Усталостная теория износа

Основная концепция усталостной теории износа твердых тел заключается в необходимости для разрушения микрообъемов многократных фрикционных воздействий, число которых зависит от напряженного состояния материала в зоне пятна контакта [93]. [c.233]

В 50-х годах была сформулирована усталостная теория износа [10]. Вот ее основные положения [c.85]

На базе осно вных положений усталостной теории износа, при использовании в качестве модели единичной фрикционной [c.86]

Представленные в [9] результаты показывают, что усталостная теория износа хорошо описывает механизм разрушения поверхности трения и позволяет аналитически оценивать величину интенсивности износа в широком диапазоне изменения параметров. [c.87]

На основе усталостной теории износа произведен расчет кулачков, зубчатых колес, направляющих станков, автомобильных шин. [c.91]

Процесс износа по своей природе органически случаен, тем не менее во многих отношениях характеризуется определенными закономерностями. Развиваемая в последние годы так называемая усталостная теория износа твердых тел [14, 16, 27, 30, 31, 37], естественным образом увязываясь с представлением об органически случайном характере явления износа, устанавливает вполне определенные закономерные связи между износом и многими определяющими его факторами [16—19, 23—31, 38]. [c.5]

ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА ИЗНОСА. НЕКОТОРЫЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТЕОРИИ ИЗНОСА [c.132]

Использование метода радиоактивных изотопов в известной мере. может подтвердить или опровергнуть предлагаемую нами усталостную теорию износа. Если взять радиоактивный индентор, предельно однородный, касающийся по минимальной площадке (в целях повышения однородности), то мы вправе предположить, что износ такого индентора при скольжении его периодический характер. В ис-[16] был изучен износ резцов, [c.138]

Как показывают исследования 193], абразивное изнашивание имеют детали автомобилей, восстановленные металлопокрытиями. Приведенная здесь зависимость от р и у не раскрывает связи износа со свойствами материала и геометрией соприкасающихся поверхностей. Эти вопросы подробно освещаются И. В. Крагельским для сухого и граничного трения на основе усталостной теории износа [45]. [c.101]

Усталостная природа изнашивания. Последние годы все большее распространение получает усталостная (кумулятивная) теория износа, когда основная причина разрушения поверхностных слоев связывается с возникновением усталостных трещин и отделением микроскопических чешуек материала или его окислов. При этом процесс изнашивания рассматривается как кумулятивный, т. е. суммирующий действие отдельных факторов при многократном нагружении фрикционных связей, что приводит в итоге к отделению частицы износа. Как правило, наличие пленки смазки, возникновение окислов, тепловой эффект и ряд других факторов влияют на интенсивность развития усталостного процесса, не изменяя его природы. Для объяснения физической сущности явлений усталости можно использовать исследования процессов развития усталостных трещин на базе представлений о вязкости разрушения при циклическом нагружении [2041. [c.232]

В молекулярно-механической теории износ рассматривается как результат многократной деформации микронеровностей контактирующих поверхностей, приводящей к усталостному разрушению. [c.188]

Когда две поверхности находятся в условиях контакта качения, процесс износа совершенно отличается от только что описанного процесса износа при скольжении, хотя недавние исследования износа при скольжении и привели к созданию теории износа при скольжении, называемой теорией расслоения [13, в соответствии с которой механизм износа очень схож с описываемым здесь механизмом износа при качении. В результате контакта при качении возникают напряжения, причем максимальное касательное напряжение возникает в материале на небольшой глубине, немного ниже поверхности контакта (см., например, [14, стр 3891). По мере движения зоны контакта качения относительно некоторой точки касательное напряжение вблизи поверхности меняется от нуля до максимального значения, а затем опять до нуля. Таким образом, возникает поле циклических напряжений. Представленный в гл. 7—9 материал указывает, что в полезных условиях может произойти усталостное разрушение путем зарождения трещины вблизи поверхности, которая при повторном циклическом нагружении растет и в конечном счете может выйти на поверхность, в результате чего от поверхности может отколоться макрочастица и образуется язвочка износа. Такое явление, называемое усталостным разрушением поверхности, представляет собой характерный вид разрушения подшипников качения, зубчатых передач, кулачков и других деталей машин, в которых имеются контактирующие в условиях качения поверхности. Испытания, проведенные производителями подшипников, показали, что долговечность N (в циклах) приближенно определяется выражением [c.583]

При исследовании трения и износа металлов в жидких, в том числе смазочных, средах все большее внимание уделяется усталостной теории изнашивания l6,17j. В соответствии с этой теорией материал поверхностного слоя, прилегающий к контактирующим поверхностям, в процессе трения подвергается циклическим знакопеременным нагрузкам, в результате действия которых происходит накопление повреждений образование трещин и усталостное разрушение материала, получившее название контактно-фрикционной усталости. Как объемная, так и контактно-фрик-ционная усталость является результатом накопления повреждений при многократном циклическом воздействии напряжений, меньшем пределе упругости, поэтому закономерности разрушения и характер влияния жидкой среды в обоих случаях могут быть во многом идентичны. [c.10]

Усталостные характеристики. В связи с тем, что порядок металлов в ряду эрозионной стойкости качественно совпадает с расположением кривых усталости, была предложена усталостная теория ударного износа. [c.13]

Расчет фрикционных передач с катками из материалов, деформации которых хотя бы приближенно следуют закону Гука, основан на теории контактных напряжений. Этот расчет применяют для катков, изготовленных из стали, чугуна, текстолита, древесины прессованной. При этом предполагается, что различные виды разрушения рабочих поверхностей катков — усталостное выкрашивание, износ, задиры — зависят от величины напряжений в месте контакта. [c.287]

Для большинства изделий, эксплуатируемых в условиях многократных деформаций, и в частности — для шин, преобладающим [748] является усталостный вид износа, теория которого была разработана И. В. Крагельским [749, 750] и нашла дальнейшее развитие в целом ряде работ [412, 680, 751—753]. [c.293]

Связь трения и износа с неровностями поверхности. Современная молекулярно-механическая теория трения объясняет силу сухого (и граничного) трения скольжения образованием и разрушением адгезионных мостиков холодной сварки контактирующих участков шероховатой поверхности и зацеплением (и внедрением) неровностей 110, 40]. Трение обусловлено объемным деформированием материала и преодолением межмолекулярных связей, возникающих между сближенными участками трущихся поверхностей. При этом износ протекает в виде отделения частиц за счет многократного изменения напряжения и деформации на пятнах фактического контакта при внедрении неровностей истирающей поверхности в истираемую поверхность. Во многих случаях износ имеет усталостный характер растрескивания поверхностного слоя под влиянием повторных механических и термических напряжений, соединения трещин на некоторой глубине и отделения материала от изнашиваемого тела. Интенсивность изнашивания зависит от величины фактического контакта и напряженного состояния изнашиваемого тела, которые в свою очередь в сильной степени зависят от размеров и формы неровностей и, в частности, от радиусов закругления выступов. В обычных условиях истирающая поверхность является существенно более жесткой и шероховатой по сравнению с той, износ которой определяется, и ее неровности оказываются статистически стабильными при установившемся режиме трения. Таким образом, в отношении износостойкости деталей неровности их поверхностей имеют первостепенное значение. [c.46]

В настоящее время проведена широкая экспериментальная проверка расчетных соотношений (1.7) и (1.8) как на лабораторных образцах, так и па натурных деталях машин, испытанных на стендах и в условиях эксплуатации. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по интенсивности износа показало [43], что корреляция значений Д с коэффициентом пропорциональности, близким к единице, имеет место в интервале Расхождение между экспериментальной и расчетной интенсивностями износа с вероятностью 95% не превышает трех раз и лишь в отдельных случаях достигает десяти раз. Аналитическая оценка интенсивности износа, основанная на представлении об усталостном разрушении поверхностей, была применена к самым различным классам материалов резинам, резино-металлическим уплотнениям, работающим всухую, полимерам, металлам, графитам, самосмазывающимся материалам. Эта теория была распространена для расчета износа при наличии свободного абразива в контакте [52]. Интересно отметить, что понятие усталостного износа как вида разрушения, при котором материал подвергается повторному действию сил, приводящих к накоплению в нем повреждений, в настоящее время используется и для анализа процесса, который классифицируется как адгезионный износ [53]. Это свидетельствует об известной общности представления об усталостном разрушении поверхностей трения. [c.20]

В области исследования и разработки теории расчета ценных передач необходимо отметить работы по исследованию динамических нагрузок в применении к цепным передачам и конвейерам, по исследованию износостойкости и усталостной прочности. Достаточно хорошее совпадение с эксплуатационными данными дает расчет на износ по степенной зависимости между давлением в шарнире и износостойкостью, выраженной через путь трения. [c.68]

Большое количество уравнений износа, базирующихся на концепциях механики разрушения, предложено в последние десятилетия. Уравнения включают характеристики усталостной прочности материалов [89], предельные напряжения хрупкого разрушения [163], критические значения энергии абсорбции [164] и т. д. Эти теории значительно расширяют количество параметров, влияющих на износ, включая параметры, характеризующие свойства материалов. [c.359]

Для расчета интенсивности изнашивания микронеровностей, определяющей линейный износ пары, в большинстве случаев можно применять теорию усталостного изнашивания микронеровностей [31]. [c.264]

Для конструкций характерными видами отказов могут быть недопустимо большие упругие деформации, возникающие при потере устойчивости (например, хлопок оболочки), превышение предела упругости в каком-то месте конструкции (например, возникновение пластического шарнира), хрупкое разрушение, накопление усталостных повреждений, накопление деформаций ползучести и механический износ. Очевидно, что теория надежности конструкций должна опираться на статистический анализ свойств материалов и геометрических размеров конструкций, внешних воздействий, а также на результаты исследования поведения конструкций при случайных воздействиях. [c.43]

Дяя невозникновения процесса изнашивания, если придерживаться усталостной теории износа [93 J необходимо, чтобы давление в направляющих р не превосходило некоторого критического значения рщ. Последнее соответствует контактным напряжениям, возникающим в микровыступах поверхностей при их взаимном внедрении в процессе трения, которые должны быть ниже длительного предела усталости для данной пары материалов. Это обычно приводит к повышенным габаритам направляющих и поэтому, как правило, р > р р. т. е. имеют место условия для возникновения усталостного износа. [c.56]

Прямое наблюдение периодичности образования и разрушения вторичных структур при граничном трении по интенсивности износа, величинам силы трения и ЭДС, возникающей при трении, было выполнено в работе [79]. Исследования проводились на прецизионной машине на образцах с минимально возможной площадью касания при непрерывной регистрации износа, силы трения и трибо-ЭДС. При установившемся режиме изнашивания отчетливо наблюдается периодическое изменение коэффициента трения и ЭДС. Длительность цикла образования и разрушения вторичных структур изменяется в зависимости от скорости скольжения и нагрузки. Влияние внешних параметров на количественные характеристики периодических кривых отмечается и в работах [76 — 78]. Анализ этих результатов свидетельствует о том, что изучение периодического характера структурных изменений является реальным путем для создания новых методов оценки износостойкости фрикционных материалов. С позиций представлений об усталостном разрушении поверхностей трения периодический характер структурных изменений открывает новые возможности для определения основных характеристик усталостного процесса числа циклов до разрушения и действующих на поверхности напряжений и деформаций. Этот сложный вопрос является весьма актуальным для дальнейшего развития усталостной теории износа, поскольку существующие методы оценки указанных параметров имеют определенные недостатки. Так аналити- [c.30]

В настоящее время усталостная теория износа прошла тщательную проверку. Она успещно применяется при расчете на износ широкого класса материалов металлы, высокоэластичные материалы, полимеры [14, 8]. [c.87]

В разделе Учение об износе и расчеты на износ надо дать классификацию видов изнашивания и некоторые наиболее развитые теории износа. При этом большое внимание следует уделять возможности практического использования рассматриваемых зависимостей. Надо показать, что процесс изнашивания— трехстадийный процесс (взаимодействие, изменение, разрушение). При изложении усталостной теории износа следует обосновать выбранную расчетную модель и на ее основе описать процесс изнашивания. Основное уравнение должно быть тщательно проанализировано (зависимость износа от модуля упругости или твердости, нагрузки, трения, шероховатости, ко1нтактной фрикционной усталости). [c.91]

I4l. Взаимодействие поверхностей трения уже случайно их микрогеометрия (шероховатость) может быть описана только при помощи функций распределения участков поверхности по высоте опорными кривыми [6]. Так как выступы на поверхностях имеют различную высоту и форму (не говоря уже о возможной неоднородности свойств материала), то и величина напряжений и деформаций, возникающих при их взаимодействии, также будет характеризоваться определенным спектром [17]. Сам процесс усталостного разрушения вследствие его природы также случаен [32]. В процессе износа, протекающего по усталостному механизму, возникает фрикционно-контактная усталость материалов. То, что в поверхностном слое в период разрушения наблюдаются физические, физико-химические, механо-химические и химические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе износа, а, наоборот, подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов (в обычном понимании этого явления). Современная флуктуационная теория прочности твердых тел 7] рассматривает в единстве влияние термических и механических факторов на вероятность флуктуации, приводящей к разрушению материала. Применительно к износу данный термоактивационный механизм разрушения подтверждается последними исследованиями 129]. Усталостная теория износа не исключает возможности разрушения в результате одного акта взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения, когда возникающие деформации или напряжения велики и достаточны, чтобы сразу наступило разрушение. При этом наблюдается абразивный износ (микрорезание) или износ в результате когезионного отрыва (схватывание). Но и в этих случаях характер взаимодействия и разрушения поверхностей случаен. Условия работы пары трения всегда характеризуются определенным спектром нагрузок, скоростей и подобных параметров, что также оказывает влияние на износ [17]. [c.6]

Широкое распространение получила усталостная теория износа И. В. Крагельского, по которой поверхность трения разрушается от многократно повторяюш,егося процесса передефор-мирования поверхностных слоев [42, 44]. Эта теория предполагает наличие на поверхности трущихся тел пленки, которая разделяет их и обеспечивает положительный градиент механических свойств по глубине тела, [c.4]

Наряду с абразивным в узлах трения ПТМ широко распространено усталостное изнашивание. Согласно усталостной (кумулятивной) теории изнашивания, предложенной И. В. Крагель-ским, этот вид изнашивания характеризуется многоактным нагружением единичных фрикционных связей вплоть до отделения частиц. Физическая модель износа при этом такова (рис. 27) при скольжении микронеровности А (индеитора) по контртелу Б возникает лобовой валик деформируемого материала. Схема напряженно-дефоркифуемого состояния в зоне впереди лобового валика материал сжат, а за микронеровностью, вследствие сил трения, — растянут. Таким образом, каждый элемент в зоне трения испытывает знакопеременное деформирование. Многократные его повторения приводят к накоплению повреждений под поверхностью металла, где образуются поры. Под воздействием напряжений они перерастают в трещины с отделением частиц износа (отслаивание) или образованием ямок на поверхности (выкрашивание). Усталостное изнашивание характерно для узлов трения, защищенных от попадания абразивных частиц, не подверженных коррозии и схватыванию, в частности для таких широко расцространенных узлов трения ПТМ, как зацепления закрытых зубчатых передач, подшипники качения, элементы опорно-поворотных устройств кранов, беговые дорожки крановых колес и др. В литературе этот вид изнашивания часто называют осповидным износом, контактной усталостью и питтингом. [c.79]

Такая картина — чисто качественная, до тех пор, пока не конкретизированы характер (геометрия, твердость) поверхности трения, деформационные и усталостные свойства трущихся поверхностей и сложнонапряженное и сложнодеформированное состояния в контакте. Строгие решения контактных задач ограничиваются линейной теорией упругости [13, 14, 776—778] для тел простой геометрии, исключая временные эффекты и изменение свойств материалов при деформировании. В линейных приближениях на моделях развивается [436, 437, 445, 678, 689, 690, 737—741, 779] анализ равновесных напряжений и деформаций в шине и в ее контакте с дорогой. В режиме заданных контактных давлений и скоростей интенсивность износа качественно пропорциональна силе Р и коэффициенту (Л трения (см. раздел 6.2.2). Наблюдается [748] резкий скачок истира- [c.298]

В зависимости от предназначения и условий работы трибосистемы определяется ее желаемое оптимальное состояние. Применительно к трибосистеме подшипники-цапфы такое состояние устанавливается, исходя из обеспечения длительной работы без усталостных повреждений и высокого уровня износа, при этом должна быть обеспечена, высокая сопротивляемость образованию задира. Научные основы совместимости базируются на энергетических представлениях, предложенных 8. В. Федоровым [9] и С.В.Федоровым [10] (эргодинамика), и представлениях, вытекающих из термодинамики необратимых процессов, подробно рассмотренных в трудах Л.И.Бершадского [11], Б.И.Костецкого [12], В.Эбелинга [13] и др., с учетом капитальных работ по синергетике и фрактальным механизмам теории прочности и повреждаемости, развиваемых школой B. .Ивановой [14]. [c.30]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...