Нарушения геометрии

Из существующих многочисленных механизмов образования поперечной шероховатости рассмотрим два наиболее существенных. Первый характеризуется режимом пластического нарушения фрикционных связей или режимом микрорезания. В этом случае периодический профиль образующейся шероховатости на более мягком материале пары (различие твердости, обусловленное механическими или геометрическими свойствами, является обязательным условием формирования поперечной шероховатости) копирует форму выступов более твердого тела и может быть представлен проекцией сечения этих выступов на плоскость, перпендикулярную к вектору скорости. В первом приближении он определяется профилограммой, снятой перпендикулярно к направлению движения.

стичеекое оттеснение материала, а иногда и его упругое восстановление. Так, Крагельский [119] выделяет пять видов нарушения фрикционных связей двух контактирующих тел, три из которых (срез, упругое и пластическое оттеснение материала) могут наблюдаться при абразивном изнашивании. Условия перехода от упругого оттеснения к пластическому и ми'Крорезанию он ставит в зависимость от относительной глубины внедрения абразива в материал и величины сил адгезии. Автор подчеркивает, что срез (микрорезание) — явление редкое, так как минеральные частицы в почве округлены и закреплены .недостаточно прочно. Однако если уже в одном из 1000 контактов двух тел оно осуществится, то это обусловит ведущий вид изнашивания.

Взаимодействие двух тел при абразивном изнашивании практически всегда может быть сведено к указанным И. В. Крагельеким схемам нарушения фрикционных связей. При этом многократное упругое или пластическое оттеснение приводит к усталостному отслоению .слоев металла или отделению их абразивными частицами. Срез происходит при однократном (воздействии частицы на материал.

Из пяти видов нарушения фрикционных связей три: 1) упругое оттеснение материала, 2) пластическое оттеснение материала и

Фиг. 2. Схема основных видов нарушения фрикционных связей.

И. В. Крагельский отметил пять основных видов нарушения фрикционных связей (взаимодействующих участков поверхностей или пятен контакта) (фиг. 2).

Приведенные пять видов нарушения фрикционных связей по условиям отделения материала И. В. Крагельский разделил на три группы:

Износ поверхности трения происходит при удалении материала на отдельных участках фактического контакта сопряженных пар в результате выцарапывания (микрорезания или среза внедрившейся микронеровности, если она недостаточно прочна), выкрашивания (пластического оттеснения материала), отслаивания (упругого оттеснения), микроразрушения (охватыва-ния пленок, покрывающих поверхности, и их разрушения — адгезионного отрыва), глубинного вырывания (схватывания поверхностей, сопровождаемого глубинным вырыванием — когезионным отрывом). Первые три вида нарушения фрикционных связей наблюдаются при механическом взаимодействии, последние два — при молекулярном.

В этой теории сформулирован механо-геометрический образ фрикционной связи и описаны пять видов нарушения фрикционных связей (упругое оттеснение, пластическое оттеснение, микрорезание, адгезионный отрыв, когезионный отрыв).

Реализация того или иного вида нарушения фрикционных связей существенным образом зависит от целого ряда факторов (нагрузки, шероховатости, температуры, объемных и поверхностных упруго-прочностных свойств, окружающей среды и т. п.).

В связи с этим были получены критериальные соотношения, позволяющие оценить, какой вид нарушения фрикционных связей осуществляется в данных условиях.

После смятия поверхностного слоя деталь упрочняется в результате наклепа и вступления в действие основной толщи металла. Соединение, однако, может оказаться непоправимо испорченным, во-первых, в результате резкого снижения прочности от местных трещин и надрывов, становящихся концентраторами напряжений при последующих нагружениях, а во-вторых, вследствие нарушения геометрии соединения, обусловленного смятием.

Напряжения третьего рода являются следствием искажения, нарушения геометрии решетки. Эти напряжения в ряде случаев вычисляются теоретически, они также определяются методами рентгено-структурного анализа. В общем напряженном состоянии твердого тела напряжения третьего рода играют большую роль. С учетом экспериментальных данных о невысоком уровне напряжений второго рода [27] можно полагать, что энергия, поглощаемая при пластической деформации, заключена в основном в напряжениях третьего рода.

ствовало требованиям чертежа на изготовление лопатки. Отмеченные нарушения геометрии входной кромки вызвали повышение концентрации напряжений, что отрицательно сказалось на усталостной прочности лопаток и явилось причиной возникновения и распространения усталостной трещины.

С характером изменения трех отмеченных кривых теснейшим образом связаны и закономерности изменения вибрационных характеристик машин и механизмов. Действительно основными источниками вибрации в машинах являются неуравновешенность вращающихся частей, несоосности, нарушения геометрии кинематических пар, рост зазоров в сочленениях. Эти величины изменяются обычно пропорционально износам, пластическим деформациям, вследствие этого и вибрация машины должна нарастать линейно во времени в процессе второго периода эксплуатации машины; только при наступлении третьего этапа в одной из отмеченных закономерностей должно появиться резкое нарастание вибрации машины. Теоретический график изменения средних величин вибрации машины в общем по своему характеру должен повторять приведенные выше три фундаментальных графика.

Наиболее существенные гармоники возбуждающих сил, возникающие из-за нарушения геометрии узла цапфа — подшипник, являются: разностенность внешней обоймы шарикового подшипника, перекатывание ротора по шарам подшипника, волнистость дорожек на обоймах и пр. [42].

Таким образом, даже без учета отклонений геометрии узла цапфа — подшипник на корпус реальной роторной машины, всегда имеющей радиальный зазор в подшипниках, передаются полигармонические силы, которые могут вызывать на разных оборотах резонансные колебания. Это и объясняет обилие гармоник перемещения корпуса реальной турбомашины. Отметим, если систему ротор — корпус рассматривать как линейную, не имеющую зазоров в подшипниках, то дисбаланс ротора может на корпусе возбудить только первую гармонику перемещения. Можно сказать, что амплитуда первой гармоники в колебаниях двигателей в основном определяется дисбалансом. Амплитуды гармоник высших порядков определяются многими факторами. Их следует тщательно изучить. Конечным результатом этих исследований должна явиться разработанная в деталях технология вибродефектоскопии. Такая технология должна иметь возможность по величинам амплитуд различных гармоник перемещения (или ускорения) указать на основные возможные технологические дефекты, приводящие к росту соответствующих гармоник на тех или иных оборотах двигателя. Для определения такого соответствия необходимо выполнить по специальной программе достаточно большое число экспериментов, при которых в конструкцию двигателя преднамеренно вводятся типичные дефекты, нарушения геометрии и при этих условиях осуществляется гармонический анализ перемещений корпуса двигателя, т. е. определяются характерные величины амплитуд разных гармоник.

После смятия поверхностного слоя деталь упрочняется в результате наклепа и вступления в действие основной толщи металла. Соединение, однако, может оказаться непоправимо испорченным, во-первых, в результате резкого снижения прочности от местных трещин и надрывов, становящихся концентраторами напряжений при последующих нагружениях, а во-вторых, вследствие нарушения геометрии соединения, обусловленного смятием.

Использованные в опытах каналы {фиг. 1) можно рассматривать как модели нарушения геометрии реальных каналов. При выборе схем экспериментальных каналов имелось в виду, что причиной снижения qKp является неравномерность скоростей и теплосодержаний потока по сечению в условиях плохого перемешивания. Согласно уравнению (1) перекос теплосодержания зависит от обогреваемой длины. Следовательно, экспериментальные каналы со смещением прямых трубок имитировали подобные смещения в реальном канале, в котором расстояние между дистан-лионирующими устройствами (перемешивающими поток) равно /об модели Можно также считать, что они имитировали условия при плавном изгибе внутренней трубки реального канала, в котором дистанционирую-щие устройства размещены по длине с интервалом в 2—3 /об модели ,Для имитированных случаев можно непосредственно использовать полученные графики. 3

2. Полученные зависимости позволяют определить критический тепловой поток при известном типе нарушения геометрии для условий, близких к исследованным.

В проведенных исследованиях реализовывались все виды разрушения (рис. 10.2). Так, по гладкой части разрушались шпильки из стали 10Х11Н23ТЗМР (рис. 10.2, а). Зарождение и дальнейшее развитие усталостной трещины в этих шпильках происходили по месту клеймения (электроискровым карандашом). Разрушение по проточке или переходной части происходило в случае нарушения геометрии сопряжения или радиуса перехода, нарушении технологии изготовления (рис. 10.2, б). В зоне сопряжения резьб для соединений, имеющих крупные шаги (рис. 10.2, в), разрушение происходит от усталостных трещин, развивающихся по поперечному сечению шпильки (чаще всего по первому витку, находящемуся в сопряжении с гайкой, считая от ее опорной поверхности). Разрушение резьбы от циклического среза наблюдается у соединений, изготовленных из материалов, имеющих низкие значения характеристик прочности, а также в связи с уменьшением шага резьбы (рис. 10.2, г).

Влияние величины кольцевого зазора между плунжером и гильзой. При неизменном диаметре корпуса распределителя измеряли силу трения плунжера, диаметр которого постепенно уменьшался притиркой. Для того чтобы не учитывать побочного влияния на силу трения гидродинамических защемляющих сил, возникающих вследствие нарушения геометрии плунжера при притирке, результаты обрабатывали путем сравнения силы трения Fa при работе на загрязненной жидкости (жидкость в состоянии поставки) с силой