Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

неровностей, контурной площади и параметра Ь, характеризую­ щего опорную кривую. Фактическая площадь контакта убыва­ ет с увеличением твердости материала, модуля упругости, ко­ эффициента Пуассона, максимальной высоты неровностей и параметра, характеризующего упрочнение материала. Влияние отдельных факторов на величину сближения в основном анало­ гично влиянию их на площадь касания. Отличие состоит в том, что сближение увеличивается с возрастанием высоты неровно­ стей и убывает с увеличением параметра Ь.

Краткий анализ влияния технологических факторов на фор­ мирование геометрических свойств поверхности показывает, что для оценки этих свойств ГОСТ 2789.—59 не дает достаточно полных характеристик геометрических свойств поверхности.

Разделение геометрических свойств обработанных поверх­ ностей на макро- и микронеровности в ряде случаев весьма ус­ ловно, а оценка шероховатости по средней высоте неровностей не позволяет правильно оценить эксплуатационные свойства деталей машин. Одной из важнейших задач научных исследова­ ний в области разработки и совершенствования методов формо­ образования рабочих поверхностей деталей машин является соз­

Сущность процесса формирования поверхности может быть раскрыта в результате всестороннего микроскопического и профилографического исследования в сочетании с методами изме­ рения шероховатости поверхности, микротвердости, остаточных напряжений и металлографического анализа. Ограничение ис­ следований измерения высоты неровностей, образующихся при различных условиях обработки, с построением соответствующих графиков и составлением эмпирических соотношений между размерами неровностей и отдельными технологическими факто­ рами дает частные зависимости только в пределах проведенных экспериментов. Такие исследования не определяют общих зако­ номерностей процесса формирования поверхности. В связи с этим совершенствование методов формообразования поверхно­ стных слоев и отработку оптимальных режимов изготовления деталей следует проводить с учетом эксплуатационных свойств поверхности.

Относительную т] площадь касания при упругом контакте шероховатой поверхности с твердой гладкой поверхностью на основании рассмотрения сферической модели поверхности мож­ но определить по формуле

2 ѵ ‘ 2 ѵ + 1

где ц — коэффициент Пуассона; г — радиус закругления вершин неровностей; <7к — контурное давление;

Е— модуль Юнга;

Кг— коэффициент, зависящий от ѵ.

Этот коэффициент определяется приближенным интегрирова­ нием:

Относительное сближение в этом случае будет

Изменяя методы обработки, геометрические характеристики поверхности и физико-механические свойства материала, можно получить оптимальные условия для конкретных условий эксплу­ атации.

Упругий контакт наблюдается при сжатии поверхностей не­ значительной шероховатости, повторном приложении нагрузки или при контактировании поверхностей из высокоэластичных материалов.

В случае пластического контакта относительная площадь касания определяется из выражения

Чсот у

где с — коэффициент, зависящий от формы неровностей; от — предел текучести наклепанного материала.

Ориентировочно считают, что сат= НВ. В этом случае т) =

=—— , а относительное сближение

НВ

в= р 5 _ Ѵ \

I ьнв J

Контакт можно считать близким к пластическому при кон­ тактировании малоупрочняющихся материалов или при контак­ тировании грубообработанных поверхностей для невысоких на­ грузок (когда упрочнением можно пренебречь).

При пластическом контакте с упрочнением для расчета фак­ тической площади касания можно использовать эмпирический закон Мейера с учетом закона подобия. Выражение для опре­ деления относительной площади касания в случае пластического контакта с упрочнением записывается в следующем виде:

где и — эмпирический коэффициент, характеризующий упрочне­ ние материала;

Ну — эмпирический коэффициент, характеризующий пласти­ ческую деформацию материала;

Кз — коэффициент, определяемый приближенным интегриро­ ванием.

В случае пластического контакта с упрочнением относитель­

Приведенные формулы относятся к случаю контакта шеро­ ховатой поверхности с гладкой. При контактировании двух ше­ роховатых поверхностей необходимо учитывать вероятность встречи отдельных неровностей, однако это не меняет приве­ денные выше зависимости, в этом случае формулы вместо коэф­ фициентов b и V должны содержать коэффициенты Ь' и ѵ', ха­ рактеризующие опорные кривые соответственно двух шерохова­ тых поверхностей. Эти коэффициенты рассчитываются по формулам

где индексы 1 и 2 соответствуют первой и второй поверхностям;

верхностей деталей. Поверхностные слои деталей в зависимости от метода обработки деталей по своим физико-механическим и физико-химическим свойствам резко отличаются от свойств ис­

значительных сил и деформацией металла с выделением в зоне резания большого количества тепла. Под действием нормаль­ ных и касательных напряжений изменяется расстояние между атомами в пределах упругости металла, а после превышения определенного значения касательных напряжений происходит сдвиг одной части кристалла по отношению к другой. При сохра­ нении целостности кристалла наблюдается остаточная пластиче­ ская деформация, не исчезающая после снятия внешней нагруз-