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

При умеренных скоростях протекания процесса трения до 1-flO м/сек. время жизнедеятельности фрикционной связи со­ ставляет примерно 0,001—0,0001 сек.

Вычисления, проведенные по формулам (4.28) и (4.29), показывают повышение температуры у поверхности контакта после тепловой вспышки,

Для точечного источника на стальных поверхностях это повышение составляет неоколько десятков или сотен граду­ сов, а для линейного источника на порядок ниже. Для по­ верхностей из цветных металлов повышение поверхностной температуры па полтора порядка ниже, чем для стальных. Объясняется это значительными коэффициентами теплопро­ водности и температуропроводности у цветных металлов.

За время «отдыха» контакта от нагрузки (более 0,01 сек.) температура у поверхности как при точечном, так и при ли­ нейном источниках уменьшается и составляет всего несколь­ ко десятков долей градуса.

Такое последовательное повышение температуры на кон­ такте приводит к нагреванию узла трения и изменению физи­ ко-механических свойств материалов в поверхностной зоне.

Для определения глубины тепловой зоны контакта при­ мем, что у ее границы повышение температуры от тепловой вспышки составляет не более 0,Г.

Тогда из формул (4.23) и (4.25) соответственно можно найти глубину тепловой зоны контакта. Эта глубина состав­ ляет для медного и точечного источника тепла 1,5 мм, а для линейного источника тепла — 1 мм. Соответственно для стального и точечного источника тепла — 0,4 Мм.

Полученные значения глубины тепловой зоны контакта соизмеримы со значениями,., которые подсчитываются по фор­ мулам (4.30), (4,31)

зоны контакта примерно на порядок больше глубины дефор­ мированной зоны, которая по величине соизмерима диамет­ ру или-ширине пятна касания, т. е. 0,1 мм.

В заключение следуёт отметить, что при учете распределе­ ния тепловых потоков на контактах между трущимися тела­ ми измерение параметров свойств материалов является бо­ лее слабым.

4:4; Преобразование геометрии контакта

Общие замечания

Наличие шероховатости не позволяет двум поверхностям соприкасаться по всей номинальной площади. Действительная площадь касания поверхностей всегда меньше номинальной площади и составляет, как правило, доли процента от номи­ нальной.

Рассмотрим подробнее механизм образования действи­ тельной площади касания при контактировании поверхно­ стей. Будем считать одну поверхность гладкой и абсолютно твердой — «плитой».

На рис. 14 представлены три профилограммы одного и то­ го же участка некоторой металлической поверхности. На пер­ вой профилограмме представлена исходная поверхность, на второй ■— поверхность после ее сжатия плитой, на третьей — поверхность после сжатия и сдвига плиты. Из рис. 14 видно, что при сжатии и сдвиге (под нагрузкой) деформируемая по­ верхность как бы выглаживается, а выступы приобретают асимметричный характер.

Увеличение площади касания поверхностей происходит по

50

I

Двум причинам: за счет поступления в контакт новых высту­ пов и за счет растекания материала на поверхности контакта.

Действительно., при сжатии поверхности количество высту­ пов, участвующих в контакте, увеличивается за счет более мелких по высоте неровностей. При дальнейшем сжатии по­ верхности про,исходит объединение контактирующих неров­ ностей в более крупные выступы. В результате общее число контактирующих выступов может даже и уменьшаться, но площадь касания поверхностей при этом всегда увеличивает-

Оценка размеров пятен касания поверхностей

Используя условия перехода упругого контакта в пласти­ ческий, можно произвести оценку размеров пятен касания со­ пряженных поверхностей. Учитывая, что радиусы пятен ка­ сания и сферической вершины выступа могут быть связаны зависимостью

г = ( 2 у

из критериев (3.7 и 3.8) можно определить размеры пятен ка­ сания. Имеем

где d — диаметрпятенкасания, а и Н—соответственно, сред­ нее напряжение на контакте и твердость материала.

При наличии твердой смазочной пленки толщиной ö диа­

ния при использовании различных критериев.

Изменения геометрических параметров для отдельных вы­ ступов при сжатии поверхности и сдвиге плиты иллюстрируют­ ся таблицами 15—17. Эти таблицы получены в результате обработки профилограмм, представленных на рис. 14.

Т а б л и ц а 14

Значения диаметров пятен касания (в м к м )

Геометрические параметры неровностей исходной поверхности

Т а б л и ц а 16

Геометрические параметры неровностей после нагружения

52;

Т а б л и ц а 17

Геометрические параметры неровностей после сдвига плиты

Из приведенных таблиц видно, что средний угол при вер­ шине выступа (в результате контактирования поверхностей) увеличивается.

Так, если для исходной поверхности этот угол составляет около 128°, то для профиля поверхности при нагружении в 300 дан он равен 139°, а для профиля поверхности при сдвиге и нагружении — 14Г.

При контактировании поверхностей увеличивается оред-

53