Основы системного подхода к повышению износостойкости деталей автомобиля Мерседес

Износостойкость определяется режимом эксплуатации, макро- и микрогеометрическими параметрами поверхности, химическим составом и структурой, физико-механическими и фрикционно-усталостными характеристиками поверхностного слоя детали, неразрывно связанными друг с другом. Режим работы автомобиля Мерседес (узла) влияет на геометрические параметры детали, химический состав, структуру и физико-механические характеристики поверхности. Неустановившийся режим работы, реверс, вибрации приводят к смятию поверхностных неровностей, трансформации исходного рельефа, фактической поверхности касания, выражающихся в ее приработке. Внешние воздействия вызывают изменение фазового состава, повреждение поверхности абразивными частицами, деструкцию смазки, образование вторичных структур, перестройку дислокационной структуры кристаллов и т. д. Кроме того, наблюдается изменение физико-механических характеристик, происходит наклеп, деформационная анизатропия, возможно проявление эффекта Ребиндера. В свою очередь, геометрические параметры детали, химический состав, структура поверхности и т. д. способны вызвать схватывание, задиры трущихся поверхностей и другие изменения, влияющие на режим работы узла трения. Физико-механические свойства материала тоже влияют на геометрические параметры поверхности.

Макро- и микрогеометрические параметры поверхности детали, влияющие на износостойкость, включают в себя характеристики формы, макроотклонения от задаваемой конструктором геометрии детали, параметры шероховатости и волнистости, определяемые в соответствии с существующими нормативными актами. Химический состав и структура поверхности характеризуются в данном случае фазовым составом, типом, характером и дефектами кристаллической решетки, размерами зерен и другими показателями. Под физико-механическими и фрикционно-усталостными свойствами поверхности подразумеваются: микро- и макротвердость, предел прочности, текучести, модуль упругости, коэффициент Пуассона, трения, а также адгезионные и фрикционно-усталостные характеристики, определяемые для каждого конкретного материала в результате лабораторных испытаний.

Рис.1. Факторы, влияющие на износостойкость деталей автомобиля

Режим эксплуатации быстроизнашивающейся детали или узла зависит от нагрузок, воздействия окружающей среды и условий обслуживания, которые в свою очередь определяются значением и продолжительностью приложения нагрузок и скоростей, конструктивным оформлением системы трения, наличием реверсивности движения, вибраций, смазки, запыленности, периодичности и качества технического обслуживания и т. д. (рис. 1).

Штриховой, сплошной и штрихпунктирной линиями на рисунке 1 обозначены возможные пути воздействия на износостойкость посредством соответствующих конструктивных, технологических или эксплуатационных мероприятий. Для выбора оптимального метода увеличения долговечности быстроизнашивающейся детали целесообразно установить связи между параметрами, перечисленными на рисунке 1, вначале качественно, затем определить их количественную оценку, связать с пробегом автомобилля Мерседес и по возможности установить, какую долю в повышении износостойкости данного изделия вносит изменение той или иной характеристики. Оптимальным конструкторско-технологическим решением повышения износостойкости следует считать метод, обеспечивающий минимальное значение суммарных удельных затрат на производство и эксплуатацию автомобиля до его списания.

Поскольку предлагаемый системный подход действеннее при описании конкретных объектов, рассмотрим условия работы и причины преждевременного выхода из строя быстроизнашивающихся деталей карданной передачи, ведущих мостов, передних осей и рулевого управления, подвески и рамы (т. е.шасси) автомобиля Мерседес с следующих статьях.