Контактирующей поверхности

При разработке конструкций дополнительные элементы кинематических пар вводят для того, чтобы уменьшить давление и износ контактируемых поверхностей за счет перераспределения реактивных сил и увеличения размеров элементов кинематических пар (например, рис. 2.18,г). Особое внимание уделяется уменьшению деформаций под действием заданных сил путем установки дополнительных подшипников.

Соотношение (12.8) соответствует сформулированной выше теореме о скорости скольжения контактируемых профилей. В полюсе зацепления Р между профилями скольжение отсутствует. Чем дальше расположена контактная точка К относительно полюса зацепления Р, тем больше скорость скольжения. Учитывая, что износ контактируемых поверхностей является функцией скорости скольжения, конструктор должен в-ыбирать такое расположение сопряженных профилей относительно центроид, чтобы скорость скольжения находилась в допустимых пределах.

При разработке конструкций дополнительные элементы кинематических пар вводят для того, чтобы уменьшить давление и износ контактируемых поверхностей за счет перераспределения реактивных сил и увеличения размеров элементов кинематических пар (например, рис. 2.18,г). Особое внимание уделяется уменьшению деформаций под действием заданных сил путем установки дополнительных подшипников.

Соотношение (12.8) соответствует сформулированной выше теореме о скорости скольжения контактируемых профилей. В полюсе зацепления Р между профилями скольжение отсутствует. Чем дальше расположена контактная точка К относительно полюса зацепления Р, тем больше скорость скольжения. Учитывая, что износ контактируемых поверхностей является функцией скорости скольжения, конструктор должен в-ыбирать такое расположение сопряженных профилей относительно центроид, чтобы скорость скольжения находилась в допустимых пределах.

Исследование коэффициента трения упруго контактируемых поверхностей проводилось на парах трения металл — полимер в области небольших удельных давлений и малых скоростей скольжения.

Для случая упругого взаимодействия контактируемых поверхностей (контактирование шероховатой поверхности с гладкой) величина относительного сближения, выраженная в долях среднего радиуса закругления выступов профиля, определяется по формуле:

Предлагаемый комплексный безразмерный критерий оценки шероховатости А позволяет наиболее полно оценивать служебные свойства контактируемых поверхностей с учетом технологии их обработки. Связь критерия А с гостированными величинами Ra и Rz позволяет учитывать технологическую шероховатость при аналитической оценке площадей фактического контакта, коэффициента трения, интенсивности изнашивания и контактной жесткости стыков. Использование предложенных таблиц и расчетных формул значительно сокращает операции по обработке профилограмм в инженерной практике.

Рассмотренные теории распространяются только на упругие деформации в контакте. Однако причина преждевременного выхода из строя деталей машин, приборов и инструментов — многократная упругопластическая деформация контактируемых поверхностей в результате внедрения в них закрепленных или свободных абразивных частиц при ударе. В начальный момент удара в контакт с изнашиваемой поверхностью вступают наиболее крупные абразивные зерна. Абразивные зерна, твердость которых выше твердости металла, внедряются в поверхность, вызывая вначале упругую, а затем локальную пластическую деформацию. На поверхности и на некоторой глубине от нее возникают напряжения, во много раз превосходящие предел текучести материала. Внедрение абразивного зерна при ударе в пластичную поверхность происходит плавно, а в хрупкую — скачкообразно. • , .

Ударно-усталостное изнашивание происходит при многократном соударении поверхностей, не имеющих в зоне контакта твердых частиц, способных поражать их. Износ при этом увеличивается постепенно. Для развития ударно-усталостного изнашивания необходимо большое число циклов динамического воздействия в микрообъемах контактируемых поверхностей. При ударно-усталостном изнашивании поверхность контакта достаточно гладкая, в ряде случаев блестящая, не имеет следов лунок или рисок. Всякая неровность, образовавшаяся на поверхности контакта при ударно-усталостном изнашивании, сглаживается в результате деформации при очередном соударении. В конечном итоге при ударно-усталостном изнашивании поверхность становится шероховатой, что обусловлено энергией удара и механическими свойствами материала.

Элементарным -процессом ударно-теплового изнашивания является отрыв частиц металла от поверхности изнашивания в результате многократного пластического деформирования или непосредственно среза, связанного с внедрением твердых частиц при ударе. При ударно-тепловом изнашивании большую роль играют окислительные процессы, а также возможность охлаждения контактируемых поверхностей. Интенсивность ударно-теплового изнашивания определяется механическими свойствами металла, уровнем внешнего силового воздействия и температурой контактируемых пар.

На установке можно проводить одновременно испытания на ударно-абразивное изнашивание образца и наковальни, что позволяет подбирать износостойкую пару для условий соударения двух контактируемых поверхностей, имеющих между собой абразивную прослойку.

Рассмотрим напряженное состояние элемента твердого тела (рис. 4.3) на площадке фактического контакта в виде одной из граней этого элемента. Все грани элемента будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси X элемент должен увеличиваться в направлении осей Y и Z, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, поэтому элемент находится под действием не только нормальных о,, но и касательных напряжений, например ov. Такое напряженное состояние способствует пластическому течению материала. Исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после их испытания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Активным слоем или активным объемом называют слой (объем), который примыкает к контактирующей поверхности элемента (детали) пары трения и в котором могут происходить различные физико-химические изменения, инициированные трением.

или стержня в любом положении механизма находится на одинаковом расстоянии от контактирующей поверхности.

Влияние энергии удара на износ и закономерности изнашивания при ударе по различным видам абразива неоднозначно. При изнашивании, связанном с ударом по .абразиву, исключительно важное влияние на его природу и закономерности оказывает вид абразива. Кроме того, анализ полученных результатов показывает, что разрушение горной породы и -наблюдающееся при этом изнашивание образцов — это взаимосвязанные процессы, для которых можно найти оптимальный режим, соответствующий наибольшей износостойкости образцов. Этот вывод представляет собой интерес применительно к оборудованию буровых долот и указывает возможные пути повышения их эффективности и износостойкости. При ударе по абразиву форма контактирующей поверхности весьма существенно влияет на природу и интенсивность изнашивания; при скольжении такого влияния не наблюдается. В связи с этим при конструировании ударного инструмента, взаимодействующего по условиям работы с абразивом, необходимо учитывать такую специфику.

Перед увеличением износа на контактирующей поверхности образуются мелкие углубления и трещины, которые в дальнейшем исчезают.

В результате случайного размещения выступов одной контактирующей поверхности во впадинах парной ей поверхности происходит вариация сближений контактирующих тел, приводящая к вариации показаний средства измерений и снижающая точность измерений.

Аналогичное влияние имеет место при измерении на краях изделия или на участках перехода одной формы поверхности в другую. Это явление называется краевым эффектом. С целью уменьшения этого влияния контактирующей поверхности датчика придается сферическая или цилиндрическая форма с малым радиусом кривизны.

Например, используя малые размеры датчика и сферическую форму его контактирующей поверхности, можно уменьшить влияние размеров и конфигурацию контролируемых изделий.

1. На участке контактирующей поверхности упругого тела заданы внешние условия в напряжениях

где 61?- и 6aj — смещения сопряженных точек А на /-м витке болта и гайки в направлении внешней нормали к контактирующей поверхности /-го витка болта; coz — кинематическое перемещение, равно сумме перемещений в направлении оси z местных осей координат относительно общей системы; у(Ац) и y(A2j) — координаты сопряженных точек витков болта и гайки в ненагруженном состоянии; PIJ — угол наклона к оси z внешней нормали к рабочей

В соответствии с принятым законом распределения (1) формируются случайные значения, принимаемые высотой неровности первой контактирующей поверхности Hv При этом параметры С и а определяются с помощью соотношений, приведенных в работе [1] • 4 . - _ г, г.

При решении сопряженной задачи граничные условия на контактирующей поверхности тела задают в виде равенства температур и тепловых потоков, т. е.