Контактирующим поверхностям

Сварка трением относится к процессам, в которых используются взаимное перемещение свариваемых поверхностей, давление и кратковременный нагрев. Сварка трением происходит в твердом состоянии при взаимном скольжении двух заготовок, сжатых силой Р. Работа, совершаемая силами трения при скольжении, превращается в теплоту, что приводит к интенсивному нагреву трущихся поверхностей. Трение поверхностей осуществляется вращением или возвратно-поступательным перемещением сжатых заготовок (рис. 5.40). В результате нагрева и сжатия происходит совместная пластическая деформация. Сварное соединение образуется вследствие возникновения металлических связей между чистыми (ювенильными) контактирующими поверхностями свариваемых заготовок. Оксидные пленки на соединяемых поверхностях разрушаются в результате трения и удаляются за счет пластической деформации в радиальных направлениях.

где п частота вращения кольца, об/мин; р показатель степени /' = 3 для шариковых и р= 10/3 = 3,33 для роликовых подшипников; «23 коэффициент, характеризующий совместное влияние на ресурс подшипника качества металла колец, тел качения и условий эксплуатации (наличие гидродинамической пленки масла между контактирующими поверхностями деталей подшипника, перекосы колец)- Для обычных условий применения подшипников принимаю! следующие значения коэффициента «2з:

Коэффициент Zv учитывает влияние окружной скорости V (Zv= 1...1,15). Меньшие значения соответствуют твердым передачам, работающим при малых окружных скоростях (Кдо 5 м/с). При более высоких значениях окружной скорости возникают лучшие условия для создания надежного масляного слоя между контактирующими поверхностями зубьев, что позволяет повысить допускаемые напряжения:

Абразинное изнашивание материала происходит в результате режущего или царапающего действия твердых тел и (или) абразивных частиц. Эти частицы попадают между контактирующими поверхностями со смазкой или из воздуха, а также могут появиться в результате развития других видов изнашивания (схватывания, выкрашивания, окисления). Абразивное изнашивание является типичным для многих детален горных, буровых, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин, работающих и технологических средах, содержащих абразивные частицы (грунта, разбгрпнаемых пород и т. д.).

где ак и [ок] — действительное и допускаемое контактные напряжения сжатия; тк и [тк] — действительное и допускаемое контактные напряжения сдвига; N — сила нормального давления между контактирующими поверхностями кулачка и ведомого звена;

Зависимость (19.14) не учитывает таких специфических факторов работы зубчатых передач, как гидродинамические явления, происходящие в слое смазки между контактирующими поверхностями, наличие динамических нагрузок и касательных сил трения, неравномерность нагрузки и т. д. Поэтому при использовании формулы Герца для расчета зубьев необходимо вводить некоторые коэффициенты. Введем в формулу (19.14) коэффициент нагрузки К. = Кка.Кл и преобразуем ее с целью большего удобства в практическом использовании.

металлических связей между чистыми контактирующими поверхностями свариваемых деталей; окисные пленки, имеющиеся на металлических поверхностях в месте соединения, разрушаются в результате трения и удаляются за счет пластической деформации в радиальном направлении.

Образование жидкой фазы между контактирующими поверхностями характеризуется течением расплава обрабатываемого материала с динамической вязкостью, пропорциональной касательным напряжениям TyZ между слоями жидкости.

Одной из основных причин нарушения неподвижности соединений деталей сборочных единиц является увеличение зазора между их контактирующими поверхностями вследствие кок недостаточного качества и точности механической обработки и сборки, так и фреттинг-коррозионного изнашивания их в процессе эксплуатации. Но если между данными контактирующими поверхностями расположить «гибкий» компенсатор износа (полимерный композиционный материал) с Заданными физико-механическими свойствами, то он позволит свести зазор к нулю при сборке и, обладая необходимыми упругими и релаксационными свойствами, исключит его возникновение в процессе эксплуатации. Это позволит создать соединение деталей узлов машин с очень высокой работоспособностью и долговечностью.

Установлено, что трение твердых тел имеет молекулярно-меха-ническую природу. На участках фактического контакта поверхностей, как показано в главе 1, действуют силы межмолекулярного притяжения, которые проявляются на расстояниях, в десятки раз превышающих межатомное расстояние в кристаллических решетках. При отсутствии либо наличии промежуточной вязкой прослойки (влага, загрязнение и т.п.) между контактирующими поверхностями молекулярные силы вызывают адгезию на площадках фактического контакта и поверхности как бы "прилипают" друг к другу. Строго говоря, адгезия имеет сложную природу. Поэтому наряду с молекулярной теорией существует несколько других теорий адгезии.

Проведенные эксперименты для других пар и смазок показывают, что в установившемся режиме ИП между контактирующими поверхностями имеется граничный слой смазки, не разрушающийся при значительном увеличении нагрузки (о чем свидетельствует неравенство нулю сопротивления R). Наличие эффекта выпрямления в исследуемом диапазоне нагрузок говорит о том, что граничные слои, образованные полярными молекулами смазки (глицерина), адсорбированными на поверхностях, имеют правильно ориентированное расположение. При увеличении относительной скорости скольжения трущихся пар «эффект ориентации» исчезает, сопротивление граничного слоя падает до нуля, ЭДС уменьшается до предельно малых значений. Возможно, что это связано [4] с отсутствием асимметрии проводимости в результате тангенциального направления движения по отношению к осям молекул смазок. Компенсация полей твердых фаз адсорбированными молекулами сводит взаимодействие пар трения к дисперсионному взаимодействию неактивных групп (углеводородных хвостов) молекул. Коэффициент трения при этом имеет минимальное значение (/ *» 0,01).

Приведенные расчетные формулы для определения натяга, напряжений и упру гих перемещений получены при раесмот-" рении задачи как плоской, т.е. в предположении, что сопрягаемые детали имеют одинаковую длину. Валы же всегда длиннее ступиц. Однако и в этом случае можно обеспечивать равномерное посадочное давление, придав соответствующую форму контактирующим поверхностям.

Принимаем, что силы трения на зубьях пренебрежимо малы. Тогда можно считать, что сила взаимодействия зубьев направлена по нормали к контактирующим поверхностям, т. е. по линии зацепления касательной к основным окружностям. Следовательно, при действии постоянного момента сила в процессе однопар-ного зацепления остается постоянной.

Для того чтобы ролик не выжимался в расширенную часть полости, силы должны быть наклонены относительно нормалей к контактирующим поверхностям в точках контакта Лий под утлом, не превышающим угла трения ф.

До недавнего времени все лопатки компрессоров и турбин ГТД проектировали по принципу безопасного ресурса. Лопатки отстраивали по основному тону их колебаний таким образом, чтобы резонансные колебания либо вообще не возникали, либо их появление имело кратковременный характер на переходных режимах работы двигателя. Однако реальная эксплуатация двигателей показывает, что разрушение лопаток происходит при различной наработке двигателя и является частым событием по различным причинам [3, 4]. Возможна высокая концентрация напряжений по зонам галтельного перехода у основания лопаток, проявление фреттинга по контактирующим поверхностям основания лопатки и межпазового выступа диска, а также весьма распространены ситуации повреждения пера лопатки из-за попадания постороннего предмета в газовоздушный тракт ГТД или возникновения коррозионных язв. Следствием этого является фактическая эксплуатация лопаток с развивающимися в них усталостными трещинами.

Недостатки обычных трехзвенных самотормозящихся винтовых механизмов с парой скольжения, свойственные также червячным передачам, связаны с низким к. п. д. в тяговом режиме. В работе [108] предложена схема винтового механизма с высоким к. п. д. в тяговом режиме и надежным самоторможением. На рис. 62 показана схема механизма, преобразующего вращательное движение в поступательное. Полагаем, что нагрузка во внутренней и внешней винтовых парах распределяется равномерно по всем контактирующим поверхностям, и пренебрегаем потерями на трение в опорах качения механизма.

Шлицевое соединение, как известно [1, 2, 3], является одним из лучших, особенно в тех случаях, когда необходимо по-' ..пучить, разъемное соединение с минимальными и равномерно распределенными по его сечению и контактирующим поверхностям рабочими напряжениями. Г1ри этом можно применять в качестве материала ступицы менее прочные, более дешевые и технологичные материалы, в частности, обычные серые чугу-ны марки не выше G4 18-36. Кроме того, изготовление щли-це'вого отверстия ступицы протягиванием 'является одним из самых быстрых, простых и экономичных" технологических процессов. .Указанные преимущества делают целесообразными поиски путей повышения надежности шлицевого соединения шкива привода молотилки с валом двигателя зерноуборочных комбайнов. • <

зависят термические сопротивления контактов RK= 1/«к). Для контактов: толщина слоя (зазор) бк, tat. CVK, качественные или количественные, детерминистские или статистические характеристики слоев материалов, которые относятся к контактирующим поверхностям, их называют «контактными слоями». В исходные данные, как обычно, входят значения коэффициентов и членов уравнений, характеризующие граничные и начальные условия однозначности поставленной тепловой задачи.

Контактная жесткость материалов определяется главным образом при действии нагрузки Р (или удельного давления q) по нормали к контактирующим поверхностям и их взаимном перемещении в этом же направлении (сближении) у. В таких случаях контактная жесткость называется нормальной (в отличие от касательной) и характеризуется коэффициентом контактной жесткости [1]

изменениям, связанным со сменой режимов работы и возрастанием общего времени наработки данного экземпляра турбомашины. От конкретно реализующегося характера взаимодействия полок сильно зависит спектр рабочего колеса или, по крайней мере, его некоторые важные фрагменты. При рассмотрении спектров рабочих колес с полочным бандажированием нужно, вероятно, выделить два основных наиболее типичных состояния: 1) взаимное смещение полок по контактирующим поверхностям отсутствует (рабочее колесо ведет себя как система со сплошным'упругим поясом связей), 2) смещения носят развитый характер. Этим качественно различным состояниям отвечают два существенно различных спектра рабочего колеса (см. рис. 6.27).

Первое состояние может практически реализоваться, когда спектр рабочего-колеса выявляется резонансным способом при относительно слабом возбуждении вынужденных колебаний, например при экспериментальном определении его в лабораторных условиях. Достижение второго состояния наиболее вероятно непосредственно на работающей турбомашине, когда резонансные колебания могут совершаться с несравненно более высокими амплитудами, при которых усилия, возникающие на контактных поверхностях, существенно превышают силы трения, действующие на них. При экспериментальных исследованиях как в лабораторных, так и в рабочих условиях возможна также реализация различных промежуточных состояний системы, когда на поведение рабочего колеса сильна влияют нелинейные эффекты, связанные с действием сил трения на контактирующих поверхностях (в условиях развитых'колебаний со смещениями по контактирующим поверхностям нелинейности, вносимые относительно малыми силами трения, могут проявляться весьма слабо, и спектр колебаний рабочего-колеса, выявляемый резонансным способом, будет сравнительно мало отличаться от спектра, когда силы трения отсутствуют). Здесь возможна реализация колебательных движений с остановками, существование режимов, когда по одному из возможных относительных смещений направлений силы трения преодолены,. а по другому нет, и т. п.

При таких промежуточных динамических состояниях рабочего колеса возникают затруднения в выделении четких и привычных параметров, с необходимой полнотой характеризующих динамический процесс подобно тому, как это имеет место при колебаниях линейных систем или близких к ним. Замкнутое теоретическое рассмотрение промежуточных состояний рабочего колеса с полочным бандажярованием, проявляющего себя как сложная нелинейная система, связано с существенными трудностями. Вместе с тем как при относительна малых (система с упругим сплошным поясом связей), так и при достаточно больших амплитудах колебаний, когда смещения по контактирующим поверхностям становятся существенными, колеблющееся рабочее колесо способно проявлять себя как динамическая система, достаточно близкая к линейной поворотно-симметричной системе. Однако в условиях развитых смещений поведение системы как близкой к линейной, способно проявиться при колебаниях ее в виде бегущих волн, когда все стыки по полкам оказываются в идентичных условиях. Именно такого вида колебания обычно реализуются в рабочих условиях.