ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Напряженное состояние в материалах контактирующих Явления переноса из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " Высокие контактные сжимающие и растягивающие напряжения, концентраторы температуры, движение дислокаций, развитие внутренних и поверхностных дефектов, а также образование свежих поверхностей существенно меняют химическую активность поверхностей и связанных с этим явлений. Как показал в своих работах Г.Е. Лазарев, в узлах трения значительно возрастают скорости окисления материалов, электрохимических процессов, термодиффузионных и др. Достаточно сказать, что в 20...30 раз ускоряется коррозия металлов. Значительно возрастает эффективность адсорбционного понижения прочности металлов. Учитывая это, разрабатываются специальные методы регулирования фрикционных свойств поверхностей трения. [c.80] Механохимические процессы при трении существенно влияют на физико-химическую механику (терминология П.А. Ребиндера) трения и износа и поэтому значительно изменяют процессы взаимодействия, изменения и разрушения (триада И.В. Крагельского), которые являются сущностью внешнего трения. [c.80] Большой интерес в этом направлении представляют работы А. Жервэ по трибомута-ции поверхностных и приповерхностных слоев материалов пары трения, особенно в период приработки, что, например, крайне важно для оптимизации состава материалов в цилиндропоршневой фуппе двигателей внутреннего сгорания. [c.80] Процесс уменьшения механических напряжений а в контактной зоне (рис. 3.28) при переходе твердого тела из одного неравновесного состояния (возникшего в момент приложения внешних сил) в другое, более близкое к термодинамическому равновесию при фиксированной полной деформации в условиях, когда основную часть изменения свободной энергии контактирующих тел составляет упругая энергия, получил название релаксации напряжений [14]. Исходное состояние с деформацией е достигается наложением внешней нагрузки. Достижение исходного состояния с деформацией 8 при наложении ад возможно в двух случаях когда значение Стд настолько мало, что исходная деформация обратима, и велико, что помимо обратимых процессов в контактной зоне приводит к необратимой пластической деформации. [c.81] При соприкосновении реальных твердых тел на выступах контактной зоны реализуются как упругие, так и пластические деформации, и окончательная деформация тела достигается по истечении определенного времени, которое с определенной вероятностью можно назвать временем формирования (установления) контакта [5 - 8, 10, 14, 16, 17]. [c.81] Напряжения в зоне контакта между гладкими поверхностями двух контактирующих тел обычно рассчитывают по формулам Герца. В этом случае максимум напряжений располагается на некотором удалении от поверхности контакта. Глубина нахождения максимума напряжений во многом зависит от радиуса закругления контактирующего тела (рис. 3.29). [c.81] Явления, характеризующиеся общностью закономерностей протекающих процессов по переносу массы, количества движения и энергии, получили название явлений переноса. Явления переноса в газах изучаются с помощью кинетической теории газов, кинематического уравнения Больцмана, в металлах - с помощью кинетической энергии электронов в металле, а переноса энергии в непроводящих кристаллах - с помощью кинетического уравнения для фононов решетки. Общую фемено-логическую теорию явлений переноса, применимую к произвольной системе (газообразной, жидкой или твердой), дает термодинамика необратимых процессов. Из нее следует, что наиболее быстро при сравнимых условиях явления переноса протекают в газах, медленнее -в жидкостях и еще медленнее - в твердых телах. [c.82] Знак минус в этом уравнении указывает на направление перемещения примесных молекул в сторону уменьшения их концентрации. [c.82] Знак минус указывает на то, что сила трения направлена в сторону, обратную смещению слоев газа (жидкости). [c.82] Знак минус указывает на то, что теплота распространяется от более нагрстого к менее нагретому слою газовых молекул. [c.82] Численные значения этих величин приведены в табл. 3.3. [c.83] Причина различия в том, что в газах вязкость определяется скоростью хаотического теплового движения молекул, а в жидкостях -подвижностью молекул, во многом зависящей от действия молекулярных сил. [c.83] Молекулы жидкости вблизи поверхности испытывают притяжение со стороны других молекул внутри жидкости и вдоль поверхности. Тем самым появляются силы поверхностного натяжения и сшы, стремящиеся втянуть молекулы из поверхностного слоя внутрь жидкости. Эти силы в сочетании с хорошей подвижностью молекул стремятся придать определенному объему свободной жидкости форму сферы с минимумом поверхности. [c.83] Процессы физико-химической механики в твердых телах имеют свою специфику и значительно отличаются от аналогических процессов в жидкостях и газах. [c.84] Диффузия в твердых телах обусловлена прежде всего тепловым движением частиц. Основной вид движения частиц твердого тела -колебание около некоторого положения равновесия. Молекулы газа и примесные атомы диаметром меньше постоянной кристаллической решетки твердого тела перемещаются по междоузлиям кристаллической решетки. [c.84] При любом механизме диффузии для совершения элементарного скачка частице должна быть сообщена энергия активации, которая затрачивается или на деформацию окружающей решетки, или на энергию образования вакансии и работы на преодоление потенциального барьера между диффундирующим атомом и вакансией. В ряде случаев существенное ускоряющее влияние на диффузию оказывают различные примеси или дефекты кристаллической решетки (дислокации, мозаичная структура и т.п.). Особое значение приобретают поверхностная диффузия и диффузия по фаницам зерен в металлах, характеризуемые малой энергией активации. В случае трения реальных твердых тел это может быть вызвано появлением фадиента температур и сети сжимающих и растягивающих напряжений, возникающих непосредственно в зоне трения. [c.84] Беспорядочное движение образующих твердое тело частиц (молекул, атомов, электронов, фононов) представляет собой физическое явление, определяемое как понятие теплота. Закономерности теплового движения и его влияние на свойства тел изучаются термодинамикой и статистической физикой. Энергия теплового движения входит составной частью во внутреннюю энергию системы. [c.84] Теплота аналогично работе является одной из форм обмена энергией между взаимодействующими телами. [c.84] Количество теплоты, прошедшей через единицу площади в единицу времени при единичном фадиенте температуры, получило название коэффициента теплопроводности X материала. [c.84] Коэффициенты, характеризующие тепловые процессы, существенно зависят от температуры. Они успешно используются при решении тепловых задач трения и изнашивания. [c.84] Вернуться к основной статье