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

Из анализа следует, что в очень тонком верхнем ослаб­ ленном слое (порядка 10 микрон) предел текучести ма­ териала на сдвиг резко убывает; в нижележащей наклепанной "зоне предел текучести медленно возрастает, достигая своего максимума в среднем на глубине в 100 микрон.

Наличие неизбежной на поверхности шероховатости при­ водит к тому, что ее истинная площадь всегда больше номи­ нальной площади, ограниченной контурами тела.

Поверхности трения твердых тел обладают мелкими гео­ метрическими нееовершенствованиями на боковых пологих сторонах отдельных неровностей. На наличие геометрических несовершенств — трещин на поверхностях обращалось много внимания. О наличии трещин на поверхности можно судить и из сравнения теоретической и действительной прочности ме­ таллов. Иоффе установил, что при растворении кристалла ка­ менной соли в воде его прочность на разрыв значительно по­ нижается. Он объясняет этот эффект тем, что с растворением поверхностного слоя образуется свежая поверхность без тре­ щин.

После просушки кристалла его прочность вследствие появ­ ления новых трещин на поверхности понижается.

Несовершенства на боковых гранях неровностей вызывают­ ся и выходом на поверхность (вследствие силового воздей­ ствия) отдельных дислокаций из толщи металла. Обработка по­ лученных различными авторами материалов показывает, что в зависимости от степени деформации число дислокаций может изменяться в значительных пределах — от 1 до 100 на длине в 1 мкм.

ВОПРОСЫ

1.Какие существуют геометрические модели отдельных выступов поверхностей?

Назовите геометрические параметры моделей.

2.Приведите характеристику «точечной» и «линейной» мо­ делей отдельных выступов.

3.Как рассчитывается радиус закругления вершины от

дельного выступа?

4. Приведите общую характеристику поверхностного слоя.

30

Глава 3.

СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТА ПРИ СБЛИЖЕНИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.1. Критерий упруго-пластического взаимодействия на контакте

Реальный контакт деформируемых тел при трении может находиться в упругом и в пластическом состояниях.

Рассмотрим критерий перехода упругого контакта в плас­ тический на примерах точечкой — сфероконической и линей­ ной — призмоцилиндрической моделей отдельных выступов.

Полагаем, что при упругом взаимодействии контактиро­ вание осуществляется вершиной модели радиуса R с жестким иедеформируемым полупространством'. Действующую нагруз­ ку обозначим через Q.

Точечная модель. По теории Герца, контактное давлением деформация сферической вершины соответственно равны [4].

и деформация цилиндрической вершины соответственно рав­ ны

?T= 0,8ZrVaQ>A_ 'V : h= i,3Q.,A \х\Щ,

31

где ширина площадки контакта

Предположим, что переход упругого линейного контакта в пластический осуществляется при контактном давлении

Учитывая значения величин, приведенных в таблице 7, полу­ чим

(3,7)

где коэффициенты к (л) соответственно для стали, меди и алю­ миния равны 6, 10, 15.

В таблице 7 приведены значения критической деформации для некоторых материалов, соответствующие переходу вер­ шины (точечной или линейной) модели отдельной неровно­ сти в пластическое состояние.

Анализ результатов, приведенных в таблице 7, показывает: 1. На величину критической деформации оказывает вли

ние радиус -закругления вершины отдельной неровности.

32

2.Условия перехода неровности в пластическое состояние для линейной модели являются более легкими, чем для то­ чечной.

3.Величина критической деформации для реальных ради­ усов закругления вершин неровностей составляет десятые и сотые доли микрометра.

Вкачестве критерия перехода от упругого контакта к пластическому Гринвуд и Вильямс предлагают оценку по не­ которому коэффициенту пластичности [15].

условие перехода контакта в пластическое состояние более затруднительным. Вызвано это тем, что критерий (3.7) учи­ тывает влияние хрупких окисных пленок на условия перехода

Здесь твердость поверхностного слоя

Н= Cas,

ак, I и б — некоторые параметры (таблица 8).

Исследования геометрии поверхностей трения показали, что отношение радиуса закругления вершины отдельного выс­ тупа к максимальной высоте зависит от чистоты поверхно­ стей (таблица 9).

Учитывая формулы (3.11), для расчета относительной фак­ тической площади контакта можно рекомендовать приближенную зависимость

от твердости материала составляет приведенное фактическое давление на контакте. В таблицах 10—13 приведены некото­ рые результаты вычислений т, выполненные по формулам (3.11) и (3.12).

34