Скольжении поверхностей

дислокаций. При этом единственным источником упрочнения являются дислокационные диполи (образуемые при слиянии двух параллельных дислокаций противоположного знака), вызывающие направленные искажения, блокирующие перемещение дислокаций. Стадия легкого скольжения заканчивается образованием достаточно большого количества диполей и связанных с ними трехмерными клубками дислокаций, способствующих к возникновению скольжения по системам, пересекающим первичную. Другими словами, существует некоторая критическая плотность дислокаций, по достижению которой скольжение происходит по вторичным системам скольжения, что приводит к резкому росту упрочнения за счет взаимодействия пересекающихся дислокаций. При этом плотность дислокаций с увеличением деформации возрастает быстрее, чем линейная функция. Длина свободного пробега дислокаций непрерывно уменьшается, что подтверждается данными об уменьшении длины линий скольжения. На этой стадии упрочнения эффекты динамического возврата незначительны, поэтому деформационное упрочнение, как и на стадии легкого скольжения, соответствует линейному закону, то есть —- = const = E'. Величина Е" не зависит от dEj

ным источником упрочнения являются дислокационные диполи (образуемые при слиянии двух параллельных дислокаций противоположного знака), блокирующие перемещение дислокации. Стадия легкого скольжения заканчивается образованием достаточно большого количества диполей и связанных с ними трехмерными клубками дислокаций, способствующих возникновению скольжения по системам, пересекающим первичную. Другими словами, существует некоторая критическая плотность дислокаций, по достижению которой скольжение происходит по вторичным системам, что приводит к резкому росту упрочнения за счет взаимодействия пересекающихся дислокаций. При этом плотность дислокаций с увеличением деформации возрастает быстрее, чем линейная функция. Длина свободного пробега дислокаций непрерывно уменьшается, что подтверждается данными об уменьшении длины линий скольжения. На этой стадии упрочнения эффекты динамического возврата незначительны, поэтому деформационное упрочнение, как и на стадии легкого скольжения, соответствует линейному закону, то есть dc/de = Е' = const. Величина Е' не зависит от условий растяжения, скорости и температуры испытаний и равна примерно 1О2 G. Таким образом, модуль упрочнения на стадии быстрого упрочнения примерно на два порядка больше, чем на стадии легкого скольжения. Высокая скорость упрочнения объясняется образованием большого количества коротких линий скольжения, дислокации которых создают скопление перед барьерами внутри кристалла. Такими барьерами могут быть барьеры Ломера-Коттерелла, обусловленные поперечным скольжением (когда дислокации покидают одну плотно упакованную плоскость, переходя в другую, пересекающуюся с первой). Критическое напряжение, при котором начинается стадия III, сильно зависит от температуры, поскольку поперечное скольжение требует термической активации. На стадии динамического возврата происходит массовое двои-

где vs — средняя скорость скольжения. В управляемых муфтах скольжение происходит во время включения, т. е. износ зависит и от числа переключений в час.

Если у цилиндрических поверхностей скольжение происходит вдоль линии контакта, масляный слой в контактной зоне образоваться не может.

В зубчатых передачах скорости скольжения перпендикулярны контактным линиям (прямозубые передачи) или близки к перпендикулярам (косозубые передачи). Между тем в червячных передачах в средней части зуба червячного колеса имеется зона, в которой скольжение происходит вдоль контактных линий (рис. 11.6). На рис. 11.6 цифрами /, 2, 3 отмечены контактные линии в их последовательном положении в процессе зацепления и скорости скольжения оск в некоторых точках (направление и™ близко к направлению окружной скорости червяка и\). Зона, в которой направление vcll почти совпадает с

1 Важность расположения контактных линий перпендикулярно направлению скорости скольжения иллюстрируется следующим опытом ЦНИИТМАШ: несущая способность червячной передачи была существенно повышена в результате того, что была вырезана зона, в которой скольжение происходит вдоль контактных линий.

Работа упругого ремня связана с, упругим скольжением по шкивам. Неизбежность упругого скольжения при работе передачи следует из того, что натяжение, а следовательно, и относительное удлинение ведущей и ведомой ветвей ремня различны. При обегании ремнем ведущего шкива натяжение его падает (рис. 14.5). Ремень укорачивается и проскальзывает по шкиву. На ведомом шкиве ремень удлиняется и опережает шкив. Скольжение происходит не по всей дуге обхвата а, а на некоторой части ее (;}, называемой дугой скольжения.

Упругое скольжение происходит не по всей дуге обхвата ац, а по дуге aci, называемой дугой скольжения. Дуга скольжения располагается со стороны сбегания ремня со шкива. Со стороны набегания ремень имеет дугу покоя at—aci, по которой он движется вместе со шкивом без скольжения, имея наибольшую нагрузку. При холостом ходе упругое скольжение и дуга скольжения равны нулю. По мере роста полезной нагрузки (силы Ft) дуга скольжения растет, когда acl=ai наступает буксование передачи. При буксовании полезная нагрузка не может быть передана, т. е. тяговая способность ремня исчезает. Таким образом, упругое скольжение не является постоянной величиной, а зависит от значения нагрузки.

Как показали экспериментальные исследования, упругое скольжение происходит не на всей дуге обхвата, поэтому угол обхвата а = оеп + осс, где ап — угол, соответствующий дуге относительного покоя, а ас — угол, соответствующий дуге упругого скольжения (рис. 6.2). С ростом передаваемой нагрузки величина дуги покоя уменьшается.

Подвижными опорными частями трубопроводы опираются на пространственные опоры, чем обеспечивается возможность их свободных перемещений. Подвижные опорные части бывают: скользящие, в которых скольжение происходит по плоскости контакта опорной части с опорой (рис. 17.21) для снижения коэффициента трения здесь могут устанавливаться прокладки из антифрикционных материалов, например из фторопласта и д.р., обеспечивающие коэффициент трения в пределах 0,05-0,1; катковые опоры, в которых подвижность в одном или во всех направлениях обеспечивается качением катков (в последнем случае катки ставятся взаимно перпендикулярно в двух ярусах); шариковые, в которых подвижность в любом направлении обеспечивается качением шариков.

р.црушение путем среза; mm- плоскость сдвига (среза) Необратимое смешение атомов на параметр решетки происходит пол действием картельных напряжений. В кристаллической решетке сдвиг (скольжение) происходит по плоскостям и в направлениях с наиболее плотной упаковкой атомов. Эти плоскости называются плоскостями сдвига или скольжения. ием больше элементов сдвига в решетке, тем выше пластичность металла. Наиболее легкий сдвиг по этим плоскостям и направлениям

Жидкостное трение может осуществляться только при выполнении следующих условий: 1) смазочная жидкость должна смачивать твердые тела и удерживаться в зазоре между поверхностями; 2) смазочная жидкость должна полностью разделять скользящие поверхности; 3) слой жидкости между скользящими поверхностями должен иметь толщину больше некоторого предела /zmln, определяющегося шероховатостью поверхностей; hm[n = Rzl -\- Rz-2, где Rzi и Rz2 — высоты неровностей профиля поверхностей; 4) в слое смазки при скольжении поверхностей должно возникать и поддерживаться внутреннее давление, уравновешивающее внешнюю нагрузку, которая прижимает поверхности друг к другу. Результирующая этих сил называется несущей способностью слоя смазка.

примерно на 2—3 порядка меньше кажущейся площади соприкосновения. При скольжении поверхностей «пятна» касания разрушаются и возникают вновь, но их суммарная площадь остается примерно постоянной. «Пятна» приобретают вытянутую форму в направлении движения. Напряжения в области «пятен» достигают очень больших значений, только лишь в несколько .раз меньших теоретических значений прочности материала.

В соответствии с современной гипотезой, имеющей смешанный характер, процесс трения при скольжении поверхностей является не только результатом механического взаимодействия поверхностей, но и результатом действия молекулярных сил.

1. Влияние вида трения. Износ всегда связан с относительным перемещением и может иметь место при трении скольжения, качения и качения с проскальзыванием. Как было показано,, при анализе фрикционных связей для протекания процесса изнашивания необходимо их многократное возникновение и разрушение при относительном смещении микровыступов. Это условие выполняется при относительном скольжении поверхностей. Однако и при чистом качении упругих тел в зоне контакта возникают .сложные явления, связанные с напряженным состоянием 180; 140] и с проскальзыванием, которые могут привести к их изнашиванию, а не только к усталости поверхностных слоев.

При трении без смазки в условиях приработки соприкосновение двух трущихся деталей происходит не по всей номинальной площади этих поверхностей, а лишь по соприкасающимся между собой вершинам выступающих неровностей обеих трущихся поверхностей [ПО]. Таким образом, давление одной поверхности на другую распределяется лишь на фактически находящиеся в контакте микроплощадки, вследствие чего истинные напряжения смятия на этих площадках могут быть столь велики, что соприкасающиеся выступы профиля будут упруго деформироваться и пластически сжиматься и даже срезаться при взаимном скольжении поверхностей.

1. Адгезионный износ. Форма поверхностного разрушения, возникающего, когда два гладких тела скользят один по другому и фрагменты, вырванные с одной поверхности, прилипают к другой. Впоследствии они могут оторваться и образовать свободные частицы или вновь прилипнуть к исходной поверхности. Адгезионный износ реализуется всякий раз, когда атомы входят в близкий контакт. При скольжении поверхностей на площадках контакта всегда существует вероятность того, что из-за адгезионных сил разрушение этого контакта происходит не по первоначальной поверхности раздела, а внутри одного из материалов.

контактирующих участков поверхности; б) отслаивание, выкрашивание и микроразрушение, т. е. виды, аналогичные тем, которые характерны и для механического взаимодействия. При молекулярном взаимодействии эти виды разрушения наблюдаются в случаях, когда силы притяжения между молекулами-невелики и нарушаются при скольжении поверхностей.

Теплопроводность фторопласта-4 очень мала (примерно в 250—300 раз меньше, чем у стали), поэтому при скольжении деталей с малой скоростью их поверхности не нагреваются и коэффициент трения остается низким. В этом случае молекулы фторопласта-4 расположены беспорядочно; при взаимном скольжении поверхностей эти молекулы встречаются под различными углами и силы взаимодействия между ними не могут привести к образованию узлов сварки. При увеличении скорости скольжения трущихся поверхностей фторопласт-4 сильно нагревается из-за низкой теплопроводности. Тончайший слой трущейся поверх-

Значение смазки заключается в уменьшении не только коэффициента трения, но и износа. При сухом трении, т. е. в отсутствии смазки поверхности вала и подшипника чрезвычайно быстро повреждаются, теряют гладкую и правильную форму. Это явление изнашивания является результатом того, что при непосредственном контакте твердых тел происходит сцепление участков поверхностей, которое при относительном скольжении поверхностей твердых тел ведет к задирам и другим повреждениям. Введение смазки достаточной вязкости устраняет, как мы видели выше, непосредственный контакт при вращении вала в подшипнике или при движении ползуна по сопряженной плоскости, а поэтому устраняет сцепление, а следовательно, и износ поверхностей.

При сближении и скольжении поверхностей возникают меха-ническре и молекулярное взаимодействия, которые вызывают механические, химические и структурные изменения свойств поверхностей трения, а затем разрушения различных видов. И. В. Крагельским сформулированы два основных условия повышения износостойкости: необходим положительный градиент механических свойств по глубине, при котором прочность молекулярной связи между поверхностями должна быть меньше прочности нижележащего материала; поверхностные слои должны выдерживать многократную пластическую деформацию без разрушения.

Одинаковые коэффициенты трения могут быть получены при скольжении поверхностей с покрытиями различной