Ограниченного диапазона

Если появление усталостных раковин вызывается начальным приработочным износом (вследствие неточности изготовления колес), то по мере приработки, заключающейся в износе и пластической деформации микронеровностей, концентрация нагрузки снижается, а образовавшиеся раковины завальцовываются. Такое ограниченное выкрашивание не сказывается отрицательно на работе зубчатой передачи.

Выкрашивание может быть ограниченным или прогрессирующим. Ограниченное выкрашивание связано с концентрацией нагрузки по длине зубьев (в косозубых передачах — также с неполнотой использования контактных линий вследствие погрешностей шагов). В колесах из мягких, хорошо прирабатывающихся материалов выкрашивание после приработки мо-

При твердости поверхностей зубьев Н<с350 НВ может наблюдаться ограниченное выкрашивание, возникающее лишь на участках с концентрацией напряжений. После приработки зубьев такое выкрашивание прекратится.

ния являются малые энергетические потери. Коэффициент трения качения составляет обычно 0,0001—0,001, тогда как коэффициент трения скольжения в тех же условиях равен 0,05—0,3, т. е. в сотни раз больше. Поэтому потерями на трение при дифференциальном проскальзывании сопряженных поверхностей и при поперечном скольжении за счет вдавливания шара в желоб зачастую пренебрегают. Долговечность пар трения качения ограничивается в основном усталостным разрушением, выкрашиванием. К выкрашиванию приводят повторно-переменные контактные напряжения, вызывающие образование трещин, расклиниваемых попадающей в них смазкой. Ограниченное выкрашивание на небольшом участке вследствие временной перегрузки непосредственно связано с концентрацией нагрузки и с наличием неровностей на сопряженных поверхностях, резко уменьшающих фактическую площадь контакта. Прогрессивное выкрашивание, наступающее при достаточно больших напряжениях, также связано с неровностями поверхности. Испытания стальных шлифованных цилиндрических образцов на контактную усталость на машине МИД-4 при нагрузке 1500 Н и при 14 400 об/мин показали, что между стойкостью и высотой волнистости имеется обратная зависимость: с увеличением высоты волн с 0,1—0,4 до 1—2,5 мкм, т. е. приблизительно в 7 раз, стойкость снизилась с 450 до 150 ч, т. е. в 3 раза. Некоторые зарубежные фирмы считают, что для подшипников качения диаметром 6—12 мм допустимая амплитуда периодических неровностей уменьшается с увеличением числа волн на окружности с 1 мкм при двух волнах до 0,3 мкм при восьми волнах.

Ограниченное выкрашивание мягких поверхностей зубьев, наблюдаемое часто в первой стадии работы зубчатых колёс из вязких материалов, связано с концентрацией нагрузки на ограниченных участках или на мелких неровностях рабочих поверхностей. Оно происходит до тех пор, пока в результате выкрашивания этих участков нагрузка не распространится на большую поверхность. Ограниченное выкрашивание не должно вызывать тревоги в отношении надёжности работы зубчатой передачи.

не характеризует сопротивления материала контактной усталости, так как выкрашивание у недостаточно гладких поверхностей может начаться в период их приработки и затем прекратиться (ограниченное выкрашивание).

Выкрашивание, вызванное перегрузками (концентрацией удельных давлений), связанными с погрешностями изготовления или не учтенными при расчете деформациями, может прекратиться после перераспределения удельных давлений, обусловленного как выкрашиванием, так и другими видами разрушения поверхностей. Такое выкрашивание называется ограниченным; оно не опасно для работы передачи. Особенно часто наблюдается ограниченное выкрашивание в косозубых передачах из-за неравномерности распределения нагрузки среди контактных линий, вызванной погрешностями шагов. В частности, в этих передачах ограниченное выкрашивание ножек колеса неизбежно при больших значениях разности твердостей HBi — HB2 материалов шестерни и колеса.

Допускаемые контактные напряжения [ак] или [-] зависят от того, какая степень выкрашивания будет допущена к концу заданного срока службы передачи; может быть выбран один из следующих критериев: 1) допускается прогрессивное выкрашивание поверхностных слоев ножек зубьев и некоторое их обминание (на глубину тем меньшую, чем больше окружная скорость); 2) допускается ограниченное выкрашивание на грани прогрессивного, т. е. обминание поверхностных слоев ножек зубьев ке допускается; 3) выкрашивание ограничивается заданным процентом площади выкрашивания (или суммарной длины участков выкрашивания) от общей площади ра-

Увеличение контакта рабочих поверхностей зубьев. Допускаемая нагрузка определяется фактической суммарной длиной контактных линий в зацеплении. Если хотя бы одно из колес пары имеет небольшую твердость и малый предел текучести, то при небольших окружных скоростях требования к контакту зубьев, достигаемому при изготовлении зубчатых колес, могут быть снижены: ограниченное выкрашивание отдельных участков поверхностей зубьев не приводит к выходу передачи из строя. Зубчатые колеса средней и высокой твердости или низкой твердости, но работающие при средних и высоких окружных скоростях, не обладают этим свойством, и поэтому требования к контакту зубьев после изготовления и приработки должны быть для таких зубчатых колес повышенными.

Ограниченное выкрашивание происходит на той поверхности зубьев, которая подвержена более сильному нажиму, т. е. на отдельных неровностях поверхности или на участках сосредоточения нагрузки вследствие неточности обработки зубьев или перекоса осей корпуса. В этом случае выкрашивание прекращается, когда контакт вследствие приработки распространяется на большую поверхность.

Ограниченное выкрашивание бывает только у рабочих поверхностей зубьев, изготовленных из вязких материалов; оно наблюдается в первой стадии работы зубчатых колес и связано с концентрацией нагрузки на ограниченных участках вследствие неровностей рабочей поверхности зубьев. Как только после ограниченного выкрашивания этих участков нагрузка распространится на большую площадь, выкрашивание прекращается, зацепление начинает работать вполне нормально и надежно.

Определяющие уравнения состояния при упруго-пластическом .деформировании описывают функциональную связь процессов нагружения и деформирования с учетом влияния температуры для локального объема материала, т. е. связь составляющих тензоров напряжений вц, деформаций кц и температуры Т с учетом их изменения от начального U до заданного t момента времени: F[aa(t), &n(t), T(t)]=Q. Конкретные формы такой связи, представленные в литературе, основаны на упрощающих допущениях, применение которых экспериментально обосновано для ограниченного диапазона режимов нагружения. Учитывая кратковременность процессов импульсного нагружения, в большинстве случаев процессами теплопередачи можно пренебречь и с достаточной для практических целей точностью принять процесс адиабатическим. Изменение температуры материала в процессе нагружения в этом случае определяется -адиабатическим объемным сжатием (изменением объема в зависимости от давления), переходом механической энергии в тепловую в необратимом процессе пластического деформирования и повышением энтропии на фронте интенсивных ударных волн (специфический процесс перехода в тепло части механической энергии при прохождении по материалу волны с крутым передним фронтом, в результате которого кривая ударного сжатия не совпадает с адиабатой [9, 11, 163]).

В настоящее время определяющих уравнений состояния, позволяющих описать реологическое поведение материалов с учетом режима нагружения, нет, поэтому для выполнения расчетов используются упрощенные модели материала [153, 225, 323], неотражающие всей сложности поведения материала в процессе-деформации и, следовательно, применимые для ограниченного диапазона условий нагружения. Успехи в построении уравнений состояния на основе физических механизмов пластической деформации, например на основе дислокационной модели пластического течения [74, 175, 309], имеют ограниченное значение. Зависимость сопротивления деформации от мгновенных условий нагружения (температура, скорость деформации и др.) и всей истории предшествующего нагружения, которая определяет изменение в процессе деформирования большого числа параметров, характеризующих микро- и макроструктуру материала, за исключением некоторых частных случаев, не позволяет в настоящее время дать количественную оценку инженерных характеристик сопротивления материала.

Уравнения состояния, включающие средние параметры дислокационной структуры материала и динамики дислокаций, являются аналитическим представлением процесса деформирования материала под нагрузкой для ограниченного диапазона изменения условий нагружения и могут рассматриваться как одна из аналитических зависимостей для аппроксимации экспериментальных результатов.

е~е/). Поскольку экспериментальные данные свидетельствуют о зависимости сопротивления от величины и скорости деформации по крайней мере для области высокоскоростного деформирования [151, 322, 335], эти уравнения справедливы для ограниченного диапазона режимов нагружения. Это ограничивает возможность представления поведения материала под нагрузкой трехмерной поверхностью (1.5), которое используется в некоторых работах [113; 386] для обобщения экспериментальных данных, полученных при различных режимах нагружения. Зависимость (1.5г) в виде 0(е) используется в теории пластичности и предполагает нечувствительность материала к скорости деформации. Существование такой зависимости положено в основу теории распространения упруго-пластических волн в работах Кармана, а также [212, 226, 227, 317—319] и др.

{г1 соответствует enl и о^. Отсюда коэффициент пропорциональности для ограниченного диапазона изменения нагрузки -^- =

Изменение сопротивления сдвигу с ростом деформации т(еп} связано с изменением плотности и подвижности дислокаций,, концентрации барьеров на пути движения, высоты барьеров, величины активационного объема и других параметров, определяющих динамику дислокаций. Ввиду сложного характера связи между этими параметрами используется упрощенный подход, в1 соответствии с которым плотность дислокаций L и средняя скорость их движения/представляются в виде функций одной переменной •— соответственно величины пластического сдвига и сдвиговых напряжений (этот подход допустим для ограниченного диапазона изменения условий нагружения)

Интегрирование выражения (1.42) по времени приводит к зависимости плотности дислокаций от закона нагружения в виде (для ограниченного диапазона изменения их плотности, позволяющего принять коэффициенты а и fti постоянными в процессе деформации)

вязкости от величины деформации и ее скорости ц,а=Ца(е, е). Модуль упрочнения М— das/de,n для ограниченного диапазона изменения сопротивления трения принимаем постоянным.

Для ограниченного диапазона скорости (8н<е„<ек, е< lOV"1) по результатам экспериментальных исследований при одноосном напряженном состоянии сопротивление металлов деформированию [402]

Для привода барабанных однократных станов находят применение электродвигатели как постоянного тока, так и асинхронные. Эти электродвигатели, однако, затрудняют получение плавного пуска стана. Но в тех случаях, когда предполагается волочение ограниченного диапазона размеров проволоки при небольших изменениях скорости, они находят успешное применение.

Ограничение по теплопередаче. Как известно, тепловые трубы имеют ограничения (рис. 4) по теплопередаче вследствие: кинетики испарения, гидродинамики течения жидкой фазы теплоносителя, достижения кризиса теплового потока в испарителе, газодинамического запирания по паровому потоку, ограниченного диапазона рабочих температур. Кроме рассмотренного выше — температурного, наиболее существенными ограничениями для криогенных ТТ являются кризис кипения и осушение фитиля.