Противоречия во взглядах на природу ва излучения при трении и резании

Изучение сил трения показало, что суммарная сила сопротивления в первом приближении равна сумме сил сопротивления , возникающих в единичных фрикционных связях, т.е.:

Эта формула отображает принцип аддитивности силы трения, который подтверждается экспериментальными и теоретическими исследованиями.

Опираясь на аддитивность силы трения и линейность канала наблюдения ВА сигнала, в большинстве работ, исследующих ВА процессы, было принято как очевидное без какой-либо проверки положение о пропорциональности мощности ВА сигнала количеству актов взаимодействия отдельных неровностей, участвующих в контактном процессе.

При трении двух поверхностей с постоянной скоростью увеличение количества взаимодействующих в единицу времени неровностей можно получить за счет увеличения силы нормального давления или за счет увеличения номинальной площади контакта. ФПК ( ) и действующая нормальная нагрузка (N) связаны соотношением:

,

где при пластическом контакте, а при упругом .

Поскольку, по данным той же работы, при увеличении нагрузки ФПК растет в основном за счет роста количества пятен контакта, то получается, что количество пятен контакта увеличивается почти пропорционально нормальной нагрузке. При постоянстве нормального давления на контактирующие поверхности увеличение номинальной площади контакта вызывает такое же увеличение ФПК и количества пятен контакта. Если бы ВА сигнал подчинялся бы, как и сила трения, аддитивному закону, то при увеличении ФПК за счет роста давления в контакте или увеличения номинальной площади контакта наблюдалось бы почти пропорциональное увеличение мощности ВА сигнала (мощность сигнала пропорциональна квадрату его амплитуды).

Рис. 3.

На рис. 3 показаны примеры результатов экспериментальных проверок изменения уровня амплитуды виброускорения в различных частотных диапазонах при трении и резании в условиях изменения ФПК при контакте пластины из сплава Т15К6 со сталью 45. Видно, что при трении уровень ВА сигнала с какого-то момента достигает насыщения, и рост его прекращается. При резании эти зависимости носят более сложный характер, но хорошо видно, что быстрое нарастание амплитуды ВА сигнала происходит только при самых малых глубинах, а дальше это нарастание либо прекращается, либо происходит значительно медленнее.

Т.о., говорить о пропорциональности мощности ВА сигнала количеству пятен фактического контакта поверхности в общем случае нельзя. О линейном нарастании мощности ВА сигнала можно говорить только в диапазоне малых значений ФПК.

В экспериментах при трении и резании возникали фазы, когда мощность ВА сигнала возрастала в десятки раз без каких-либо изменений износа и площадей контактирующих поверхностей.

Практика применения методов ВА диагностики тоже говорит за то, что закономерности излучения акустических сигналов не столь просты как это допускается в теоретических моделях.

Рис. 3. Примеры изменения уровня ВА сигнала от сближения (δ) контактирующих поверхностей, глубины резания (t), нормальной силы (N), ширины контакта (b).