- •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
3.9.2 Роль пластичних деформацій при коченні металів
Викладена гістерезисна теорія кочення задовільно описує опір кочення твердих металів по гумі. Однак спроба розповсюдити її в тому ж вигляді на випадок кочення металів не завжди виявляється успішною. Так, наприклад, в експериментах по коченню кульок із однойменних металів для приведення у відповідність експериментальних даних з розрахунками по гістерезисних теоріях кочення потрібно прийняти αГ для твердої міді 0,32; для дюралюмінію 0,06; для фосфоритної бронзи 0,14; для загартованої сталі 0,01 при навантаженні 5,8–6 кгс на кульку. Ці значення αГ виявляються дуже великими навіть з розрахунком двох–трьох кратного збільшення αГ в порівнянні з α для простого циклу навантаження.
В умовах знакозмінних зсувних деформацій, пластичні деформації призводять до появи залишкових напружень в матеріалах. При наступних переходах по тому ж самому місці напружений стан матеріалу є функцією на тільки прикладеного в даний момент навантаження, але й залишкових напружень .
Комбінація цих напружень може бути такою, що ніде не виконується умова текучості. Отже, система немов пристосовується до діючого напруження, забезпечуючи пружну поведінку матеріалів. Для випадку жорсткого циліндру, який котиться по пружно–ідеально-пластичній основі, система пристосовується при умові, що p0 < k, де p0 – максимальне напруження на контакті; k – пластична стала.
Це наступає при навантаженні, яке на 70% перевищує межу пружності.
Якщо ж напруження буде вище цієї межі, то може виникнути наступна ситуація. В нормальному по відношенню до поверхні тертя напрямку не спостерігаються пластичні деформації і зовні контакт виглядає повністю пружним. Однак, під поверхнею тертя розвиваються відчутні деформації пластичного зсуву, який супроводжується значною розсіяністю енергії.
Схеми циклу навантаження мікрооб’єму матеріалу , який знаходиться на деякій глибині під поверхнею кочення, можна уявити такою, як на рис.46
Рис.46. До виникнення необоротного зсуву в напрямку кочення в приповерхневих шарах матеріалу
Початковий стан відповідає точці А. По мірі того, як елемент входить в зону контакту напруження зсуву ростуть до значення kпо лінії (пружна деформація). Потім змінюється напрямок зсуву і елемент прямує по лініі. В точціС деформації зсуву зникають і при подальшому русі катка відносно матеріалу змінюють напрямок (). Після того, як напруження досягнуть значенняk знову виникає пластичний зсув . Коли елемент залишає контактну зону, напруження в матеріалі падають, внаслідок чого змінюються деформації (). Після завершення повного циклу навантаження елемент під поверхнею одержує незворотній зсув () в напрямку кочення.
Табор встановив, що при малих навантаженнях на кульку експериментальні дані по опору кочення добре лягають на залежність виду , тобто коефіцієнт гістерезисних втрат майже не залежить від напруження. Проте при навантаженнях, які наближаються до тих, які викликають ознаки пластичних деформацій, деn=1,7…1,8 при коченні однойменних кульок.
Поява перших ознак пластичних деформацій у випадку контакту сфери з напівпростором викликає величину коефіцієнта гістерезисних втрат в межах 2…4%.