ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Осциллирующие силы из "Механика контактного взаимодействия " В случае когда начальное сжатие отсутствует, приведенные результаты сводятся к элементарному закону сухого трения если наклон сжимающей силы меньще угла трения, то проскальзывание отсутствует и, кроме того распределение усилий трения на поверхности контакта всюду пропорционально распределению нормальных контактных давлений ( 5 = ptga) если наклон силы превышает угол трения, то начинается проскальзывание и усилия трения всюду равны своим предельным значениям [д = лр). [c.257] В этом параграфе мы исследуем контактное взаимодействие тел, сжатых нормальной нагрузкой постоянной средней величины Ро и подверженных действию осциллирующей силы заданной амплитуды. Будем предполагать, что амплитуда осциллирующей силы не слищком велика, так что в процессе цикла нагружения не происходит нарущения контакта или инициирования скольжения тел. [c.257] Распределение касательных усилий показано кривой Л на рис. 7.10(а) они достигают предельных положительных значений в кольцевой зоне проскальзывания. Тангенциальные смещения одного тела относительно другого определяются соотнощением (7.42) и показаны линией О А на рис. 7.10(Ь). В точке А этой кривой Q == -ЬС. В этом положении тангенциальная сила начинает уменьшаться, что равносильно приложению отрицательного приращения С . Если бы при этом уменьщении не возникало проскальзывания, то на краю области контакта имели бы место отрицательные и неограниченные приращения касательных усилий. Следовательно, непосредственно после начала разгрузки должны возникать некоторые проскальзывания Б отрицательном направлении и касательные усилия вблизи края области контакта должны принимать значения д г)== =— хр(г). [c.257] Таким образом, зона обратного проскальзывания охватывает кольцевую зону исходного проскальзывания, а распределение касательных усилий идентично таковому в положении А, но с противоположным знаком. Параметры, соответствующие точке С, противоположны по знаку соответствующим параметрам в точке А, так что последующее реверсирование силы Q вызывает последовательность состояний, подобных разгрузке из точки А, но с обратным знаком. Кривая DA замыкает симметричную гистерезисную петлю. [c.260] В процессе повторяющихся осцилляций тангенциальной силы следует ожидать изнашивания поверхности контакта в кольцевой зоне, в которой имеет место осциллирующее проскальзывание. Результаты измерений диссипируемой при проскальзывании энергии, выполненных Гудменом и Брауном [129], хорошо согласуются с выражением (7.60). [c.260] Обратимся теперь к случаю, когда линия действия осциллирующей силы не касается поверхности контакта, а наклонена к оси Z под некоторым постоянным углом а. Если наклон силы меньше угла трения, то, как мы видели в предыдущем параграфе, начальное приложение наклонной силы F не вызывает проскальзывания ни в одной точке области контакта. Справедливость этого результата сохраняется и в случае убывания силы F, так что при циклических осцилляциях нагрузки проскальзывание не будет иметь места и, следовательно, диссипация энергии будет равна нулю. [c.260] Этот интересный результат, заключающийся в том, что осциллирующие силы, амплитуда которых весьма мала по сравнению с постоянной сжимающей нагрузкой, вызывают осциллирующее проскальзывание и диссипацию энергии, если их наклон к нормали превышает угол трения, подвергался экспериментальной проверке в работе Джонсона [187] с использованием стального шарика, контактирующего с твердой плоской поверхностью. Угол трения приблизительно был равен 29° (р, 0.56). [c.261] На рис. 7.11 приведены фотографии поверхностей, подвергнутых износу в результате действия циклически повторяющейся тангенциальной нагрузки. Результаты измерений диссипируемой за цикл энергии для различных амплитуд силы F и углов наклона а представлены на рис. 7.12. Видно, что существенные повреждения поверхности имеют место для значений а, превышающих 29°, для которых теория предсказывает наличие проскальзывания, а при приближении угла а к 90° степень износа значительно увеличивается. Этот экспериментальный результат согласуется с теоретическим положением о резком возрастании количества диссипируемой энергии при возрастании угла а. [c.261] Имеется в целом удовлетворительное согласие между измеренными количествами диссипированной энергии и предсказывае-мьши соотношением (7.62) при л = 0.56. Незначительная диссипация, обнаруженная в экспериментах при а = О, объясняется упругим гистерезисом. [c.262] Рассмотренные в этом параграфе задачи контактного взаимодействия при наличии осциллирующих нагрузок представляют интерес в связи с разнообразными инженерными приложениями. Осциллирующее проскальзывание по поверхности контакта двух тел, подверженных вибрационным воздействиям, часто в комбинации с коррозией, вызывает характерные повреждения поверхностей, называемые фреттингом. В высоконагру-женных деталях машин и конструкций наличие фреттинга может привести к преждевременному усталостному разрушению. Идеальным решением этой проблемы является исключение возможности проскальзывания. [c.263] НИИ детали следует подбирать направления воздействия осциллирующих нагрузок таким образом, чтобы они были близки к направлению общей нормали для двух контактирующих поверхностей. Во-вторых, профили контактирующих поверхностей следует проектировать так, чтобы при их контакте под нагрузкой предотвратить высокую концентрацию касательных усилий на краю области контакта. В частности, следует избегать наличия острых щелевых зазоров на краях участков контакта несогласованных поверхностей, как показано на рис. 7.13. Подобные вопросы обсуждались в работе Джонсона и О Коннора [201]. [c.264] Вернуться к основной статье