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

Т а б л и ц а 3

Наименьшая величина линейного износа получена при исти­ рании пластмасс по точеному диску с высотой микронеровностей, соответствующей б-му классу чистоты, при котором Rm&x не пре­ вышает 10 мкм. Как показывает таблица, для более гладкой поверхности (7-й класс чистоты) износ значительно больше, хотя, казалось бы, гладкие поверхности должны меньше повреждать материал контртела. Так как шероховатость вдоль и поперек штрихов обработки различна, то соответственно износ полимеров при продольном и поперечном перемещении образцов относи­ тельно штрихов обработки, по данным [5], может меняться в не­ сколько раз.

Результаты исследований [3] по определению оптимальной шероховатости металлического вала при трении по полимерам представлены в табл. 4. В ней приведены значения коэффициен­ та трения пар сталь — полимеры в зависимости от степени ше­ роховатости и вида технологической обработки поверхности тре­ ния стального вала. Экспериментальные данные получены при удельной нагрузке 12 /сг/сж2, скорости скольжения 0,24 ж/се/с и температуре 40—50°С (трение без смазки). Каждая серия образ-

10

цов испытывалась в течение 56 час, после чего определялось зна­ чение коэффициента трения.

Минимальный коэффициент трения для испытанных пласт­ масс соответствует шероховатости точеной поверхности, обрабо­ танной по V7—8. Для значений Rz в интервале 3--5 мкм коэф­

чистотой и направлением штрихов, что достигалось использова­ нием различных способов финишной обработки и притирки в окружном и продольном направлениях. Опыты показывают, что влияние направления скольжения на коэффициент трения весьма значительно, что объясняется различием в продольной и поперечной шероховатостях. Автор объясняет повышение коэф­ фициента трения при скольжении в направлении штрихов обра­ ботки ухудшением условий смазки.

Фиг. 7

11

Анализ влияния вида отделочной обработки на интенсивность изнашивания вкладышей из свинцовистой бронзы и баббита Б-83 показывают, что наиболее перспективным отделочным про­ цессом для этих целей является микрошлифование [108]. В ре­ зультате высокой скорости обработки, по сравнению с шлифова­ нием и другими видами, выделяемое тепло равномерно распре­ деляется по обрабатываемой поверхности и обеспечивает отсут­

ствие структурных превращений в поверхностном слое обрабатывае­ мой детали. В работах [21, 105] это положение подтверждается.

На фиг. 7 представлены экспери­ ментальные данные [108] зависимо­ сти величины износа (а) и темпера­ туры (б) на поверхности трения вкладышей от чистоты поверхно­

60 кг/см2, смазка — трансформатор­ ное масло; измерение величины из­ носа производилось в каждом слу­ чае на пути трения 28 400 м. Опти­ мальное значение параметра шеро­

ховатости поверхности # ск для баббитовых вкладышей состав­ ляло от 0,1 до 0,2 мкм, для вкладышей из свинцовистой бронзы — от 0,08 до 0,12 мкм (1 — свинцовистая бронза; 2 — баббит Б-83).

На фиг. 8 показана экспериментально полученная [26] зави­ симость величины износа металла в мг от параметра шерохова­ тости 7?а при изнашивании стальной цапфы с подшипником из свинцовистой бронзы при удельном давлении 400 кг/см2 и обиль­ ной смазке под давлением. Цапфы были обработаны суперфи­ нишированием (Я. от 0,04 до 0,1 мкм) и чистым шлифованием (Ra от 0,008 до 1,0 мкм). Из графика видно, что минимальный

больший износ, чем поверхность, обработанная чистым шлифо­ ванием. Следовательно, для данных условий изнашивания рацио­ нально применять поверхность, обработанную шлифованием.

Исследования [16] долговечности образцов и шариковых под­ шипников № 204 и 307 показали, что при одном значении пара­ метра Ra износ полированных образцов выше, чем доведенных. Хорошо известно, что различные виды технологической обработ­ ки поверхности образца обусловливают не только различное на­ правление штрихов обработки и класс чистоты поверхности, но и различное геометрическое очертание единичных микронеров­ ностей, а также их распределение по высоте. Эти характеристики также оказывают существенное влияние на величину износа.

12

В приведенных выше работах учитывались только высотные па­ раметры шероховатости поверхности исследуемых образцов, что явно 'недостаточно для характеристики процессов трения и изна­ шивания.

В работах последнего времени дана более полная оценка пара­ метров шероховатости поверхности, где учитывается форма не­ ровностей, определяемая максимальной высотой 7?тах. Кроме того, используется угол наклона образующих выступа или неров­ ности, а также распределение неровностей по высоте, определяе­ мое параметрами Ъи v степенной аппроксимации участка относи­ тельной опорной кривой профиля tl) = b&v. Под относительной опорной кривой профиля понимается графическое изображение зависимости значений относительной опорной длины профиля от уровня сечения профиля. Так, например, в работах [104, 113] и других авторов используется радиус неровностей, отношение f'/Rm&x и угол наклона элементов профиля к средней линии.

В табл. 5 [112] приведены параметры микрогеометрии различ­ но обработанных поверхностей, форма которых по-разному влия­ ет на силу трения.

Т а б л и ц а 5

В работе [113] изучалось влияние направления штрихов об­ работки, а также профиля шероховатости на коэффициент тре­ ния. Опыты показали, что шероховатость, оценивающаяся вели­ чинами Ra и Rz, не является исчерпывающим фактором, опреде­ ляющим условия трения. Большое влияние оказывают на процесс трения форма неровностей и их расположение относительно на­ правления трения.

Виброобкатывание роликами не только 'изменяет микро­ геометрию обрабатываемых поверхностей треция, но и упрочня­ ет тонкий поверхностный слой. Это упрочнение, как правило, оказывает влияние на процесс последующего изнашивания при трении. В результате упрочнения поверхностного слоя стального вала накаткой, по данным [30], износ капроновых подшипников

13