Экзаменационный билет № 10

1. Номинальная, контурная и фактическая площадь контакта. Методы определения контурной и фактической площади при упругом, пластическом и упругопластическом контактах.

На рисунке показана структурная схема площади контакта. Площадки фактического контакта(ФПК) ΔAr сгруппированы на площадях касания волн, совокупность которых составляет контурную площадь контакта ΔAС (КПК). Общая площадь соприкасания тел (кажущаяся), в пределах которой заключены ФПК и КПК, называется номинальной площадью контакта А (НПК).

Рис. 4.5. Структурные компоненты реальногоконтакта шероховатых поверхностей: - номинальная площадь контакта; - контурная площадка; - фактическаяплощадь единичного пятна контакта

Общая площадь соприкасания тел, в пределах которой заключены ФПК и КПК, называется номинальной площадью контакта (НПК).

Рис. 4.6. К анализу оценки фактической площади контакта

При упругой деформации единичного выступа

a_i-деформация

где - упругая постоянная; - коэффициенты Пуассона; , - модули Юнга для первой и второй поверхностей; – нормальная нагрузка; r – радиус выступа. Если контактируют два сферических выступа, то , где r - приведенный радиус кривизны выступов.

При пластической деформации возможно либо внедрение, либо расплющивание выступа. Среднее давление на контакте считается равным твердости более мягкого материала. Тогда справедливы отношения:

(4.8)

Здесь НВ - твердость по Бринелю, которая определяется как частное от давления нагрузки на площадь отпечатка, оставшегося после внедрения твердого шарика в пластичный материал. Формула (4.10) получается из геометрических соображений (см. рис. 4.6, б):

,

отсюда

При пластическом контакте среднее давление на пятнах касания близко к твердости по Бринелю, поэтому ФПК выражается в виде .

Если поверхности имеют ярко выраженную волнистость, то ее параметры определяют из волнограмм, снимаемых с помощью профилографов, и используют математическое описание, разработанное для шероховатого слоя. Контурную площадь контакта можно рассчитать по формуле

Здесь Н_В – наибольшая высота волны; А_а– номинальная площадь контакта; и - коэффициенты, равные при упругом контакте 0,5, а при пластическом - 1 и 0 соответственно; _ - параметр опорной кривой для волнистости; К₄ – постоянная интегрирования; М – характеристика механических свойств (при упругом контакте М = 0,43j; при пластическом М  НВ).

Если волнистость выражена слабо (Н_в R_max), то ею можно пренебречь и считать в формулах А_с = А_а

2. Материаловедческие, технологические, конструкционные и эксплуатационные методы повышения износостойкости.

Технологические методы обеспечения износостойкости поверхностей деталей узлов трения подразделяют на несколько групп: химико-термическая обработка, объемная и поверхностная закалка, электрохимическая и механотермическая обработка, наплавка износостойких слоев, напыление порошковых покрытий, ионно-плазменная обработка, плакирование, механическое упрочнение и др.