Контурная площадь - контакт
Cтраница 2
В результате волнистости пятна контакта группируются на вершинах волн в отдельных зонах, совокупность которых составляет контурную площадь контакта АС - Последнюю можно определить как площадь, на которой осуществляется контакт волн, естественно дискретный, вследствие шероховатости. [17]
С и С2 - коэффициенты, зависящие от скорости, температуры и молекулярных констант; Ас - контурная площадь контакта; Ad - фактическая площадь контакта; pd - фактическое давление; / С - коэффициент, отражающий влияние нормальной нагрузки на силы прилипания. [18]
Однако легко видеть, что оба допущения Боудена не соответствуют действительности, так как истинная площадь трения не равна контурной площади, а адгезионная связь устанавливается всегда не по всей контурной площади контакта, а лишь в отдельных его точках. Поэтому несмотря на то, что формула ( 7) передает правильно связь между fe и механическими свойствами трущихся тел, предпосылки, положенные в основу вывода этой формулы, и следствия, вытекающие из рассмотрения трения как чисто адгезионного процесса, являются неправильными. [19]
Из ( 12) видно, что при неизменных физико-химических условиях на поверхностях трения, когда на процессы деформирования оказывают влияние соседние контактирующие микро-неровности, коэффициент внешнего трения будет существенно изменяться при увеличении средних нормальных напряжений на контурной площади контакта. [20]
По профилограммам легко подсчитываются давления, относящиеся к контурной площади контакта и к фактической. Оказалось, что при давлениях на контурную площадь пластин из стали 10, равных 2 - Ю8 Па, давления, отнесенные к фактической площади контакта, получаются порядка 1010 Па. Такая цифра заставляет искать объяснений - действительно ли в масштабах микровыступов металл способен выдерживать такие перенапряжения. Эти микродефекты значительно увеличивают сопротивление деформации каждого микровыступа. [21]
Рельеф контактирующих поверхностей, а также упругие свойства тел предполагаются одинаковыми. Выступы шероховатых поверхностей моделируются шаровыми сегментами радиусом г, расположенными в пределах контурной площади контакта Ас с постоянной плотностью. Выступы имеют различную высоту, причем число выступов ( точнее говоря, число вершин выступов) увеличивается по мере углубления в шероховатую поверхность. [22]
В условиях значительных давлений процесс трения между чистыми металлическими поверхностями носит несколько иной характер, чем в обычных условиях. При сравнительно малых давлениях площадь, занимаемая контактными участками, очень мала по сравнению с контурной площадью контакта двух металлов. В связи с этим, хотя на контактных участках и происходит сваривание сопряженных металлических поверхностей и срез более мягкого ( менее прочного) металла, рассчитывать силу трения как напряжение среза ( с учетом пластического оттеснения металла) невозможно, так как остается неопределенной истинная площадь контакта. При больших давлениях число истинных контактных участков с молекулярной связью на сопряженных поверхностях становится значительным и сохраняется на большом пути относительного перемещения металлов. В результате при тангенциальном перемещении возникает пластическое течение в поверхностном слое более мягкого и пластичного металла на всей контурной площади контакта. Этот поверхностный слой увлекается вторым бол ее прочным металлом ( инструментом), образуя на его кромке пластическую волну - валик, на перемещение которого тоже затрачивается некоторая часть общего усилия. Таким образом, внешнее трение, чистых металлических поверхностей в условиях высоких давлений переходит во внутреннее трение поверхностного-слоя более мягкого металла, вовлеченного в пластическое-течение. [23]
Расчет относительной площадиТфактического контакта из формул ( 3 - 29) и ( 3 - 30) производится следующим образом. По одному из уравнений ( 2 - 14) - ( 2 - 17) определяется контурная площадь контакта SK для данной нагрузки N, затем по уравнению 7K / V / SK находится контурная нагрузка. [24]
В случае, когда контактирующие тела ограничены криволинейными поверхностями несогласованной формы и, как следствие этого, номинальная площадь контакта невелика, можно пренебречь волнистостью и считать КПК равной площади площадки, рассчитываемой согласно формулам теории упругости для абсолютно гладких тел. При грубых экспериментальных методах измерения площади контакта ( например, с помощью слоя тонкодисперсной краски) измеряется именно контурная площадь контакта. КПК является фиктивной площадью и вводится как промежуточное звено для перехода от номинальной площади контакта Аа к фактической Ат. [25]
Обычно в расчетах используют сферическую модель микронеровностей поверхности. По этой модели все микронеровности представляют в форме весьма пологих шаровых сегментов радиусом г, расположенных в пределах контурной площади контакта с постоянной плотностью. [26]
К такому типу относятся подшипники скольжения, в которых используются комбинированные вкладыши, состоящие из стальной ленты с нанесенным на ее поверхность слоем антифрикционного материала. Обычно этот слой настолько тонок, что его влияние на размер контурной площади касания, а следовательно, на величину и распределение нормальных напряжений на контурной площади контакта пренебрежимо мало. Однако он оказывает существенное влияние на силовые взаимодействия вала с вкладышем в условиях внешнего трения. Это происходит вследствие того, что внешнее трение обусловлено в основном процессами, протекающими в поверхностных слоях контактирующих твердых тел. [27]
Пластическая деформация выступов микронеровностей и их взаимное внедрение начинаются при среднем давлении на контакте, равном примерно утроенному пределу текучести материала. Предельное среднее давление на площадях фактического контакта с учетом упрочнения материала в процессах пластической деформации достигает двух -, трехкратного значения его твердости при вдавливании. При этом давлении материал под контурной площадкой, деформировавшийся до того упруго, начинает деформироваться пластически, в результате либо увеличиваются размеры площадки за счет частичного погружения находящихся в контакте выступов и поднятия других с вступлением их в контакт, либо возникают новые контурные площади контакта. Полное погружение выступов в пластически деформированную основу не наблюдается. После деформации, даже сильной, шероховатость поверхностей лишь несколько видоизменяется. [28]
Профилограмма IV рис. 8 показывает однако, что для полного смятия микровыступов на воздухе оказывается необходимым прикладывать давление, равное не двойному пределу текучести, как это вычислено для идеально чистой поверхности, деформируемой в вакууме. Принимая предел текучести сильно наклепанного алюминия равным 10000 Н / см2, по профилограмме можно убедиться, что давление, равное двойному пределу текучести, неспособно превратить микрошероховатость в контактную плоскость. Как было ранее показано, адсорбированные молекулы во впадинах между микровыступами создают сильнейший расклинивающий эффект. Определим теперь, способны ли, например, для тех же алюминиевых образцов те же давления порядка двух пределов текучести выровнять шаровую волнистость и сделать тем самым контурную площадь контакта равной номинальной. [29]
При качении в контакт с абразивом попеременно входят различные участки истираемого ( катящегося) образца. Таким образом, для каждого из участков контакт и нагружение оказываются периодическими, чередующимися с отдыхом. Процесс трения характеризуется чередованием стадий вхождения в контакт, контакта, выхода из контакта и отдыха. В режиме качения реализуются различные значения проскальзывания. Помимо номинальной и фактической площадей контакта вводится понятие контурной площади контакта, образуемой при объемном смятии контактирующих тел. Контурная площадь контакта, будучи обусловлена объемной, а не поверхностной деформацией, в сильной степени зависит от геометрии образца, его жесткости и конструкции. Качение по сравнению со скольжением определяется поэтому большим числом параметров: не только р, v и Т, но также проскальзыванием V и контурной площадью контакта SK. Поскольку катятся обычно сферические и цилиндрические тела, давление в площади их контакта распределено неравномерно даже в том случае, когда поверхности контактирующих тел идеально гладкие. [30]
Страницы: 1 2 3