為內(nèi)部粘著。在多數(shù)情況下，摩擦表面的粘著磨損的內(nèi)部粘著與外部粘著同時(shí)發(fā)生，即一部分粘著點(diǎn)從外部分離，一部分粘著點(diǎn)從內(nèi)部分離。

在接觸負(fù)荷大、潤滑條件差、冷卻強(qiáng)度不足、相對(duì)滑動(dòng)強(qiáng)度高的粗糙摩擦表面，很容易發(fā)生粘著磨損，且零件的表面負(fù)荷愈大、表面溫度愈高，粘著磨損現(xiàn)象也越嚴(yán)重。粘著磨損一旦發(fā)生，發(fā)展很快，能在短時(shí)間內(nèi)造成零件的嚴(yán)重破壞，還會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)重大事故。柴油機(jī)的氣缸與活塞、活塞環(huán)的配合表面，軸頸與軸承的配合表面都是發(fā)生粘著磨損的高危險(xiǎn)區(qū)域。使用不當(dāng)、維修調(diào)整不正確、零件材料與表面質(zhì)量不合要求時(shí)，很容易產(chǎn)生粘著磨損。

1.3 腐蝕磨損

零件的表面，由于受到腐蝕性氣體或液體作用，由電化學(xué)反應(yīng)生成化學(xué)反應(yīng)膜，在機(jī)械載荷作用下，表面摩擦導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)膜與基體金屬的脫離，又形成新的反應(yīng)膜，繼而又被破壞，這種周而復(fù)始的現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損一般分為氧化腐蝕和特殊介質(zhì)腐蝕兩類。

氧化腐蝕磨損普遍存在于柴油機(jī)零件摩擦副中，其損壞特征是金屬的摩擦表面沿滑動(dòng)方向呈勻細(xì)的磨痕。氧化磨損的磨損速率在各類磨損中是最小的。摩擦表面上的氧化膜性能對(duì)零件的磨損產(chǎn)生重要作用。零件表面形成的氧化膜，可以降低零件的摩擦系數(shù)和磨損速率，可以提高零件抗磨料磨損的作用，還有利于防止粘著磨損。柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)減小大負(fù)荷的工作頻率和降低全速全負(fù)荷的工作時(shí)間，避免氧化膜的破壞，以延長柴油機(jī)的使用壽命。

特殊介質(zhì)磨損是由于摩擦副零件與酸、堿、鹽等介質(zhì)作用發(fā)生腐蝕，在載荷和摩擦作用下破壞氧化膜，此氧化磨損有更高的磨損速度和更大的磨損量。柴油機(jī)氣缸壁是經(jīng)常發(fā)生特殊介質(zhì)腐蝕磨損的區(qū)域。軸瓦合金中的鉛、鉻等元素，容易被潤滑油中的酸性物質(zhì)腐蝕，在軸瓦減磨合金表面生成黑點(diǎn)，逐漸擴(kuò)展成為海綿狀軟組織而小塊脫落。

2 減少磨損的措施

（1）新購買或大修后的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械都要進(jìn)行嚴(yán)格的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，才可投入作業(yè)，避免因局部過載、過熱而產(chǎn)生擦傷和燒損，出現(xiàn)異常磨損。

（2）按要求做好維護(hù)保養(yǎng)工作，保持油、水、氣等系統(tǒng)的清潔，減少磨粒的侵入造成的磨粒磨損。

（3）保證潤滑系統(tǒng)工作良好，正確選擇潤滑油，及時(shí)更換潤滑油，保證油路暢通、油壓正常，防止干摩擦出現(xiàn)。

（4）保持發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度在正常范圍。如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低，氣缸得不到良好的潤滑，缸壁磨損將會(huì)增大，并且氣缸內(nèi)的水蒸氣容易凝結(jié)成水珠，溶解廢氣中的酸性氣體分子而生成酸性物質(zhì)，使氣缸壁受到腐蝕磨損。若溫度過高，會(huì)降低氣缸的強(qiáng)度，同時(shí)潤滑油膜會(huì)因高溫而遭到破壞，使得缸壁磨損加劇。

（5）正確的操作和使用機(jī)械，避免機(jī)器在過冷或過熱條件下較長時(shí)間工作，保持機(jī)器的正常技術(shù)狀態(tài)，可以有效地減小磨損。