Определение износных характеристик при тепловых режимах трения

К ак известно из усталостной теории изнашивания твердых тел И.В. Крагельского, интенсивность линейного изнашивания для пластичес­кого контакта

где i_h - удельный износ (критерий И.В. Крагельского); р_а и р_r- номинальное и фактическое давление; А_а и А_r - номинальная и фактическая площадь контакта.

П редставим для тепловых режимов трения, при которых в большинстве случаев имеет место пластический контакт,

г де индекс обозначает зависимость от температуры.

Удельный износ

где ε', h_mах и ν - параметры кривой опорной поверхности; d_rcp - средний статистический диаметр фактического пятна касания; d_rcp определяется из выражения; п - число циклов до разрушения единичной неровности вследствие усталости.

После подстановок и преобразований получим для интенсивности линейного износа без учета нагрева следующее выражение:

Д ля режима трения с тепловыделением выражение для 1_М напишется так:

Для удобства анализа перейдем к относительным единицам:

г де

К ак показали экспериментальные исследования, можно с малой погрешностью принять

К роме того, как правило, уменьшение максимальной высоты единичной неровности h_mах под нагрузкой сопровождается увеличением радиуса ее выступа r_ср, поэтому можно также принять

При этих допущениях параметр К₀ будет таким:

Как показано в работах Й.В. Крагельского, Г.М. Харача, Е.Ф. Непом­нящего и А.В. Блюмена, число циклов и, приводящее к разрушению единичных неровностей поверхности трения, пропорционально относи­тельному удлинению поверхностного слоя материала, так как за разрушение в основном ответственны растягивающие напряжения при трении в поверхностных слоях материалов. Учитывая это, можно написать:

где Ů_t - изменение температуры во времени; с_Ů- коэффициент, характеризу­ющий изменение относительного удлинения от температуры.

Как показал В.П. Г речин, для сталей обычно с_Ů - положительное число, а для некоторых чугунов с_Ů - отрицательное число. Если использовать известный закон изменения твердости от температуры (НВ_Ů = НВ₀е^-mŮ1, то можно написать, учитывая этот закон для НВ и формулу:

В эту формулу необходимо подставлять реальное значение Ů_t, которое является максимальной температурой на дискретной поверхности трения, используя гипотезу суммирования температур для стационарных и нестационарных режимов. Таким образом, выражение может быть использовано для дальнейшего развития теории усталостного изнашивания твердых тел с учетом реального температурного режима. В зависимости от соотношений коэффициентов с_Ů и т можно определить влияние фактора изменения относительного удлинения от температуры, т.е. изменение числа циклов, приводящих к разрушению, а также фактора изменения твердости материалов от нагрева материала на относительную интенсивность линейного износа.

Для проведения оценочных расчетов рекомендуется в качестве исходной интенсивности линейного износа I_h принять экспериментальные данные, полученные при испытаниях на фрикционную теплостойкость на малых числах оборотов, т.е. при малых температурах.

Коэффициенты с_Ů и т определяются из независимых экспериментов по стандартным методикам.