ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характеристика условий изнашивания деталей машин и инструмента при ударе из "Изнашивание при ударе " Под ударом понимают совокупность явлений, возникающих при столкновении тел и сопровождающихся полным или частичным переходом кинетической энергии в энергию их деформации. [c.7] Изучать удар начали со времен Леонардо да Винчи этим занимались Галлилей, Гюйгенс, Декарт, Марион, Лейбниц. Они рассматривали процесс динамического взаимодействия двух тел как мгновенный и оценивали лишь конечный результат удара — изменение скоростей тел. Декарт ввел понятие количества движения, Ньютон сформулировал основные законы механики, рассмотрел упругий и неупругий удар, ввел понятие коэффициента восстановления энергии при ударе. Развитие классической теории удара происходило параллельно с развитием механики сплошных сред. [c.7] Герцем в рамках теории упругости решена фундаментальная контактная задача статики. Приняв допущение, что зависимость между местным упругим перемещением и контактным усилием при ударе имеет такой же вид, как в статике, пренебрегая силами инерции и считая тела абсолютно твердыми, он впервые раскрыл закономерности упругого удара. В противоположность классической теории теория Герца основана на предположении доминирующего значения локальных эффектов, возникающих в зоне касания соударяющихся тел. Однако она применима лишь, когда продолжительность удара значительно превышает время прохождения упругих волн в прямом и обратном направлениях через соударяющиеся тела. [c.7] Волновая теория удара начала развиваться благодаря работам Бусинеску и Сен-Венана. Ими впервые была рассмотрена теоретическая задача о поперечном ударе двух твердых тел в предположении, что, полный период удара определяется временем, необходимым для прохождения через тело и обратного возвращения волны упругого сжатия. В предположении, что после удара груз движется вместе с балкой, с помощью метода Фурье было найдено решение в форме разложения динамического прогиба балки в ряд по фундаментальным функциям. Допущение, принятое в работе о совместном движении груза и балки после удара, не соответствует истине, так как скорость балки с момента соударения и до получения балкой наибольшего прогиба монотонно убывает до нуля, а скорость груза после удара монотонно возрастает. Кроме того, теория Сен-Венана и Бусинеску не учитывает местных пластических эффектов. [c.8] Тимошенко объединил некоторые положения теории Сен-Венана с теорией Герца. Он учел, что при падении тяжелого тела на середину балки, свободно лежащей на опорах, в результате удара в ней возникают поперечные колебания, а в падающем теле — местные деформации. Местное сжатие он определил по теории Герца, а динамический прогиб балки — по выведенным им зависимостям. [c.8] Метод Кокса не учитывает контактные упругопластические деформации. [c.9] Формулой (2) можно пользоваться лишь в тех случаях, когда до достижения прогибом значения Уд не наступает второго. соударения между грузом и балкой. [c.9] Полученные решения обобщены на случай соударения нескольких тел. К сожалению, они пригодны только для упругого удара. [c.9] При р 3. .. 5 для расчета применяют формулы классической механики, при р 3. .. 5 — формулы волновой теории. [c.10] Кильчевский [24], применив преобразование Лапласа, получил приближенные выражения для закона изменения контактной силы во времени Р (t) при ударе и оценил условия, при которых применима статическая зависимость силы от перемещения с учетом собственных колебаний соударяющихся тел. Для определения контактных деформаций он применил теорию Герца, а для решения задачи о колебании соударяющихся тел — теорию Тимошенко. Методом последовательных приближений он рассмотрел единичный удар и повторное соударение при поперечных ударах шара по балке. Справедливо обосновав положение, что на первом этапе (до достижения максимальной контактной силы) основное влияние на процесс удара оказывают местные деформации сжатия, а на втором (при упругом восстановлении) — колебания балки и шара, Н. А. Кильчевский предложил расчетные формулы для вычисления наибольшей силы взаимодействия между шаром и балкой, а также продолжительности контакта. Полученные громоздкие зависимости им упрощены и распространены на широкую группу контактных задач. В работе [24] при применении интегрального преобразования проведена аналогия между зависимостью контактной деформации и силой удара (предложенной Герцем) в пространстве изображений и оригиналом, т. е. [c.10] Рассмотренные теории распространяются только на упругие деформации в контакте. Однако причина преждевременного выхода из строя деталей машин, приборов и инструментов — многократная упругопластическая деформация контактируемых поверхностей в результате внедрения в них закрепленных или свободных абразивных частиц при ударе. В начальный момент удара в контакт с изнашиваемой поверхностью вступают наиболее крупные абразивные зерна. Абразивные зерна, твердость которых выше твердости металла, внедряются в поверхность, вызывая вначале упругую, а затем локальную пластическую деформацию. На поверхности й на некоторой глубине от нее возникают напряжения, во много раз превосходящие предел текучести материала. Внедрение абразивного зерна при ударе в пластичную поверхность происходит плавно, а в хрупкую — скачкообразно. ,. [c.11] Многократная упругопластическая деформация, сопровождающая внедрение зерен, вызывает в зоне контакта с абразивом отрыв частиц металла с поверхности изнашивания или хрупкое выкрашйвание изнашиваемой поверхности. [c.11] Таким образом, если в процессе нагружения а 0т, то ы — i если 01 ат, то и = щ- -и2. [c.12] В работе [5] использована зависимость местного смятия от контактного усилия, полученная в результате двукратного интегрирования экспериментальной кривой ускорения при ударе. Рассмотрены различные случаи удара внедрение одного жесткого тела в другое, проникание и др. В результате подстановки в правую часть основного уравнения удара контактной силы Р (и), определенной экспериментально, и условного разделения процесса удара на два этапа (активный и пассивный) получены расчетные формулы для определения изменения силы во времени, а также длительности переднего фронта ударного импульса для обоих участков силовой характеристики. Во все полученные формулы входит кинетическая энергия, и все они объединены в полуэм-пирическую теорию упругопластического удара. [c.12] Напряженно-деформированное состояние соударяющихся тел исследовать аналитически полуэмпирическим методом нельзя. Очевидно, для решения системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс внедрения одного тела в другое, необходимо применить численный метод. Решение данной задачи применительно к внедрению абразивных частиц в рабочую поверхность инструмента с учетом трения приведено в работе [82]. [c.12] Расчетные зависимости (13) —(16) внедрения единичного зерна в упругопластичное пространство требуют дальнейшей экспериментальной проверки. [c.14] При оценке свойств металлов, связанных с изменением скорости деформации при ударе, необходимо учитывать поведение металла в процессе самой деформации, а также свойства материала после деформации. [c.14] Понижение температуры при одной и той же скорости удара также приводит к увеличению предела текучести. Однако при температурах —145...—196° С и скорости деформации е = 0,05... 50 с- предел текучести материала не зависит от скорости деформации. Динамический предел усталости всегда выше статического. [c.16] При импульсных процессах необходимо учитывать ударную вязкость, по которой можно определить состояние металла и характер его разрушения. Многие закономерности влияния состава и структуры сталей на склонность к хрупкому разрушению при ударе были выявлены благодаря определению ударной вязкости [54]. На вязкость и пластичность влияют термообработка, температура процесса и скорость деформации. [c.16] Определение вязкости, основанное на обработке экспериментальных зависимостей сопротивления деформированию. от скорости деформации, полученных при испытании образцов на растяжение-сжатие, дает возможность изучить зависимость вязкости от состояния материала и скорости деформирования. [c.16] Вернуться к основной статье