ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические и физические характеристики фрикционного контакта из "О природе разрушения поверхности металлов при трении " Резко возросший в последнее время интерес к исследованию механизма изнашивания связан не только с необходимостью сокращения связанных с износом потерь, но и с разработкой эффективных методов прогнозирования долговечности узлов трения, обеспечением их надежной работы, особенно в экстремальных условиях и при наличии строго лимитированных зазоров. Важную роль в нонима-нии механизма изнашивания играют механические и физические характеристики фрикционного контакта, а также исследование изменений, происходящих на контакте в процессе трения. [c.6] Дискретность касания. Известно, что вследствие волнистости и шероховатости реальных поверхностей контакт двух тел дискретен. В соответствии с этим различают три вида площадей контакта номинальную, контурную и фактическую [6]. Знание фактической площади контакта необходимо для оценки напряжений и деформаций, а также размера источника тепловыделения при трении, т. е. тех параметров, которые определяют изменение и разрушение поверхностей трения. Определение фактической площади контакта тесно связано с изучением шероховатости поверхности, основные результаты которого изложены в [6—9]. Фактическая площадь контакта составляет около 1% от контурной (или поминальной, если отсутствует волнистость) [6, 10]. [c.6] Остаточная деформация. При трении благодаря совместному действию нормальных и касательных напряжений поверхностные слои контактирующих материалов находятся в сложном напряженном состоянии. В этих условиях пластические деформации могут достигать предельных значений и даже хрупкие тела проявляют высокую пластичность [16]. Вследствие значительных величин фактических давлений остаточные деформации могут возникать в местах реальных контактов при ничтожно малых поминальных нагрузках. [c.7] Увеличение зон остаточной деформации происходит за счет возрастания числа единичных контактов в результате повышения нормальной нагрузки. Кроме того, при приложении сдвигающей силы перераспределение напряжений от контакта к контакту обусловливает возникновение остаточных деформаций на площадках, ранее находившихся в условиях упругого контакта. По данным [17], при трении почти вся работа внешних сил (от 92 до 100%) идет на тепловыделение, связанное с деформацией. [c.7] Глубина деформированной зоны. Глубина зоны, в которой происходят изменения материала, определяется условиями трения. При упругой деформации сжатия она не превышает За, где а — полуширина площадки контакта, т. е. практически можно полагать, что глубина зоны деформации равна диаметру пятна касания, при этом максимум касательных напряжений находится на глубине 0,47 а. Для цилиндра, скользяш,его по плоскости при / = 0,3, максимальные касательные напряжения выходят на поверхность контакта [6]. [c.8] Соотношения (1.2), (1.3) получены при рассмотрении задачи о скольжении жесткого цилиндра по деформируемому полупространству. [c.8] Распределение деформа щи но глубине. Распределение деформации под поверхностью трения характеризуется двумя видами кривых с максимумом на поверхности или на некоторой глубине (рис. 1). [c.8] Однако, как показывает анализ, выполненный в работе [23], кроме поверхностной опасной зоны существует еще глубинная опасная зона (рис. 1,6), которая с увеличением силы трения выходит на поверхность. [c.9] Глубинная опасная зона была обнаружена при изучении свойств поверхностных слоев технически чистых металлов — меди и алюминия[24]. В тяжелых условиях трения при значительном тепловыделении на поверхности существенную роль начинают играть процессы отдыха, и кривая распределения микротвердости (которой автор характеризует напряженное состояние материала) по глубине имеет заметно выраженный максимум. Таким образом, характер распределения пластической деформации по глубине определяется сочетанием условий трения и физико-механических свойств контактирующих материалов. Положение максимума пластической деформации определяет место возникновения первичной трещины па поверхности или на некотором расстоянии от нее. [c.9] При небольших скоростях скольжения, когда повышением температуры на контакте можно пренебречь, большое влияние на характер распределения деформации по глубине оказывает смазка [25]. [c.9] Двойственная природа взаимодействия проявляется в молекулярном взаимодействии двух тел, приводящем к образованию между сближенными телами молекулярной связи, и механическом взаимодействии, обусловленном взаимным внедрением элементов сжатых поверхностей [6]. [c.9] Фрикционная связь может быть описана как с геометрических позиций, так и на основе механического состояния материала, находящегося в зоне фактического контакта. При геометрическом описании фрикционной связи используется моделирование шероховатостей поверхности набором сферических сегментов, располон е-ние которых по высоте диктуется принятым условием подобия натуры и модели. Сферы имеют одинаковый радиус R, равный среднему радиусу кривизны микронеровностей реальной поверхности. Геометрическая характеристика фрикционной связи, представляю щая собой отношение глубины внедрения или величины сжатия единичной неровности к ее радиусу (h/R), позволяет различать механическое состояние материала в зоне контакта. Эта характеристика в совокупности с физико-механической характеристикой фрикционной связи, которая представляет собой отношение тангенциальной прочности молекулярной связи к пределу текучести материала основы (t/ Ts), устанавливает границу меяоду внешним и внутренним трением. В первом случае нарушение фрикционной связи происходит по поверхностям раздела двух тел или по покрывающим их пленкам, при этом не затрагиваются слои основного материала. При переходе внешнего трения во внутреннее фрикционная связь оказывается прочнее, чем материал одного из тел, что приводит к разрушению основного материала на глубине. [c.10] Физико-механическая характеристика (t/ Ts) определяет два вида нарушения фрикционной связи 1) но поверхности раздела двух тел или но пленкам, покрывающим эти тела 2) по глубине основного материала (переход внешнего трения во внутреннее) [9]. [c.10] Приведенные характеристики фрикционного контакта необходимы для расчетной оценки интенсивности износа, в частности при использовании аналитических зависимостей, построенных на представлении об его усталостной природе. [c.10] Вернуться к основной статье