Адгезионная теория трения

В местах контактирования микровыступов под воздействием высоких нормальных и касательных нагрузок возникают высокие температуры, приводящие к металлической связи (сварке) поверхностей. Скольжение одной поверхности относительно другой должно сопровождаться срезанием сваренных микровыступов. Этот механизм лежит в основе адгезионной теории трения. Коэффициент трения будет выражен следующим образом [c.53]

Адгезионная теория трения. В соответствии с этой теорией предполагается, что касание трущихся поверхностей происходит не по всей номинальной площади контакта, а только по фактической, которая определяется деформационными свойствами неровностей поверхностей трения. В зоне фактического контакта наблюдается сильная адгезия, в результате чего образуются мостики сварки . Сила, разрушающая эти адгезионные связи, и является силой трения [8]. В некоторых последних работах, исходящих из адгезионной теории трения, предполагается, что часть работы трения расходуется на вспахивание неровностями более твердого материала поверхности мягкого материала. Однако предполагается, что пропахивающая составляющая незначительна по сравнению с адгезионной. [c.8]

Основная расчетная формула адгезионной теории трения следующая [c.8]

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]

Согласно молекулярно-механической теории трения сила трения рассматривается как сумма двух составляющих силы, обусловленной молекулярным (адгезионным) взаимодействием поверхностей, и силы, возникающей в результате деформирования поверхностей (механическая составляющая). [c.118]

Адгезионно-деформационная или молекулярно-механическая теория трения твердых тел (внешнего трения) дает представление о природе износа, главных действующих факторах, и показывает возможность описания основных закономерностей трения. Согласно этой теории процесс трения сопровождается комплексом явлений взаимодействием контактирующих поверхностей, физико-химическим изменением поверхностных слоев трущихся пар, разрушением (износом) поверхностей. В связи с существенной дискретностью фрикционного контакта, различием температурного и напряженного состояния в отдельных точках контакта, [c.160]

В работе использовался главным образом принцип физического моделирования, в соответствии с которым модель и натура имеют одинаковую физическую природу. В связи с отсутствием обобщенных уравнений метод физического моделирования является наиболее приемлемым. Принципиальное значение эксперимента проявляется в оценке объективности конечных результатов, в оценке правильности значений теоретических исследований и в возможности (при соблюдении методов подобия и моделирования) перенесения результатов модельных экспериментов на реальные объекты. В связи с большой стоимостью, трудоемкостью, уникальностью экспериментов, проводящихся в вакууме, в различных газовых средах, необходима разработка соответствующей методики в целях получения требуемой общности результатов. В адгезионно-деформационной теории трения сила трения рассматривается как состоящая из двух компонент, характеризующих преодоление атомных и молекулярных связей, возникающих на площадках фактического контакта, и усилия деформирования микронеровностями весьма тонкого поверхностного слоя. Вследствие этого сила трения зависит от режима работы, фактической площади и микрогеометрии контакта, от механических свойств контактирующих тел, внешних условий, среды [20, 27, 34, 41]. [c.161]

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]

Из перечисленных видов фрикционных связей первые три относятся к категории механического зацепления, а последние два — к категории молекулярного схватывания (адгезионного взаимодействия). В современной теории трения сформулированы условия перехода от одного вида фрикционной связи к другому (для механического зацепления). На базе теории упругости и пластичности с учетом дискретности касания поверхностей разработаны методы теоретического расчета сил трения и коэффициента трения [2]. Наибольшую трудность в таких расчетах представляет определение молекулярной (адгезионной) составляющей силы трения. В предложенных теоретических формулах для расчета сил трения молекулярную составляющую определяют с помощью эмпирических констант. [c.13]

Сложность процессов, протекающих в зоне контакта, обусловила возникновение различных теорий внешнего трения. Наиболее полно силовое взаимодействие твердых тел объясняет молекулярно-механическая (адгезионно-деформационная) теория трения, которая исходит из дискретности контакта трущихся поверхностей. Из-за шероховатостей соприкосновение поверхностей возникает в отдельных пятнах касания, образующихся от взаимного внедрения микронеровностей или их пластического смятия. Взаимодействие скользящих поверхностей в этих пятнах согласно теории имеет двойственную природу — деформационную и адгезионную. Деформационное взаимодействие обусловлено многократным деформированием микрообъемов поверхностного слоя внедрившимися неровностями. Сопротивление этому деформированию называют деформационной составляющей силы трения д. Адгезионное взаимодействие связано с образованием на участках контакта адгезионных мостиков сварки. Сопротивление срезу этих мостиков и формирование новых определяет адгезионную составляющую силы трения Таким образом, сила трения так же, как и другая важная фрикционная характеристика — коэффициент трения /, по определению равный отношению силы трения F к нормальной нагрузке N f = F/N, определяются как сумма двух составляющих [c.328]

Первым, кто предложил определять механическую составляющую коэффициента трения скольжения в экспериментах с катящимися телами, был Д. Табор [231]. На рис. 3.14 представлены экспериментальные результаты, полученные в [180], где изучалось контактное взаимодействие стального шара с резиновыми образцами в условиях качения и скольжения. Для уменьшения адгезионной составляющей силы трения при скольжении в качестве смазки использовалось мыло. Как следует из результатов измерений, представленных на рис. 3.14, коэффициенты трения в контакте качения и скольжения мало отличаются друг от друга. При номинальном давлении, меньшем, чем 3-10 Па, экспериментальные значения коэффициента трения близки к теоретической кривой, рассчитанной по гистерезисной теории трения [232]. Согласно этой теории, построенной для исследования трения качения, коэффициент трения качения рассчитывается по формуле (3.78). При этом предполагается, что коэффициент а. зависит от вязкоупругих свойств материала и скорости качения. Значение коэффициента а. определяется из экспериментов на циклическое нагружение материала. [c.177]

Адгезионно-деформационная теория трения, будучи по существу феноменологической, построена на основе заранее заданной модели контактирующих поверхностей. Физического обоснования происходящих в контакте явлений данной теорией не предусматривается. [c.9]

Развивая в свое время адгезионно-деформационную теорию трения, И. В. Крагельский исходил из того, что трение обус- [c.9]

В нашей стране адгезионно-деформационная теория трения развита И.В. Крагельским (1908-1991 гг.) в виде молекулярно-механической теории. Согласно этой теории, трение обусловлено как преодолением сил молекулярного взаимодействия между контактирующими поверхностями, так и формоизменением рельефа [c.562]

Взаимодействие режущего инструмента с заготовкой и стружкой происходит в условиях интенсивного трения, вызванного высокими значениями контактных напряжений на рабочих площадках лезвия. В результате этого возникает износ лезвия, который по истечении определенного периода резапия приводит к выходу инструмента из строя. Процесс трения представляет собой сложное механическое, физическое и химическое явление, изучением которого занимается прикладная наука -трибология. Согласно ей, в настоящее время существует несколько теорий трения, которые в определенной степени могут быть применены и для режущих инструментов абразивное трение, адгезионное трение, диффузионное трение, окислительное трение и ряд других. [c.102]

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]

Роль частиц износа в понимании механизма разрушения поверхностных слоев при трении важна и многообразна. Их изучение — единственный способ оценить толщину слоя, ответственного за разрушение, что позволяет проводить более обоснованный выбор методов исследования при анализе структурных изменений, предшествующих разрушению на фрикционном контакте. Частицы износа отражают как адгезионные свойства материала, так и его способность деформироваться нри трении. Состав частиц позволяет судить о температуре на фрикционном контакте и о преимущественном износе той или иной фазы в многофазных материалах. Форма и размер частиц — индикатор нормальной работы пары трения. Доказательством важности исследования продуктов износа для понимания механизма изнашивания может служить теория износа отслаиванием , где анализ формы и размера частиц позволил сформулировать механизм их образования и экспериментально подтвердить его путем целенаправленного исследования поверхностных слоев контактирующих материалов [126]. [c.80]

Выражение рассеянной энергии в контакте удобно записать в виде R = ащ, где а, п — коэффициенты, определенные по экспериментальным зависимостям (рис. 2), — амплитуда относительного перемещения в контакте. Для значений ы -<0,5 мкм коэффициенты имеют значения п 2, а = 10 кгс/см для сухих поверхностей (кривая 1) и 7-10 — для смазываемых (кривая 2). При перемещениях 0,5 мкм < 2 мкм в сухом и смазываемом контактах коэффициенты принимают значения д 3 д 1,5- 10 кгс/см . Потери энергии на частоте 350 Гц превышают потери на 70 Гц не более чем в два раза (кривая 3 — для сухих поверхностей, кривая 4 — для смазываемых). Потери на 780 Гц, соответствующие перемещению 0,42 мкм в контакте с сухими поверхностями, приближенно совпадают с потерями на частоте 70 Гц. Следовательно, потери энергии практически не зависят от частоты колебаний, что соответствует теории адгезионного трения. [c.77]

Среди физико-химических процессов, определяющих процесс резания, основное значение имеет процесс пластической деформации при образовании стружки. От характера пластической деформации, деформационного упрочнения и разрушения металла при стружкообразовании зависят точность обработки деталей и качество поверхностного слоя. Параллельно со стружкообразованием при резании протекают процессы контактного взаимодействия инструмента со стружкой и обработанной поверхностью, сопровождаемые интенсивным тепловыделением, трением, адгезионным взаимодействием обрабатываемого материала и инструмента. Явления, сопровождающие контактное взаимодействие, существенно влияют на свойства обработанной поверхности, определяют стойкость инструмента и устойчивость процесса резания. Современная теория резания рассматривает процессы стружкообразования, контактных взаимодействий и формирования поверхности детали как единый процесс разрушения и деформирования металла. [c.565]

Низкая адгезионная прочность увеличивает хотя механическое трение на границе раздела может несколько компенсировать отсутствие адгезии [41]. Некоторые теории предсказывают, что для достижения максимальной продольной прочности [c.271]

Между тем известно, что теория Герца построена на ряде допущений, суть которых состоит в идеализации свойств реальных тел и условий их взаимодействия. Так, например, считается, что контактирующие тела являются упругими, однородными и изотропными, их поверхности принимаются идеально гладкими, не учитываются силы трения и адгезионное взаимодействие, а форма контактирующих тел предполагается заданной и не меняющейся во времени. [c.6]

Упоминавшаяся выше (п. 2.1) гипотеза отслаивания в трактовке, предложенной ее авторами, была комплексной. Посколь ку она предусматривала постепенное накопление повреждений в подповерхностном слое в процессе трения, это сближало ее с усталостной теорией в отношении механизма разрушения. Поскольку же причиной отделения частицы изнашивания считалось адгезионное сцепление с контртелом на поверхности, данная модель являлась адгезионной. Гипотеза отслаивания позволила качественно описать некоторые экспериментально наблюдаемые явления при изнашивании, но поставила ряд новых вопросов, ответы на которые в ее рамках дать оказалось практически невозможно. [c.37]

На процессы контактного взаимодействия при трении существенное влияние оказывают адгезионные связи. Внешнее проявление адгезионного взаимодействия может быть классифицировано от чисто физического до чисто химического. Учет адгезионных явлений в зоне фрикционного металлополимерного контакта с привлечением флуктуационной электромагнитной теории молекулярного взаимодействия твердых тел позволил разработать метод регу- [c.355]

А.В. Верховскому в 1926 г. и одновременно Д.С. Рэнкину установить эффект предварительного смещения. Новые экспериментальные данные привели к возрождению представлений Д. Дезагюлье в виде так называемых адгезионных теорий, разработанных независимо У.Б. Харди, ГА. Томлинсоном и отечественным ученым Б.В. Дерягиным. Авторы этих теорий рассматривали трение как результат молекулярного взаимодействия контактирующих поверхностей. [c.562]

В дальнейшем исследователи трения пошли по пути учета как адгезионных, так и деформационных явлений во фрикционном контакте. За рубежом получила распространение адгезионно-деформационная теория трения, развиваемая кембриджской школой трибологов, возглавляемой Ф.П. Боуденом (1903-1968 гг.). Было установлено, что в условиях скольжения фактическая площадь контакта трущихся тел представляет собой ничтожную часть номинальной их площади и что на участках фактического контакта возникают высокотемпературные вспышки. Было сформулировано положение о том, что адгезионное взаимодействие трущихся тел приводит к возникновению между контактирующими телами на микроучастках контакта мостиков сварки , которые разрушаются и вновь образуются по мере относительного перемещения этих тел, что в значительной степени обусловливает сопротивление относительному перемещению твердых тел, т.е. процесс трения. В то же время Ф.П. Боуден и его школа учитывали деформационную составляющую силы трения в виде пропахивающей составляющей для пластических тел и гистерезисных потерь для упругих тел. [c.562]

Молекулярное взаимодействие, обусловленное взаимодействием атомов на сближенных участках поверхностей гребешков микронеровностей, приводит к нарушению термодинамического равновесия кристаллических решеток на контактирующих участках и наиболее полно проявляется при схватывании твердых тел. В этих условиях в полной мере проявляется механизм, объясняемый адгезионно-деформационной теорией [26]. Очаги микросхватывания в режиме ИП развиваются в более мягком, чем материал чугунного или хромированного кольца, тонком слое меди, не вызывая глубинного повреждения основного металла. Вновь образуются активизированные пластической деформацией участки поверхности они свободны от разделяюш,их пленок при наличии смазки и пульсирующих нагрузок при контактировании с микронеровностями контртела. Возникают площадки с высокой температурой и микрогальванические пары, активизирующие диффузионные и электрохимические процессы. Это способствует молекулярному переносу и миграции ионов меди на ювенильные поверхности. Обогащение тонких слоев поверхности трения медью создает особую структуру граничного слоя, обеспечивающего при определенных режимах минимальные износ и коэффициент трения, а также способствующего реализации правила положительного градиента по глубине материала [2]. [c.163]

В местах контакта эластомерного уплотнительного элемента с твердым контртелом возникают адгезионные связи (типа ван-дер-ваальсовых сил) между полимерными цепями и граничной пленкой твердого тела. Если детали движутся одна относительно другой, эти связи находятся в процессе непрерывного разрушения и восстановления, вызывая механические потери в поверхностном мономолекулярном слое резины. Этот вид трения называют поверхностно-адгезионным. Его закономерности объясняет молекулярно-кинетическая теория Г. М. Бартенева [3, 52, 42]. [c.74]

Согласно молекулярно-механической теории, поверхностные связи при трении формируются вследствие упруго-пластической деформации поверхностных слоев контактирующих тел и адгезионного взаимодействия их поверхностей. По Ф. Боудену, сила трения — это сумма сопротивлений срезу металлических соединений jF и сопротивлений пластическому оттеснению (пропахиванию) менее прочного металла при движении внедрившихся в него [c.388]

Сайбел и Л ИНГ, Триггер и Чао в сходных, хотя и выполненных независимо работах, считают, что процесс диффузии играет важную роль в адгезионном износе. Обе работы включают теорию Эйринга, которая обычно применяется для описания явлений ползучести и разрушения. Сайбел и Линг использовали указанную теорию для описания возможности сваривания трущихся поверхностей и переноса металла при разрушении места сварки. Триггер и Чао определили величину трения контактирующих неровностей и их твердость. Сайбел и Линг выразили вероятность образования сварного соединения уравнением [c.117]

Эластичное уплотнение отличается малым модулем упругости, вследствие чего фактическая площадь контакта близка к номинальной даже при действии только Pto- Трение эластомеров имеет преимущественно молекулярно-активационный механизм, на основе представлений о котором создана молекулярно-кинетическая теория Бартенева [7]. Эта теория описывает явления при трении без смазочного материала по гладким поверхностям при страгивании после длительной остановки, когда еще не сформирована пленка смазочного материала или граничная пленка. Режим характеризуется малыми значениями критериев G и h (для УПС G<10 и Я <0,05). В местах контакта эластомера с твердым телом возникают адгезионные свя зи, KOTOj>bie создают сопротивление трения. [c.47]

Тренне пластмасс. Обьино температура стеклования пластмасс 9с>80°С, поэтому в большей части эксплуата-циощого диапазона они находятся в твидом агрегатном состоянии (см. под-разд. 2.1). От эластомеров пластмассы отличаются значительно большей твердостью и прочностью. Механизм трения пластмасс в основном подобен механизму трения металлов и согласно теории Боудена и Тейбора обусловлен срезом адгезионных мостиков связи пары металл — полимер. Если сопротивление срезу X, предел текучести то [c.50]

При нормальных условиях трения и износа разрушение поверхности на контакте происходит в чрезвычайно малых объемах металла. В процессе деформации и образования вторичных защитных структур, характерных для нормальных условий трения, участвуют поверхностные слои глубиной 200—1000 А, т. е. основные явления сосредоточены в субмикрообъемах поверхностных слоев. В то же время авторы теоретических работ в основном рассматривают явления, происходящие при нарушении нормальных режимов эксплуатации. В качестве примеров описания патологических явлений могут служить такие теории как молекулярно-механическая, деформационно-адгезионная и др. [c.9]

Здесь 5 — сопротивление на срез единичного мостика Р — эффективное напряжение на контакте Wab—энергия адгезионной связи 0 — угол наклона единичной неровности г — средний радиус пятна контакта. Это уравнение переходит в уравнение, предложенное Ф. П. Боуденом и Д. Тэйбором, когда угол ё велик. Для гладких поверхностей, когда адгезия проявляется особенно интенсивно, поверхностная энергия оказывает существенное влияние на величину коэффициента трения. Согласно этой теории, решающим для подбора пар трения является отношение [c.141]

Абразивный износ 293, 297, 300 сл. Абсолютная характеристика свойств резины 206 Адгезионное разрушение 255 Адгезионное соединение 254 Адгезионные свойства каучуков и резиновых смесей 69, 70 Адгезионные силы при трении 281 Активные наполнители 145, 213 сл. Активные сажи 146 Амплитуда негармонической деформации 167 Андрьюса теория минимального напряжения для озонного растрескивания 244 Антифризы 149 Аррениуса уравнение 51 [c.350]

Ориентировочно в 40-х годах XX века практически одновременно англичанами Ф.П. Боуденом, А.Дж. Муром, Д. Тейбором и И.В. Крагельским в России были предложены два взгляда на механизм трения твердых тел, согласно которому внешнее трение твердых тел имеет двойственную природу. Ф.П. Боуден и другие считали, что сила трения обусловлена в основном двумя причинами [2] с одной стороны, срезанием адгезионных связей, образующихся в зонах фактического касания твердых тел (адгезионную составляющую силы трения), а с другой - пропахиванием материала поверхности менее жесткого из взаимодействующих тел (деформационную составляющую силы трения). В Англии эту теорию стали называть адгезионно-деформационной. [c.90]

Теория адгезионного трения предполагает, что между частичками обрабатываемого металла при их движении по поверхностям лезвия и поверхностными объемами инструментального материала происходит схватывание (сварка трением), которое облегчается наличием чистой (ювенильной) контактной поверхности. Так как прочность этого соединения ниже прочности инструментального материала, то оно вскоре разрывается, однако такое многократное воздействие приводит к ослаблению связей между зернами (блоками) инструментального материала, возникает своего рода усталостное разрушение и мелкие объемы лезвия вырываются из поверхностного слоя - происходит изнашивание. Эта теория нашла себе экспериментальное подтверждение с помощью микрорентгеноспектрального анализа, который обнаружил на прирезцовой стороне стружки отдельные частички инструментального материала различных размеров. [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...