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

пий радиус заюругления вершин неровностей. Этот радиус со­ ответственно равнялся 35, 65,-210 микрон.

Увеличение радиуса закругления вершин неровностей при сдвиге объясняется выглаживанием поверхностей и является характерной особенностью процесса прения.

Рассмотрение таблиц 15—17 показывает, что крутизна подъема и спуска отдельных выступов в направлении" относи­ тельного скольжения поверхностей различна. Как правило, угол подъема отдельного выступа меньше угла спуска.

Асимметрия выступов — пологий подъем и крутой спуск — дает возможность определять по виду поверхности направле­ ние ее обработки и направление процесса трения.

Врассмотренном примере разность углов подъемов для исходной поверхности (полученной механической обработкой) составляет 7°, а для приработанных поверхностей 2—4°.

Всвязи с исследованием процесса контактирования по­ верхностей представляет интерес рассмотреть механизм обра­ зования единичного контакта.

Здесь можно выделить два случая: 1) преобразование кон­ такта при действии только нормальной нагрузки и 2) преоб­ разование контакта, вызванное действиями как нормальной, так и касательной нагрузок.

Эксперимент № 1 позволял раскрыть механизм преобразо­ вания единичного контакта под действием нормальной на­ грузки.

Из свинца был изготовлен усеченный конус с большой пло­ щадью нижнего основания. Это позволило при сжатии мень­ шего верхнего основания конуса стальной плитой избежать деформации нижнего основания. В подобных условиях де­ формирование конуса локализовывалось только в верхней его части.

Нагрузка при проведении эксперимента менялась ступен­ чато — от 270 до 2970 дай с интервалом в 270 дан.

Результаты исследования, представленные на рис. 15 и в таблице 18, показывают, что с ростом нагрузки площадь еди­ ничного контакта растет по сложному закону.

На первой стадии (до пятой фигуры) рост площади кон­ такта происходит менее интенсивно, чем па второй стадии. Это. объясняется, как видно из рис. 15, неизбежным растека­ ниемматериала на поверхности контакта и образованием «обратных конусов» при вершине.

Образование «обратных конусов» па поверхности контак­

54

Рис. 17

56

На рис,- 18 представлены кривые 1 и 2: они характеризу­ ют соответственно изменение площадей контакта единичной модели при действии одной нормальной (эксперимент № 1) и действии комбинированной — нормальной и касательной (эксперимент № 3) нагрузок.

первом случае (действие одной нормальной нагрузки). При больших нагрузках наблюдается обратная картина.

В результате кривые 1 и 2 пересекаются.

Объясняется этот результат тем, что при действии комби­ нированной нагрузки наблюдается сдвиг верхней части моде­ ли с увеличением угла конусности (соответственным замедле­ нием роста площади контакта).

С ростом нагрузки и преобразованием контакта происхо­ дит изменение и характерных размеров овально-эллинтиче-

57-

ской площадки контакта. Результаты исследований обнару­ живают, что начальная быстрая трансформация пятен каса­ ния убывает при дальнейших нагружениях контакта. Это можно объяснить заметным упрочнением материала. На по- , следнем этапе эксперимента в связи с появлением признаков поверхностного течения материала вновь наблюдается уско­ рение трансформации контакта (при усиленных нагружени­ ях).

Анализ полученных результатов обнаружил, что измене­ ния размеров пятен касания по направлению скольжения в 1,5 и более раз превосходят изменения размеров в попереч­ ных направлениях. А площадь пятна касания увеличивается на отдельных этапах нагружения до 20%. Полученные иссле­ дования по преобразованию геометрии контакта позволили получить параметр а, характеризующий роль адгезии на фор­ мирование площадей касания поверхностей. Из известного соотношения [3]

ДД2 — 1

где АА —• приращение площади касания при дополнитель­ ном воздействии касательной нагрузки. Расчеты показали, что а изменяется в пределах от 8,5 до 25. Низкие значения параметра при малых нагрузках объясняются тем, что в этих условиях рост площади в основном происходит за счет вступ­ ления новых выступов во взаимодействие. С увеличением на­ грузки рост числа пятен касания замедляется и увеличение площади контакта происходит за счет растекания материала. Это и приводит к росту параметра а до теоретических зна­ чений.

Из анализа экспериментальных данных (табл. 18, рис. 17) следует, что принарушении фрикционной связи происходит преобразование геометрических параметров контакта: круг­ лая площадка контакта трансформируется и приобретает овально-эллиптическое очертание, а размеры площади каса­ ния увеличиваются.

Пусть величина площади и размеры площадки контакта до и после нарушения фрикционной связи соответственно име­ ют значения: A(r), a(r), L(r); А(р), а(р), L(p).

(Здесь индексы г и р соответственно означают реальные (истинные) размеры исходного контакта фрикционной овязи и рабочие размеры контакта, приобретаемые после нагруже­ ния связи).

Найдем значение параметра

В отдельных случаях контактирования величины х могут принимать значения более 2 и менее 1,5. В первом случае про­ исходит уменьшение поперечных размеров контакта за счет растекания материала в направлении скольжения и ос<П- Тог­ да 2<1 и х>2. Во втором случае должно происходить значи­ тельное растекание материала в направлении, перпендику­

лярном скольжению.

В таблице 19 приведены экспериментальные значения, по­ лученные на первых пяти стадиях нагружения свинцовой мо­ дели выступа стальной плитой.

59