Интенсивности армирования

Повышение скорости относительного движения (качение с проскальзыванием) оказывает до известной степени благоприятное влияние. Поврежденный слой в процессе износа постепенно удаляется, вследствие чего выкрашивания не возникает. Долговечность сочленения здесь зависит от интенсивности абразивного износа, изменяющего с течением времени первоначальную форму контактных поверхностей.

В меньшей степени изучен вопрос об интенсивности абразивного изнашивания в зависимости от нагрузки, скорости скольжения и температуры.

Повышение скорости относительного движения (качение с проскальзыванием) оказывает до известной степени благоприятное влияние. Поврежденный слой в процессе износа постепенно удаляется, вследствие чего выкрашивания не возникает. Долговечность сочленения здесь зависит от интенсивности абразивного износа, изменяющего с течением времени первоначальную форму контактных поверхностей.

1,5% С и до 12% Сг. Прямая 2 соответствует наплавкам, содержащим до 5%! С и до 26% Сг. Следует отметить, что с увеличением количества углерода повышается износостойкость как наплавок, содержащих около 5% Сг, так и наплавок, содержащих до 26% Сг. Однако нарастание износостойкости происходит более интенсивно у наплавок с содержанием хрома до 5%'. Оказывается, что одну и ту же износостойкость можно получить при меньших количествах углерода и хрома. Так, например, износостойкостью, равной 2,0, обладает сплав У42Х26, соответствующий прямой 2, и сплав У15Х11, соответствующий прямой 1. Однако сплав У 15X11 содержит углерода и хрома в 2 раза меньше. Наплавки и сплавы I группы были также испытаны при меньшей интенсивности абразивного воздействия путем снижения скорости соударения абразивных частиц с изнашиваемой поверхностью до 60 м/сек.

знойного износа. Организация и возникновение при трении защитных пленок физической и химической природы, нанесение специальных покрытий, способствуют снижению изнашивания. Режущее действие твердых частиц и тел, приводящее к образованию стружки, вызывает абразивное изнашивание. Главными факторами при абразивном изнашивании является нагрузка, острота выступов режущих частиц, размер абразивных частиц, твердость изнашиваемого материала и абразива. Дпя уменьшения интенсивности абразивного изнашивания необходимо повышать твердость контактирующих поверхностей, их гладкость, удалять абразивные частицы из зоны контакта, защищать узлы трения от попадания внешних абразивных частиц. В случае отсутствия причин для адгезионного и абразивного износа возможно возникновение усталостного изнашивания как ведущего механизма поверхностного разрушения. В реальных условиях часто наблюдается сочетание нескольких видов изнашивания. Рассмотрим структуры известных и широко распространенных законов изнашивания. Например, закон изнашивания при адгезионном и абразивном взаимодействиях в контакте трущихся тел имеет близкую структуру [37]: / = K(N/ ЯВ), где / — интенсивность изнашивания; N- нагрузка; НВ— твердость; k — коэффициент различного физического смысла. Для фрикционной

Зубчатые колеса гитары токарных станков целесообразно закаливать для снижения интенсивности абразивного изнашивания и смятия рабочих поверхностей зубьев, это особенно важно при работе с большими подачами.

В качестве примера изменения процесса разрушения поверхностного слоя материала, вызванного изменением направления обтекающего потока, на рис. 29 показана зависимость интенсивности абразивного износа образцов закаленной и незакаленной стали и резины от значения угла атаки.

Во-вторых, использование осредненных скоростных показателей (подобных приведенным в табл. 13) для определения интенсивности абразивного износа затрудняется различными возмущениями и вихреобразованиями, которые происходят даже при оптимальных режимах работы гидромашин. Увеличение кинетической энергии движущихся абразивных частиц вследствие этих возмущений может привести к очень интенсивному местному разрушению поверхности при относительно низком среднем значении скорости.

Несоответствие осевой линии направляющей лопатки реальным линиям тока приводит к активному перетоку жидкости через эту щель, сопровождаемому сильным вихреобразованием. В пространстве между статорной колонной и направляющей лопаткой образуются зоны с повышенными скоростями, которые приводят к усилению интенсивности абразивного разрушения входных кромок направляющих лопаток.

Рис. 48. Изменение интенсивности абразивного износа деталей гидротурбины в зависимости от мутности воды

Основываясь на описанных в § 8 закономерностях абразивного износа и применяя методику, предложенную д-ром техн. наук В. Д. Дульневым [12], оценку интенсивности абразивного износа гидротурбин можно сделать путем приведения отдельных факторов, влияющих на износ, к одному эквиваленту. При этом истирающую способность наносов данного состава и данной среднегодовой концентрации в потоке можно оценивать по эквивалентной (по своим абразивным свойствам) концентрации в воде округленных кварцевых песчинок диаметром 0,5 мм, при длительности воздействия их на детали проточной части турбины 8760 ч. Эта, так называемая приведенная концентрация наносов рп может быть подсчитана по формуле:

Пространственно армированные композиты по сравнению с обычными слоистыми композитами, как правило, оказывают более высокое сопротивление сдвигам в трансверсальных направлениях, не расслаиваются, лучше сопротивляются локальным, динамическим и тепловым нагрузкам. Степень проявления этих преимуществ пространственного армирования, однако, существенно зависит от уровня реализованной в композите интенсивности армирования.

где Vna и Vnc — соответственно объемы арматуры и связующего в объеме Vn. Из построения соотношений (1.13) следует, что интенсивности армирования объема V,, и ИСЭ п-го типа совпадают.

Суммируя величины \inv, получаем выражение для общей интенсивности армирования композита

1.2.4. Условие максимальной интенсивности армирования композита. Исходя из выражения для ц в форме (1.17) легко показать, что максимум интенсивности армирования V, т. е. композита в целом, достигается при условии равенства интенсивностей армирования [х„ всех исходных структурных элементов или, что то же, всех Vn, заполняющих его представительный объем. Действительно, с учетом условия нормировки статистических весов 6П (1.11) выражение (1.17) преобразуется к виду

Полученный результат имеет весьма важное практическое значение. В случае принятия условия максимальной интенсивности армирования композита (1.20) снимается неопределенность значений Цп и, следовательно, 0„ для любой структурной модели композита, независимо от структуры армирования и числа N выделенных в представительном объеме типов ИСЭ. Действительно, в этом случае интенсивности армирования ИСЭ всех типов совпадают:

1.5.2. Гибридный композит. В случае гибридного композита имеется N> 1 различных армирующих элементов, различающихся физико-механическими свойствами, формой или размерами (рис. 1.3). Очевидно, что в общем случае такого композита для определения \ьп и 9П необходимо принять условие максимальной интенсивности армирования, позволяющее рассчитать указанные величины по формулам (1.21) и (1.22).

Регулярные трехмерные структуры армирования на этапе создания армирующего каркаса композиционного материала реализуются средствами ткацкой технологии, вследствие чего все армирующие волокна такого композита или часть их имеют участки заданного искривления той или иной степени [45]. Принципиальным отличием регулярных трехмерных структур армирования от двумерных является, однако, зависимость предельно достижимой интенсивности армирования ц* от числа направлений армирования и значений углов укладки арматуры:

что обусловлено очевидными факторами геометрической природы. Следствием этой зависимости является то обстоятельство, что область реализации произвольных значений ф„ и ifn для рассматриваемых структур в случае N^3 ограничена малыми значениями интенсивности армирования композита. Сравнительно высокие (порядка 0,6) уровни значений ц достигаются лишь в тех случаях, когда угол укладки г)п одного или двух направле-

Таким образом, рассматриваемые далее регулярные трехмерные структуры армирования с переменными значениями углов укладки арматуры ф„ и ipn следует связывать в первую очередь с композитами невысокой интенсивности армирования (я< <0,2— 0,3). Искривлениями волокон таких композитов, обусловленными технологией изготовления, в первом приближении можно, по-видимому, пренебречь, ограничивая число направлений армирования (т. е. типов ИСЭ) композита числом прямолинейных участков арматуры, различающихся парами (ф„, тз„) (рис. 1.7).

Подчеркнем, что в самом общем случае отдельные слои композита могут обладать произвольной структурой, т. е. быть однородными (например, средний слой • — заполнитель из пенопласта в трехслойном пакете) или армированными в N~^\ различных направлениях в плоскости или пространстве, а также содержать физически различные (по исходным материалам или интенсивности армирования лт) типы ИСЭ. Таким образом, слоистые композиты представляют собой наиболее общий и сложный класс композиционных материалов. Кроме того, в рамках структурного подхода расчет эффективных характеристик слоистого композита характеризуется важной особенностью, заключающейся в обязательном учете порядка чередования слоев в пакете. Вследствие этого в список параметров, определяющих упомянутые характеристики слоистого композита, помимо рассмотренных в 1.5 — 1.7 физических и структурных параметров, вообще говоря, включаются и координаты граничных поверхностей слоев гт.

3.1.1. Спирально армированная цилиндрическая оболочка. Простейшим видом армирования цилиндрической оболочки является так называемое спиральное армирование, реализуемое на практике средствами намоточной технологии. В случае постоянного по толщине оболочки угла укладки армирующих нитей одного сорта спиральная структура армирования может быть представлена структурным элементом одного типа (N=1), характеристики которого совпадают, очевидно, с характеристиками соответствующего физически однородного ИСЭ, определяемыми по заданному значению интенсивности армирования ц и углу ориентации <р относительно образующей оболочки (рис. 3.1).