- •В. В. Квасницький тріботехніка і основи надійності машин Київ
- •2011 Р.
- •Isbn 000-000-000-0
- •Передмова
- •Розділ 1
- •1.1 Стан і етапи розвитку тріботехніки
- •1.2 Етапи розвитку тріботехніки
- •1.3 Вчення про тертя і спрацьовування деталей
- •1.4 Оптимізація конструктивних рішень вузлів тертя
- •1.5 Технологічні методи підвищення зносостійкості деталей
- •1.6 Експлуатаційні заходи підвищення довговічності машин
- •1.7 Тривалість служби деталей машин
- •1.8 Збитки від тертя і спрацьовування в машинах
- •Розділ 2 контактування твердих тіл
- •2.1 Основні терміни
- •2.1.1 Приклади практичного вирішення задач тріботехніки
- •2.1.2 Деякі приклади вирішення задач тріботехніки на промислових підприємствах
- •2.1.3 Загальні відомості про поверхню деталей та її геометрію
- •2.4 Шорсткість поверхні
- •2.5 Основні поняття та визначення при контактуванні поверхонь
- •2.6 Моделі шорстких поверхонь
- •2.7 Площа контакту та зближення при контакті шорсткої поверхні з гладкою
- •2.8 Розрахунки деяких характеристик контакту поверхонь
- •2.8.1 Контакт поверхонь при різних умовах деформації
- •2.9 Стрижнева модель. Контакт двох шорстких поверхонь
- •2.9.1 Розрахунок контурних поверхонь контакту
- •2.9.2 Взаємний вплив мікронерівностей.
- •2.9.3 Площі контакту при одночасній дії тангенціальних і нормальних сил.
- •Розділ 3 зовнішнє тертя
- •3.1 Загальні поняття
- •3.1.1 Взаємодія поверхонь
- •3.1.2 Молекулярна (адгезійна) взаємодія
- •3.1.3 Енергія різних видів зв’язків
- •3.1.4 Механічна взаємодія
- •3.1.5 Зміни властивостей поверхневого шару при терті
- •3.2 Правило градієнта зсувного опору
- •3.3 Руйнування поверхонь тертя
- •3.3.1 Класифікація видів руйнування фрикційних зв’язків
- •3.3.2 Класифікація м. Б. Петерсена, основана на характері відокремлення частинок.
- •3.3.3 Основні характеристики фрикційних зв’язків
- •3.3.4 Основні закономірності процесів контактної взаємодії ковзаючих поверхонь.
- •3.4 Критичні точки, які характеризують умови переходу від одного виду фрикційної взаємодії до іншої
- •3.4.1 Фактори, які обумовлюють виникнення критичних точок
- •3.4.2 Умови виникнення заїдання
- •3.5 Попереднє зміщення і сила тертя спокою
- •3.5.1 Контакт пружних сфер при одночасній дії нормальних і тангенційних сил
- •3.6 Попереднє зміщення шорстких тіл
- •3.6.1 Пружний контакт
- •3.6.2 Пластичний контакт
- •3.6.3 Сухе і граничне тертя
- •3.6.4 Молекулярно-механічна теорія тертя
- •3.6.5 Молекулярна складова сили тертя
- •3.6.6 Вплив температур на τ0 і β
- •3.7 Механічна складова сили тертя
- •3.7.1 Одинична поверхня.
- •3.7.2 Множинний контакт
- •3.7.3 Вплив температури на механічну складову
- •3.8 Розрахунок сумарного коефіцієнту тертя
- •3.8.1 Одиничний контакт.
- •3.8.2 Деякі особливості тертя в вакуумі
- •3.8.3 Вплив товщини покриття на коефіцієнт тертя
- •3.8.4 Зовнішнє тертя при великих швидкостях ковзання
- •3.8.5 Вплив температури навколишнього середовища на коефіцієнт тертя
- •3.8.6 Тертя кочення
- •3.9 Просковзування – одне із джерел опору кочення
- •3.9.1 Гістерезисна теорія тертя кочення
- •3.9.2 Роль пластичних деформацій при коченні металів
- •Розділ 4 спрацьовування твердих тіл при терті
- •4.1 Характеристики процесу спрацьовування
- •4.2 Втомна теорія спрацьовування
- •4.3 Основне рівняння спрацьовування
- •4.4 Розрахунки зношення при пружному контакті
- •4.5 Зв’язок спрацьовування з пружно-міцностними властивостями матеріалів
- •4.6 Розрахунок зношення при пластичному контакті
- •4.7 Експериментальна перевірка розрахункових співвідношень втомної теорії спрацьовування
- •4.8 Спрацьовування.
- •Розділ 5 основи надійності машин
3.6.6 Вплив температур на τ0 і β
По характеру залежності від температури можна судити про природу молекулярної складової. Звичайні експерименти по встановленню впливу температури на коефіцієнт тертя важко використовувати, так як, по–перше, мають місце зміни механічних властивостей матеріалів при нагріванні, по–друге, на поверхнях тертя (при відсутності змащення) на повітрі можуть утворитися плівки різних сполук (оксидів) – приховуючі результати.
Для того, щоб перевірити справедливість термофлуктуаційної теорії, будувався графік залежності lgτ від 1/T. У випадку справедливості рівняння результати повинні укладатися на пряму, що частково підтверджує висунуту гіпотезу про вакансійний механізм опору зсуву.
Ернст і Мергант запропонували обчислювати зсувнийй опір при терті металів в вакуумі по теплоті плавлення, використовуючи рівняння Клапейрона–Клазіуса:
,
де L – теплота плавлення, кал/г; ρ – густина кристалу г/см3; TП/T - співвідношення температури плавлення до температури на плямі контакту.
Певно втрати енергії, яка йде на формування й руйнування молекулярного шва, обумовлене релаксаційними процесами, які йдуть самотично.
3.7 Механічна складова сили тертя
Основними безрозмірними критеріями, які оцінюють механічну складову тертя, є коефіцієнт гістерезисних втрат і відносного впровадження одиничної нерівності, яке являє собою відношення , деh – глибина впровадження, r – радіус кривизни одиничної поверхні, модельованій у вигляді сфери. Механічна складова збільшується при збільшенні шорсткості поверхні і росту навантаження. Для достатньо гладких поверхонь деформаційна складова нікчемно мала.
3.7.1 Одинична поверхня.
Розглянемо пластичний контакт одиничної нерівності радіусом r, впровадженого на глибину h рис.36
Ритс.36. Поперечний переріз впровадженого індентора
Площа перерізу, перпендикулярного руху приблизно дорівнює площі вписаного трикутника, тобто Ar = ha, де a – радіус плями контакту.
Якщо напруження пластичному відтиснення матеріалу дорівнює σT, то загальна сила . Навантаження на таку нерівність буде дорівнювати. Множникпояснюється тим, що розміщена за діаметральним перерізом половина сферичного сегменту не несе навантаження.
Звідки
,
Якщо вважати в першому наближенні, що σT = σN, і врахувати, що із геометричних міркувань а= , то отримаємо
,
Більш точний розрахунок для одиничної нерівності в умовах пластичного контакту дає
,
Для пружного контакту, використовуючи відомі розрахунки опору кочення жорсткої сфери по пружному напівпростору, отримаємо наступний вираз для коефіцієнта тертя:
,
де αГ – коефіцієнт гістерезисних втрат при ковзанні.
При ковзанні сфери встановлено, що , деα – коефіцієнт гістерезисних втрат для матеріалу, визначений в експериментах по одновісному розтяганні – стисненні.
Виражаючи величину впровадження через навантаження і механічні властивості, отримаємо: при пластичному контакті для одиничної сферичної нерівності (тут вважаємо, що тільки впровадженої поверхні сфери при ковзанні сприймає нормальне навантаження)
,
звідки
,
при пружному контакті
,
де
.