ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сведения по теории трения и изнашивания АПМ из "Полимеры в узлах трения машин и приборов " Свойства различных марок ЭНП приведены в табл. 1.23. [c.61] Молекулярно-кинетическая теория учитывает цепное строение макромолекул полимеров, их гибкость и свободное тепловое движение. Концы макромолекулярной цепи находятся в контакте с поверхностью металла, и под действием теплового движения цепь через некоторый промежуток времени перемещается в новое положение. При наличии внешней тангенциальной силы это перемещение преимущественно происходит в направлении действия этой силы. Уравнения, приведенные в работе [8], описывают поведение тел, обладающих адгезионным взаимодействием, но только при условии, что прочность этого взаимодействия существенно меньше прочности самой цепи, т. е. при легких режимах работы. [c.61] Полимерные материалы отличаются малым отношением модуля упругости к пределу текучести и, следовательно, значительной деформацией. Поэтому для полимеров следует предполагать упругопластический характер деформирования, а пластическая деформация на поверхности должна начинаться при относительных напряжениях, существенно меньших, чем деформация металлов. [c.61] Полимерные материалы являются телами, деформации которых в значительной мере зависят от времени и скорости изменения нагрузки. Следовательно, площадь контакта (см. часть II гл. 2), сближение, распределение напряжений в зоне контакта будут зависеть от временных параметров. В процессе деформации коэффициент Пуассона стремится к 0,5, поэтому предположение о несжимаемости материала допустимо при расчете фактической площади контакта. Обычно подшипниковые узлы до начала движения длительное время находятся в нагруженном состоянии. Поэтому вследствие вязкоупругой природы полимера увеличивается площадь силового контакта при постепенном уменьшении толщины пленок. При решении линейной вязкоупругой контактной задачи [I] было показано, что площадь контакта отдельной сферической неровности можно рассчитывать по формуле Герца. [c.61] Вследствие механохнмических процессов, протекающих при трении, меняется природа поверхностных слоев тел. В контакте образуется третье тело , свойства которого определяются режимами трения [19]. Два контактирующих тела по существу являются исходными продуктами, формирующими третье тело . [c.62] Взаимное пластифицирующее и диспергирующее действие поверхностей металла и полимера наблюдалось при работе по стали фторопласта, полиамида 6 и других полимеров. Механизм этого воздействия состоит в следующем. Молекулярные цепи полимера подвергаются механическому разрушению, в результате чего образуются свободные радикалы. Радикалы адсорбируются на поверхности металла, которая также активирована, поскольку освобождена от различного рода пленок и находится в деформированном состоянии. [c.63] Согласно молекулярно-механической теории трения [20], сила трения, или сопротивление относительному перемещению, полимерного материала по стали под нагрузкой определяется усилием, необходимым для деформации поверхностного слоя полимера неровностями стальной поверхности (механическая составляющая силы трения), и силой, требуемой для преодоления сопротивления срезу связей, возникающих вследствие адгезионного взаимодействия трущихся поверхностей (молекулярная, адгезионная составляющая силы трения). В этом состоит суть двойственности теории трения. Коэффициент трения определяется как отношение силы трения F к нормальной нагрузке N. [c.63] В случае множественного контакта зависимость коэффициента трения от условий эксплуатации и механических свойств контактирующих поверхностей значительно усложняется. Различие в получаемых результатах можно прежде всего объяснить различными схемами нагружения и условиями испытаний, применяемыми разными авторами. [c.64] В табл. 1.24 приведены зависимости, полученные при исследовании коэффициента трения различных полимерных материалов по стали. [c.64] В табл. 1.25 приведены зависимости коэффициента / от скорости скольжения. На эту зависимость влияют многие факторы, связанные с состоянием поверхности скольжения, что объясняет резкое отличие в получаемых результатах. Анализ данных показывает, что общей закономерности, характеризующей зависимость коэффициента трения пластмасс от скорости, пока не установлено. [c.64] Экспериментально установлено [11, 20, 26], что после приработки на поверхностях трения устанавливается равновесная шероховатость. Доли механической и адгезионной составляющих в суммарном коэффициенте трения зависят от нагрузки, шероховатости поверхности, механических свойств материалов пары трения, а также от условий контактирования. Установлено, что ПТФЭ обладает наименьшей адгезионной способностью, в то время как адгезионная способность полиамидов довольно высока. Добавление графита или других твердых смазочных материалов способствует снижению значения адгезионной составляющей. [c.65] Фрикционное взаимодействие сопровождается изнашиванием, т. е. поверхностным разрушением материалов. Механизмы изнашивания АПМ по стали целесообразно условно объединить в следующие основные группы усталостного и абразивного изнашивания. [c.65] Согласно молекулярно-механической теории трения твердых тел минимальное усталостное изнашивание реализуется при упругом характере контакта. Интенсивность усталостного изнашивания при пластическом деформировании микронеровностей на несколько порядков выше. Такое соотношение сохраняется и для полимеров. [c.65] Усталостное и абразивное изнашивания, как правило, сопровождаются адгезионным изнашиванием [66]. В этих случаях в локальных зонах фактического контакта происходит интенсивное молекулярное (адгезионное) взаимодействие, силы которого превосходят прочность связи между отдельными элементами надмолекулярных образований или полимерных молекул, находящихся в напряженно-деформированном состоянии. Происходит поверхностное разрушение материалов, продукты которых образуют более или менее устойчивые участки пленки ( третье тело ), последние в результате дальнейшего фрикционного воздействия диспергируются. Этот процесс может многократно повторяться. Описанный механизм фрикционного переноса способствует уменьшению интенсивности изнашивания полимеров, имеющих пластический характер деформирования. Жесткие аморфные полимеры плохо образуют слои переноса и в условиях трения без смазки интенсивно изнашиваются. [c.65] В работе [38] приведены формулы для оценки интенсивности изнашивания материалов в зависимости от их поверхностных и усталостных свойств и параметров шероховатости. Основные положения теории усталостного изнашивания применительно к полимерным материалам нашли экспериментальное подтверждение [23]. [c.65] Примечание. В скобках указаны группы материалов по табл. 1.1. [c.66] Существует связь также между параметрами изнашивания и физико-механическими характеристиками полимерных материалов. Скорость абразивного изнашивания зависит от твердости и относительного удлинения. Для других видов изнашивания связь с физикомеханическими свойствами менее характерна. Изнашивание определяется прежде всего свойствами поверхностных слоев взаимодействующих материалов. [c.66] Влияние усталостного и абразивного изнашивания при трении различных полимерных материалов показано на рис. 1.24 [49]. На отметке 100% по оси ординат условно находится точка полностью абразивного изнашивания, а на отметке О — точка полностью усталостного изнашивания. На оси абсцисс изображено изменение модуля упругости, а на оси ординат — виды изнашивания (ВИ, %). В направлении, указанном стрелкой, осуществляется увеличение модуля упругости материала. Зона I характерна для эластомеров, имеющих весьма малый модуль упругости и значительный процент усталостного изнашивания при трении. Зона II характерна для термопластов, которые могут одновременно подвергаться и усталостному, и абразивному изнашиванию. Зона III характерна для армированных термореактивных пластмасс, модуль упругости которых достаточно велик и роль абразивного изнашивания при трении особенно значительна. [c.66] Чем выше твердость Н материала и относительное удлинение б при разрыве, тем выше износостойкость. [c.67] Вернуться к основной статье