2.1.3 Триботехнический аспект

Не менее важным фактором является, определяющим эксплуатационную стойкость и работоспособность поршневой пары является триботехника скольжения пресс-поршня в камере прессования.

Модель триботехнической системы, является пара сил трения воздействующих на контактную поверхность деталей прессующего узла.

Триботехническая модель рассматривает процессы трение, изнашивание, смятие действующие на поверхности прессующего узла во время производственного цикла [20].

Трение. Сила трения движения – сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, тангенциально направленной к общей границе между этими телами.

Более сильным проявлением молекулярных сил является схватывание поверхностей. Сила трения в этом случае зависит от протяженности зон схватывания и сопротивления их разобщению.

Сила трения F обусловлена механическим взаимодействиями:

F = μ N, (2.18)

где μ – коэффициент трения;

_{N – сила нормального давления, Н}

Коэффициент трения μ выражается по формуле:

μ=F/N, (2.19)

Смятие. Довольно часто одновременно со сдвигом происходит смятие боковой поверхности в месте контакта в результате передачи нагрузки одной поверхности к другой. При этом на поверхности возникают сжимающие напряжения, называемые напряжениями смятия, σ _см.

Расчет также носит условный характер. Допущения подобны принятым при расчете на сдвиг, однако при расчете боковой цилиндрической поверхности напряжения по поверхности распределены не равномерно. поэтому расчет проводят для наиболее нагруженной точки. Для этого вместо боковой поверхности цилиндра в расчете используют плоскую поверхность, проходящую через диаметр.

В общем виде уравнение литейного износа пресс – поршня за определенное время работы U (м):

_, (2.19)

где V_др – объем металла, подвергающийся износу при дроблении абразивной частицы, м³;

V_пл – объем металла, подвергающегося пластической деформации, м³;

n_р – число циклов, приводящих к разрушению материала при пластических деформациях;

n_абр – количество абразивных частиц, поступающих в зазор за цикл, шт.;

к – коэффициент дробления;

m – число циклов за час работы;

A_a – номинальная площадь трения, м²;

Т – время работы, ч.

_{Формула для определения количества абразивных частиц:}

_, (2.20)

где – концентрация абразивных частиц % по весу;

– удельный вес абразивных частиц, кг/м³;

– средний диаметр абразивной частицы, м.

Общий объем метала (м³), подвергающийся пластическому и упругому деформированию (рисунок 1):

_, (2.21)

где – площадь основания усеченного конуса, соответствующая моменту дробления частицы, м²;

– путь трения абразивной частицы до начала ее дробления, м.

Рисунок 2.4 – Схема внедрения абразивной

частицы в поверхность пресс – поршня:

h_др – глубина внедрения абразивной частицы;

R_абр. – средний радиус абразивной частицы;

а – длина хорды, определяемая глубиной

внедрения и радиусом абразивной частицы;

d_абр – средний диаметр абразивной частицы;

β_др – угол при вершине внедрения

абразивной частицы

Объем металла, подвергающийся упругому деформированию, (м³):

_, (2.22)

Объем металла, подвергающегося пластической деформации (м³):

, (2.23)

Подставляем в формулу (2.24) выражения (2.19-2.22), получим зависимость для определения износа пресс – поршня:

, (2.24)

где – экспериментальный коэффициент, = 1 (м²/с)^0,8.

Условие прочности при смятии

_, (2.25)

где А_см – расчетная площадь смятия

_, (2.26)

d – диаметр окружности сечения;

δ – наименьшая высота соединяемых пластин;

F – сила взаимодействия между деталями;

[σ_см] – допускаемое напряжение смятия

_, (2.27)

Рисунок 2.5 – Расчетная схема

на смятие пресс-поршня:

- площадь смятия;

d – диаметр окружности сечения;

h – высота сечения