Файл: Марочкин, В. Н. Прочность фрикционного контакта учеб. пособие по расчету узлов трения.pdf

6.Роль покрытий и наплавок в вопросах повышения из­ носостойкости поверхностей трения.

7.Типы материалов и правила их подбора в узлах трения.

8.Общая характеристика смазочных материалов.

9.Выбор смазки в узлах деталей машин.

10.Общие требования к конструкциям системы смазки.

ВОПРОСЫ ПО КУРСУ

1. Предмет и задачи трибоники. Какие проблемы выдви­ нуты в трибонике в связи с техническим прогрессом?

2.Какие вы знаете теории трения и в чем их сущность?

3.Каким требованиям должна отвечать современная тео­ рия трения?

4.Какова роль геометрии и структуры поверхности твер­ дого тела в формировании и разрушении фрикционного кон­ такта?

5.Как зарождаются дефекты в поверхностном слое и ка­ кую роль они играют в проблеме трения и изнашивания твер­

дых тел9

6.В чем сущность контактной задачи трения?

7.В чем заключаются основные принципы расчета фрик­ ционного контакта?

8.Что называется функцией связи и от каких параметров она зависит?

9.Сформулируйте тепловую задачу трения и какую функ­ цию выполняют теплофизические параметры?

10. Какова роль дислокаций, в процессе преобразования контакта при трении?

11.Приведите характеристику видов износа поверхностей t трения.

12.Какие существуют основные принципы выбора мате­

риалов для узлов трения?

13.Какое влияние оказывают температура, скорость, дав­ ление, вакуум, среда, облучение и другие факторы на процесс трения и изнашивания твердых тел?

14.Какие существуют основные факторы, повышающие работоспособность узлов трения?

15.Какое значение оказывают обработка поверхностей, облицовка, покрытия, наплавки на процесс трения? Приведи­ те примеры.

16.Какую роль играет смазка поверхностей при трении?

Виды смазок?

127

П Р И Л О Ж Е Н И Е I

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ СМАЗКИ ПРИ ТРЕНИИ

Тонкий слой смазки обладает двумя характерными особен­ ностями: 1 ) малой податливостью, что вызывает большое со­ противление действию нормальной нагрузки и 2 ) легкой под­ вижностью, обеспечивающей низкое сопротивление при отно­ сительном скольжении. Эти качества смазки смягчают харак­ тер взаимодействия между сопряженными телами и способ­ ствуют тому, что процесс трения протекает на границе раз­ дела поверхностей и не захватывает глубинных слоев мате­ риалов.

Рис. 26

Рассмотрим механизм смазочного действия при трении на осесимметричной относительно оси («стержневой») модели

(рис. 26).

Предположим, что на внешней поверхности контакта, иг­ рающей роль «наковальни А», нанесен слой смазки толща-

ной Іг и вязкости 11 . Этот слой при трешш подвергается пери­ одическим механическим воздействиям со стороны «молота В» размером 2г.

На основании сделанных замечаний смазку можно рас­ сматривать, как вязкую несжимаемую жидкость. Движение такой жидкости описывается уравнением Стокса.

В первом приближении можно предположить, что движе­ ние жидкости при «ударе» происходит в изотермических ус­ ловиях. Тогда плотность р и вязкость г) могут быть принятыми постоянными. В действительности в условиях термомеханиче­ ских воздействий на контакте вязкость смазки является пере­ менной и зависит от приложенного давления *.

Пусть проекция скорости потока на ось х является функ­ цией координаты у, т. е. Ѵх=и(у). Предположим, что движе­ ние потока смазки непрерывно, т. е. не зависит от координа­

ты X и^-ро (условие стабилизированного движения). Пред­

положим также, что давление может изменяться только вдоль оси X и в каждом сечении, перпендикулярном оси х, постоян­ но.

Тогда, пренебрегая массовыми силами и инерционнььм слагаемым, из уравнения п. 1 получим преобразованное урав­ нение Стокса для исследования

* Можно считать, что коэффициент вязкости определяется зависимо­ стью т|= тДО) ехр (p/а) где р — давление на контакте, а — параметр, зави­ сящий от сорта смазмі;а0 для минеральных масел 500, для растительных

н животных — 1000, По — коэффициент вязкости при атмосферных давле­ ниях. При р — ІО3 âaH/cM!, а = ІО3 — -, коэффициент -q изменяется

до трех раз.

130

Для определем.ия постоянных интегрирования примем следу­ ющие граничные условия. При у = ± и = 0, что соответ­ ствует условию прилипания смазки на границе и отсутствию

Учитывая значения постоянных интегрирования, можно . скорость смещения в смазочном слое выразить функциональ­ ной зависимостью

С другой стороны, из закона сохранения массы также можно получить значение средней скорости потока. Пусть до взаимодействия расстояние между поверхностями определя­ лось толщиной смазочного слоя h0, а после взаимодействия— толщиной h. Соответственно примем, что в результате взаи­ модействия смазочный слой получил приращение в направ­ лении скольжения 2а.

Тогда элементы одного и того же объема смазки на по­ верхности до и после взаимодействуя соответственно можно определить из соотношений

ш 0 = - Л ' 2 /70 и м = к ( л - -\ - cif h.

Предполагая, что за время взаимодействия плотность сма­ зочного слоя не изменяется, получаем

x-h0 = (х -f я ) 2 //

Отсюда

л-(//0 — A ) = 2 f l ( l f ^ j h .

Вполученном соотношении приращение «а» по сравнению

сразмером элемента контакта 2х составляет ничтожно ма­ лую величину. Учитывая это, можно записать, что

x(h0— h) — 2ah.

Разделим обе части в последнем соотношении на время взаимодействия t. Тогда можно принять, что о= ^ —^пред­ ставляет некоторую среднюю скорость «-удара» при взаимо­ действии, а ис—у — среднюю скорость смещения в смазоч­

ном слое. Имеем

Приравняем значения средних скоростей смещений соглас­ но выражениям (*) и (**) в смазочном слое. Получим:

Максимальное значение давления в смазочном слое имеет место на оси симметрии контакта. Принимая ,ѵ = 0, получим

132