- Giai đoạn 1: Giai đoạn rà trơn mỏy Là giai đoạn đầu, cỏc chi tiết hao mũn
1.2.3.1. Mỏi tiếp xỳc lăn và trƣợt * Mỏi tiếp xỳc lăn khụng trƣợt
* Mỏi tiếp xỳc lăn khụng trƣợt
Mũn do dớnh hoặc do cào xước xảy ra do sự tiếp xỳc lý học trực tiếp giữa hai bề mặt chuyển động tương đối với nhau. Nếu hai bề mặt bị phõn tỏch bởi một lớp màng bụi trơn (khụng cú hạt cứng rời trong vựng tiếp xỳc) mũn khụng xảy ra. Tuy nhiờn nếu trờn mặt
tiếp xỳc chung với tiếp xỳc
nonconforming, ứng xuất tiếp xỳc rất lớn. Khi này mặc dự khụng xảy ra sự tiếp xỳc trực tiếp, cỏc bề mặt đối tiếp vẫn chịu ứng suất lớn được truyền qua màng bụi trơn trong chuyển động lăn. Cỏc chi tiết của ổ lăn được thiết kế bụi trơn tốt thường bị hỏng vỡ mỏi xảy ra dưới bề mặt.
Hình 2.11. Sự thay đổi của ứng suất tiếp
chính theo chiều sâu d-ới điểm tiếp xúc của hai bề mặt cứng khi lăn không tr-ợt (0), tr-ợt thuần tuý ( lớn), vừa lăn vừa tr-ợt ( trung bình), a là bán kính
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Theo phõn tớch ứng suất đàn hồi của Hec, ứng suất nộn cực đại xảy ra trờn bề mặt nhưng ứng suất tiếp cực đại lại xuất hiện dưới bề mặt một khoảng nào đú. Khi sự lăn xảy ra, chiều của ứng suất tiếp bị đổi dấu trờn từng bề mặt chi tiết. Thời gian để mũn do mỏi xảy ra phụ thuộc vào cường độ của ứng suất tiếp đổi chiều, điều kiện bụi trơn và tớnh chất mỏi của vật liệu lăn.
Khi một vết nứt về mỏi xuất hiện dưới bề mặt, nú sẽ phỏt triển và tỏch vật liệu vựng bề mặt ra thành những mảnh mũn mỏng. Bởi vỡ vật liệu trong tiếp xỳc lăn thường qua tụi nờn bề mặt thường cứng do đú cỏc vết nứt xuất hiện ở bề mặt do ứng suất kộo tạo nờn hiện tượng mỏi bề mặt. Mỏi bề mặt lăn khụng trượt đặc trưng bỏi sự hỡnh thành cỏc mảnh mũn lớn sau một số chu kỳ giới hạn nào đú.
Tuổi thọ của cỏc thành phần ổ lăn ký hiệu L10 (đơn vị triệu vũng quay) cho 90% số ổ được xỏc định theo cụng thức:
L10 = (C/W)p
p = 3 đối với ổ bi p=10/3 đối với ổ đũa
Tuy nhiờn tuổi thọ thực của ổ lăn LA cũn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nờn: LA = (D)(E)(F)(G)(H)L10
D là yếu tố vật liệu, E yếu tố điều kiện làm việc, G là yếu tố vận tốc, H yếu tố lệch tõm. Cỏc yếu tố này cú thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1.
* Mỏi tiếp xỳc vừa lăn vừa trƣợt
Sự kết hợp giữa lăn và trượt làm dịch chuyển điểm cú ứng suất tiếp cực đại lờn gần bề mặt hơn (hỡnh 2.11) do đú vị trớ hỏng do mỏi tiến gần bề mặt hơn. Sự trượt thỳc đẩy sự phỏ huỷ bề mặt do dớnh. Bụi trơn thớch hợp cú thể hạn chế đến tối thiểu ảnh hưởng phỏ huỷ bề mặt do trượt trong điều kiện tiếp xỳc này.
* Mỏi tiếp xỳc trƣợt
Khi hai bề mặt trượt tương đối mũn xảy ra do dớnh và cào xước. Tuy nhiờn cú thể thấy rằng cỏc đỉnh nhấp nhụ cú thể tiếp xỳc và trượt với nhau mà khụng bị dớnh hoặc cào xước. ứng suất tiếp xỳc ở đỉnh cỏc nhấp nhụ làm cho đỉnh cỏc nhấp nhụ ở một hoặc cả hai bề mặt bị biến dạng dẻo. Sự biến dạng ở bề mặt hoặc dưới bề mặt xảy ra theo chu kỳ là nguyờn nhõn xuất hiện cỏc vết nứt (từ mầm vết nứt hoặc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
những chỗ trống hoặc vết nứt tế vi cú sẵn) ở trờn bề mặt hoặc dưới bề mặt. Cỏc vết nứt này tiếp tục phỏt triển. Sau một số lần tiếp xỳc nhất định, cỏc nhấp nhụ này bị phỏ huỷ và tạo thành hạt mũn. Rất khú cú thể chứng minh mỏi là nguyờn nhõn mũn chớnh trong một tập hợp cỏc điều kiện xỏc định. Archard và Hirst cho rằng kim loại dớnh sang bề mặt đối tiếp (material transfer) cuối cựng tỏch ra thành những hạt mũn do quỏ trỡnh mỏi.
Hệ số k trong phương trỡnh mũn do dớnh được giải thớch là xỏc xuất của một đỉnh nhấp nhụ tiếp xỳc tạo ra một mảnh mũn mà khụng cú một giải thớch nào về bản chất vật lý của việc tạo nờn mảnh mũn. Mặc dự lý thuyết mũn do dớnh giải thớch hiện tượng dớnh vật liệu sang bề mặt đối tiếp nhưng khụng giải thớch được hiện tượng hỡnh thành hạt mũn rời, đặc biệt sự hỡnh thành hạt mũn của vật liệu cứng hơn khi hai bề mặt trượt trờn nhau.
Tất cả những điều này cú thể giải thớch bằng giải thuyết rằng mũn là một quỏ trỡnh mỏi. yếu tố k cú thể hiểu rằng một hạt mài được tạo ra khi một nhấp nhụ cú số lần tiếp xỳc và biến dạng đủ để tạo nờn sự nứt vỡ mỏi. Khi điều này xảy ra, một hạt mũn rời được tạo ra và tất nhiờn cơ chế này dựng để giải thớch cho sản phẩm của cỏc hạt mũn hỡnh thành từ cả bề mặt vật liệu rắn hơn và mềm hơn. Cơ chế mũn do mỏi khụng loại bỏ khả năng dớnh của vật liệu sang bề mặt đối tiếp bằng cơ chế dớnh nhưng dường như phần lớn cỏc hiện tượng mũn đều cú thể giải thớch về định tớnh trờn khớa cạnh mũn do mỏi.
Kragelskii cố gắng xõy dựng một lý thuyết mỏi định lượng dựa trờn cỏc kết quả của Tavernelli và Coffin người đó chỉ ra rằng trong một dải rộng của vật liệu biến dạng dẻo tạo ra trong mỗi chu kỳ mỏi cú quan hệ với số chu kỳ phỏ huỷ N theo cụng thức sau: N p ail f 2 2
Trong đú: p là độ lớn biến dạng dẻo sau mỗi chu kỳ; fail là biến dẻo khi phỏ huỷ trong kộo đỳng tõm.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tuy nhiờn Kragelskii dường như đó sử dụng tổng biến dạng chứ khụng phải là chỉ biến dạng dẻo. Hơn nữa ụng đỏnh giỏ xấp xỉ cường độ biến dạng theo hỡnh dạng hỡnh học của nhấp nhụ. Vỡ thế cú thể thấy cho đến nay khụng cú một lý thuyết mũn do mỏi hoàn thiện nào tồn tại, mặc dự đõy là cơ chế mũn dường như đỏng tin cậy hơn cơ chế của lý thuyết mũn do dớnh.