Файл: Комбалов, В. С. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ.pdf

температуры. Экспериментальные установки снабжены измери­ тельной аппаратурой, а также устройствами для стабилизации температуры на поверхности трения.

Температура на поверхности трения измеряется термопарой типа ХК с диаметром проволок 0 = 0 ,3 мм. Диаметр головки термопары составлял 0,7 мм. Головка термопары вводилась под поверхность металлического образца, приваривалась к ней, пос­ ле чего поверхность образца шлифовалась до появления головки термопары на поверхности образца, что обеспечивало измерение температуры вблизи поверхности трения.

Измерительной аппаратурой служил потенциометрический мост типа ПСР-1-02 класс 0,5. В качестве охлаждающего аген­ та применялись либо охлажденный осушенный воздух (маши­

§ 3. Экспериментальное определение параметров to и р для приработанных поверхностей

Прочность молекулярной связи на сдвиг т0 и пьезокоэффициент упрочнения молекулярной связи р пары трения, ввиду отсут­ ствия расчетных методов, определяются экспериментально.

В лаборатории теории трения Института машиноведения К. С. Ляпиным {63, 73] проведена большая экспериментальная работа по определению величины т0 и р для некоторых чистых металлов, сплавов, полимеров при трении без смазки и с раз­ личными смазками. Значения т0 и р зависят от скорости отно­ сительного перемещения образцов, степени их очистки от все­ возможных загрязнений и адсорбированных на поверхностях пленок. На приработанных поверхностях всегда имеются плен­ ки и загрязнения, поэтому величины т0 и р необходимо опреде­ лять для реальной пары трения в условиях ее работы.

Для случая упругого контакта экспериментальное значение

Деформационная слагаемая коэффициента трения может быть рассчитана по формуле

или

%п — ■ Т 0 '\ ~ f t P f

Обычно для гладких поверхностей деформационная слагае­ мая мала по сравнению с молекулярной. Она составляет около 5—7% от суммарного коэффициента трения, так что при опреде­ лении коэффициентов т0 и р последней можно пренеб­

речь.

После приработки пары трения с заданной нагруз­ кой определяются необхо­ димые для последующего расчета величины Рг зна­ чения f, Е , р, A, v, kt. Затем для этой же приработан­ ной пары определяются зна­ чения коэффициента тре­ ния при нагрузках, меньших рабочей. Изменение нагру­ зок и замер коэффициента трения должны быть крат­ ковременными, чтобы ис­

ключить их влияние на изменение приработанной шероховато­ сти и температуры. На фиг. 28 приведен график зависимости

Фиг. 29

68

* Давление Р с во всех парах 1 рения было одинаковым — 7,7 кг{см г.

к оси координат, а коэффициент р на оси ординат при х = 0. Рассчитаем значения РГ1соответствующие выбранным нагрузкам в эксперименте по формуле (V. 11), и определим величины т0 и р уравнения у = х 0х + $ путем экстраполяции до х = 0 .

На фиг. 29 приведены графики экстраполированных значений

' § 4. Влияние нагрузки на установление равновесной шероховатости металлической поверхности

Как было показано ранее, при установившейся на поверхности трения шероховатости зависимость критерия А от нагрузки име­ ет вид степенной функции с отрицательным показателем степени,

69

меньшим единицы [формулы (IV.30)]. Это соотношение про­ верялось экспериментально (серия I). Пара трения, более мяг­ кое контртело которой характеризуется постоянными значениями [I, Е, р и т0, при одинаковых скорости и температуре среды при­ рабатывается при различных нагрузках. Во время приработки, в результате изменения шероховатости, меняется фактическое давление Рг, которое впоследствии также достигает своего уста­ новившегося значения. Таким образом, будем считать, что вели­ чины j l ,i £ , р, т0, Рг, v постоянны при установившемся режиме трения для данной пары.

Тогда можно написать:

где с — некоторая постоянная пары трения. Логарифмируя вы­ ражение (V. 12), получим

грамме, снятой с исследуемой поверхности, или рассчитывается по формуле (III.11), связывающей комплексный критерий Д с гостированной величиной Ra, которая также определяется экспе­ риментально как среднее значение из 20 измерений.

Построением графика в координатах «IgA — l g /^ о п р ед ел я ­ ется экспериментальный наклон прямой; тангенс угла наклона этой прямой к горизонтальной оси в формуле (V.13) позволяет определить степень 1/v. Используя полученное эксперименталь­ ное значение параметра v, производим расчет по формуле (IV.30) и сравниваем полученные результаты с эксперименталь­ ными.

Влияние нагрузки на установление величины шерохова­ тости Д определялось на парах трения сталь 45 — резина на ос­ нове совмещенных нитрильных каучуков СКН-18 + СКН-26. Здесь представлялось возможным исследовать влияние сравни­ тельно небольших удельных давлений (до 9 кг/см2).

Пара сталь 45 — резина СКН-18 + СКН-26. Испытания прово­ дились на модернизированной машине И-47-К-54 с коэффициен­ том взаимного перекрытия образцов /Свз=1 . Кольцевые образцы из стали 45 с твердостью HRC = 92-^95 прирабатывались по резиновым кольцевым образцам в условиях трения без смазки. Перед испытанием образцы тщательно промывались спиртом; металлические образцы протирались активированным углем с последующей протиркой спиртом.

Для отработки методики испытания сначала проводились без регулирования температуры, обусловленной выделением тепла на контакте за счет работы сил трения, в выбранном диапазоне нагрузок и при скорости скольжения, равной 1 м/сек.

70