Файл: Хандельсман Ю.М. Камневые опоры.pdf

Для производства приборных камней агат поставляется в виде миндалин в соответствии с техническими условиями. По техничес­ ким условиям качество миндалин определяется зональной окрас­ кой, количеством трещин, массой, величиной наименьшего попе­ речного размера, количеством и величиной включений в теле мин­ далины, степенью прозрачности, тоном общей окраски и однород­

ностью структур.

С появлением искусственного корунда и ситалла применение агата в камневой промышленности сократилось. Из агата преи­ мущественно изготавливают камни, имеющие относительно большие геометрические размеры.

Заменители минералов. Уже давно, и особенно интенсивно в последнее время, ведутся поиски заменителей природных и искусст­ венных минералов, идущих на изготовление камней.

Минералы пытались заменить более дешевым материалом — стеклом, позволяющим существенно упростить технологию изготов­ ления камней. Несмотря на отдельные положительные результаты такой замены, стеклянные камни из-за низкой прочности и высокой хрупкости не получили распространения. Только дополнительная обработка стекла, переводящая его из аморфного состояния в кристаллическое, позволяет получить материал, не уступающий, на­ пример, свойствам агата. Такой принципиально новый материал получил название ситалла.

Ситаллы, или стеклокристаллические материалы, получают пу­ тем тонкой кристаллизации стекол из расплавов различных соста­

состав, температуру и время термической обработки, можно регу­ лировать ход процесса кристаллизации и влиять на образование той или другой кристаллической структуры. Последняя же, в свою очередь, обусловит необходимые физико-химические свойства из­ делия.

В филиале НИИЧаспрома по камневому производству были изготовлены из ситалла БЛ технические камни, которые по мно­ гим характеристикам не уступают камням из агата. Причем ситалл марки БЛ, разработанный Государственным институтом сте­ кла, н е . является по своим свойствам оптимальным материалом (табл. 3).3

3. СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ

Виды трения. По наличию относительного движения соприка­ сающихся тел различают: а) статическое трение, т. е. трение двух тел, находящихся в относительном покое, и б) динамическое тре­ ние — трение двух тел, находящихся в относительном движении.

Динамическое трение по характеру относительного движения трущихся тел подразделяют на: а) трение качения, при котором скорости тел в точках касания одинаковы по величине и направ­ лению; б) трение скольжения, при котором скорости соприкасаю­ щихся тел в точках касания различны; в) трение верчения (раз­ новидность трения скольжения), при котором точки на поверхности трения описывают в плоскости касания концентрические окружно-

-ети вокруг центра, лежащего на оси верчения; г) трение качения

с проскальзыванием — трение двух соприкасающихся тел при од­ новременном качении и скольжении.

В зависимости от наличия смазки и характера ее участия в процессе трения различают следующие его виды: чистое, сухое, полусухое, граничное, полужидкостное и жидкостное.

Чистое трение — это трение ювенильных поверхностей, т. е.

между трущимися поверхностями. Оно сопровождается скачкооб­ разным перемещением поверхностей. Пленки окислов, влага и за­

ства граничных смазочных слоев отличаются от объемных свойств жидкости, они почти не зависят от ее вязкости, а определяются природой, поверхности твердого тела и химическим составом смаз­ ки. Полярные молекулы жирных кислот и других поверхностно­ активных веществ (ПАВ), находясь на расстоянии действия моле­ кулярных сил поверхности раздела фаз, адсорбируются на твердом

является легкость тангенциального скольжения и огромное сопро­ тивление нормальному сжатию.

Жидкостное трение характеризуется тем, что трущиеся поверх­ ности разделены слоем смазочной жидкости, находящейся под давлением. Давление жидкости уравновешивает внешнюю нагрузку. При увеличении толщины слоя смазки уменьшается влияние твер­ дой поверхности на далеко отстоящие от нее молекулы масла. Неструктурированные слон смазки приобретают возможность сво­ бодно перемещаться один относительно другого, что присуще жидкостному трению. При этом виде трения сопротивление движе­ нию определяется вязкостью жидкости. Режиму жидкостного тре­ ния свойственен весьма малый коэффициент трения, малая потеря энергии при перемещении и очень большая долговечность узлов трения. Жидкостное трение не зависит от природы трущихся по­ верхностей.

Полужидкостное трение — это смешанное трение, когда одно­ временно имеет место жидкостное и граничное, либо жидкостное,

кает, когда на номинальной поверхности контактирования смазка местами граничная, а местами отсутствует.

В КО могут иметь место все рассмотренные виды трения, однако преобладающим является граничное и сухое трение. Если количество смазки ограничено, но достаточно для образования гра­ ничной пленки, то при трении на вершинах шероховатостей, где происходит контактирование тел, первичный слой быстро изнаши­ вается и трение переходит в полусухое. ”

смазки и изношенный граничный слой может восстанавливаться, то граничное трение будет устойчиво.

С увеличением количества смазки и созданием гидродинами­

Р

рактеристикой режима опоры для полужидкостного и жидкостного трения. Как уже отмечалось, для других режимов вязкостные свой­ ства смазки не имеют решающего значения.

Рис. 4. Диаграмма режимов трения в подшипнике:

1 — трение несмазанных поверх­ ностей; 2 — граничное и полу­ жидкостное трение; 3 — жидко­ стное трение

Трение скольжения. Процессы, протекающие в зоне контакта при сухом и граничном трении, в значительной мере обусловлены режимом работы трущейся пары (скорость, температура, нагруз­ ка). Для КО, преимущественно работающих при малых скоростях скольжения, можно пренебречь изменениями температуры тела в зоне контакта и реологическими свойствами поверхности.

Расчет сил трения является центральным вопросом науки о трении. До сих пор основой для расчета узлов трения служит закон Амонтона — Кулона, сформулированный под влиянием меха­ нической теории трения:

F = A + fG,

где F — сила трения;

А — постоянная величина.

Из уравнения следует, что сила трения пропорциональна нор­ мальной нагрузке G и независима от величины поверхности контак­ та и скорости сдвига. Более поздними исследованиями установлено, что закон Амонтона—Кулона является приближенным, а коэффи­ циент трения / должен рассматриваться как функция многих пе­ ременных.

Внастоящее время точно установлено, что коэффициент трения

Вравной степени зависит от трех групп факторов: 1) материала трущихся тел и характера смазки, пленок, имеющихся на поверх­

ности; 2) конструкции фрикционного сочленения, размера и геоме­

Коэффициент трения для одной и той же пары трущихся ма­ териалов изменяется в широком диапазоне; так, для пары трения сталь—рубин он изменяется от 0,03 до 0,6. В связи с этим следует

если в них не указаны условия, в которых эти коэффициенты тре­ ния получены.

Если фрикционные свойства металлов прежде всего зависят от пластической деформации области контакта, то трение камневых материалов определяется преимущественно упругой деформацией этой области [8]. Высокая твердость, хрупкость, анизотропия и малая химическая активность корунда и других минералов обу­ словливают их особые фрикционные свойства, однако влияние на коэффициент трения остальных факторов не снижается.

Например, обычно невысокое сопротивление алмаза трению на воздухе (/=0,05) объясняется не его высокой твердостью, а нали­ чием адсорбированных пленок кислорода и других постоянно при­ сутствующих на его поверхности газов. При трении алмаза в ва­ кууме схватывания не происходит, но коэффициент трения близок к 0,5. Низкий коэффициент трения корунда, граната и других ми­ нералов обусловливается также защитным действием адсорбиро­ ванных поверхностных пленок. После очистки корунда в вакууме коэффициент трения может возрасти свыше 0,6, а на воздухе он имеет величину порядка 0,2.

К особым фрикционным .свойствам кристаллических материа­ лов следует отнести анизотропию трения, которая является след­ ствием анизотропии их механических свойств. При исследовании трения алмазного ползуна, двигающегося по кристаллу алмаза в разных направлениях, было выяснено, что при движении ползуна

трения переходит через максимальное значение. С увеличением размера малых поверхностей коэффициент трения возрастает. При высоких классах чистоты со снижением класса чистоты обработки поверхности коэффициент трения уменьшается.

При граничном трении в зоне малых нагрузок с увеличением нагрузки коэффициент трения падает, а затем остается неизмен­ ным; при дальнейшем увеличении нагрузки коэффициент трения может возрастать. При повышении скорости скольжения в зоне малых скоростей возможно повышение и падение коэффициента трения. В зоне больших скоростей всегда наблюдается незначитель­ ное повышение коэффициента трения. С увеличением шероховато­ сти коэффициент трения переходит через минимальное значение.