Сближение поверхностей

Простейший способ образования одноклиновых опор состоит в придании поверхности диска 1 (рис. 416, а) или опорной шайбы 2 (вид б) регламентированного перекоса относительно плоскости вращения. Между поверхностями образуется клиновидный зазор, расширяющийся в окружном направлении по обе стороны от точки А наибольшего сближения поверхностей и в радиальном направлении по мере приближения к центру. Если угол клина по окружности достаточно мал, то в суживающейся по направлению вращения части зазора возникает гидродинамическое давление, распространяющееся на угол ~ 60° от точки А в сторону, противоположную вращению (заштрихованные площадки). Давление максимально в точке А и падает в окружном и радиальном направлениях по мере увеличения зазора.

Пластическая деформация и взаимное внедрение выступов микронеровностей начинаются при среднем давлении на контакте выше предела текучести материала. В результате пластической деформации увеличиваются размеры площадок фактического контакта за счет частичного вдавливания находящихся в контакте выступов и вступления в контакт других выступов за счет дополнительного сближения поверхностей. После деформации шероховатость поверхностей изменяется незначительно.

Таким образом, площадь фактического контакта поверхностей состоит из множества дискретных малых площадок, расположенных на различных высотах пятна касания в местах наиболее полного сближения поверхностей. Между площадками взаимного касания тел имеются соединенные между собой или закрытые микрополости, заполненные

На рис. 84 приведены примеры определения износа сопряжений для типичных случаев. При износе поверхностей вращения деталей относительно некоторой оси при наличии неизнашивающихся (или малоизнашивающихся) направляющих, заранее известно направление (х— х) возможного сближения поверхностей (рис. 84, а и рис. 87).

Следует иметь в виду, что принадлежность к данной графе классификации определяется как конструкцией, так и характером действующих сил. Близкие по конструктивному оформлению сопряжения могут принадлежать к различным категориям. Например, для колодочного тормоза (рис. 86) при жестком закреплении колодок на рычаге сопряжение будет принадлежать к / типу, так как направление возможного сближения поверхностей при их износе определяется поворотом рычага относительно оси 02. При самоустановке колодок данное сопряжение будет относиться ко // типу сопряжений (рис. 86, б). В первом случае форма изношенной поверхности колодки будет определяться заранее известной траекторией ее движения — поворота относительно оси 02, во 2-м случае — самоустановка под действием сил трения FT, которые создают момент трения Мт. Неравномерность износа колодки UK (ф) в пределах центрального угла ф в этих случаях может быть направлена по-разному.

Эксперименты были проведены на приборе для определения сближения поверхностей при статическом контакте [70]. Экспериментальные кривые зависимости сближения h от нагрузки, соответствующие первому нагружению, приведены на фиг. 24 (/ — строгание; Д = 0,273; 2— торцовое фрезерование, Л = 0,376; 3 — плоское шлифование, А = 0,7 10). При определении величины сближения h как среднего значения из 20 повторных испытаний коэффициент вариации получаемых экспериментальных значений составлял в среднем 15%. Как видно из графика, образцы, изготовленные по одному классу чистоты и полученные при указанных видах обработки поверхности, имеют существенное отличие в контактной жесткости из-за различной величины А.

Для раскрытия равенства (IV.6) приведем формулы, оценивающие коэффициент трения с учетом величины сближения поверхностей h, нормальной нагрузки N, контурного давления Рс, фактического давления Рг и безразмерного комплексного критерия шероховатости А*. Рассмотрим общий случай контактирования двух твердых шероховатых поверхностей. Для определения коэффициентов А и В воспользуемся разработанными И. В. Крагельским [52] и Н. Б. Демкиным [20] зависимостями между фактической площадью касания Ат и величиной сближения поверхности h.

Параметры Ь1Л, tp, в1Л в формулах (IV.11), (IV.12) определяются с учетом коэффициентов kz и ks. Исходя из соотношений (IV.9), (IV.IO), (IV.11) и (IV. 12), определим фактическое давление Рг и величину сближения поверхностей А1-2:

где dP и dh — приращ&ния удельного давления и величины контактного сближения поверхностей.

Реальные поверхности характеризуются волнистостью и макроотклонениями формы. По существу предложенные зависимости также могут быть применены и к учету волнистости при заданном законе распределения волн. Процесс сближения поверхностей будет обусловливаться как деформацией микронеровностей, так и деформацией волн. В этом случае величина сближения поверхностей будет определяться как сумма сближений, обусловленных соответственно шероховатостью и волнистостью поверхности. Более подробно этот вопрос рассмотрен в работах [20, 88, 89].

Подставляя в уравнение (23') значение (Zft/P)v*, получим hz = = const. Следовательно, наблюдающийся при данной схеме испытания износ в начале каждой новой ступени нагружения можно объяснить нарушением режима гидродинамической смазки, установившегося в конце предыдущей ступени. Для этого при приложении новой нагрузки поверхности должны сблизиться, а толщина смазочного масла — стать меньше h2. Результатом такого сближения поверхностей является внедрение шероховатой поверхности диска 1 в поверхность образца и наступление износа, протекающего до тех пор, пока обусловленное им увеличение длины вытертой лунки снова не приведет к разделению поверхностей и восстановлению толщины смазочного масла до величины hz в соответствии с уравнением (23').

ностоикостью, относительно простои технологией изготовления крупногабаритных изделий и изделий со сложной конфигурацией. В качестве О.с. используют бесцв. или цветные неор-ганич. и органич. стёкла. Большинство оптич. стёкол - силикатные (более 30-40% SIO2 по массе), свинцово-или боросиликатные, а также многокомпонентные оксидные системы из 10-12 разл. оксидов, напр, алюмоси-ликафосфатные стёкла, содержащие А^Оз, SiC>2, P2Os. При изменении состава стёкол изменяются и их оптич. константы, гл. обр. показатель преломления по и коэфф. дисперсии света VD. В зависимости от величин этих характеристик О.с. делят на кроны (vo>50) и флинты (vD<50). Особое место среди стёкол занимают фото-хромные стёкла. Выделяют также кварцевые стёкла, уникальные по термо- и хим. стойкости, огнеупорности и др. св-вам. Стеклообразный SiOa - осн. компонент кварцевых оптич. волокон для протяжённых воло-конно-оптич. линий связи; такие во-локонно-оптич. материалы характеризуются миним. оптич. потерями на поглощение (~10~6 см~1). ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК - носитель данных в виде диска из прозрачного материала (стекла, пластмассы и т.п.) с метализиров. слоем, на к-ром сформированы микроскопич. углубления, образующие в совокупности спиральные или кольцевые дорожки с записью звука (компакт-диски), изображения (оптич. видеодиски), текстовой документации и т.д. Выпускаются (конец 1990-х гг.) О.д. диаметром до 360 мм с пост, (нестираемой) записью, предназнач. только для многократного воспроизведения (нереверсивные О.д.). На О.д. диаметром 300 мм можно записать, напр., ТВ программу продолжительностью 1,5-2 ч или создать пост, память для ЭВМ ёмкостью до 4 Гбайт. Широкое распространение получили цифровые О.д. диаметром 120 мм (компакт-диски) с продолжительностью звучания ок. 1 ч или объёмом памяти 650 Мбайт. Разрабатываются О.д., позволяющие многократно осуществлять запись - воспроизведение - стирание (реверсивные О.д.). ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР - то же, что лазер. ОПТИЧЕСКИЙ КЛИН - разновидность преломляющей трёхгранной призмы с углом при вершине не св. 10-15°. Световые лучи, проходя через O.K., отклоняются в сторону его основания на угол 6(/7- 1), где в - угол при вершине, /7 - показатель преломления материала O.K. Применяются, напр., в оптич. приборах для точного измерения углов отклонения световых лучей. Иногда термин «О.к.» употребляют в значении фотометрический клин. ОПТИЧЕСКИЙ КОНТАКТ - сближение поверхностей прозрачных тел до расстояний между ними порядка радиуса

Процесс контактирования поверхностей при статическом нагру-жении можно описать следующим образом. Первоначально поверхность контактирует и воспринимает нагрузку вершинами выступов микронеровностей на высотах, образуемых микрогеометримескими отклонениями. Первыми в контакт вступают противостоящие друг другу выступы на сопрягаемых поверхностях, сумма высот которых наибольшая. Деформация неровностей под действующей нагрузкой обеспечивает начальное сближение поверхностей. По мере увеличения нагрузки происходит дальнейшее сближение поверхностей и в контакт вступают новые пары выступов с меньшей суммой высот. Последовательность и разновременность вхождения выступов в контакт дифференцирует их напряженно-деформированное состояние.

сближение поверхностей

Для случая пластического контакта сближение поверхностей контактирующих тел зависит от контурного давления следующим образом [73]:

где co=Vi4-v2, а относительное сближение поверхностей eJi2 — по формуле *

жения, действующей перпендикулярно плоскости пластины. Она менее интенсивно обеспечивает сближение поверхностей скосов от пластической деформации, влияющих на длительность задержки трещины за счет контактного взаимодействия по поверхности скосов. Их роль в задержке роста трещины после перегрузки рассмотрена выше.

где b, v — параметры кривой опорной поверхности; е — относительное сближение поверхностей; /imax — высота максимального-выступа истирающей поверхности; ? — коэффициент, учитывающий влияние на величину площади фактического контакта упругих деформаций, 0,5 ^. ? <; 1; Т1С — относительная контурная площадьг участвующая в процессе трения; I — средний диаметр единичного пятна контакта.

сцепления (заедания) необходимо сближение поверхностей на расстояние действия сил связи между атомами. Для этого надо создать достаточную площадь контакта, удалив поверхностные пленки, состоящие из металлических окислов. При трении со смазкой для осуществления заедания надо разрушить масляную пленку. Прочность масляной пленки зависит от ряда факторов (температуры, давления и др.). Существует гипотеза, что при определенной критической температуре происходит хаотическое движение адсорбированных молекул смазки на поверхности металлов, в результате чего смазка теряет способность противостоять заеданию.

i Ниже излагаются результаты исследования, проведенного на опытно-промышленной установке [3]. Программа исследований существенно расширена и максимально приближена к условиям, воспроизводящим реальные режимы промышленной эксплуатации прецизионных станков. Система разгрузки направляющих с помощью магнитного поля [4], реализация которой для некоторых узлов металлорежущих станков пока еще встречает возражения, заменена гидравлической. Наряду с изучением устойчивости движения и точности положения перемещаемого узла при статических и динамических нагрузках (силовых и скоростных) тщательно исследованы динамика «всплывания» ползуна и его «опускания» на направляющих, точность перестановки, останова и выхода на заданное сближение поверхностей трения.

Точность перестановки и останова ползуна, а также его выхода на заданное сближение поверхностей направляющих исследовались только при статических режимах нагружения.

Осциллографировались скорость движения ползуна, его виброскорость, сближение поверхностей скольжения в трех точках (по трем углам), гидравлическое давление во всех четырех гидроопорах, а в случае динамической нагрузки — вертикальное и боковое усилия. При исследовании точности перестановки и останова ползуна Осциллографировались величина его первого скачка и выбег с момента отключения задающего сигнала в системе управления электроприводом. В первом случае до начала движения ползун оставался неподвижным в течение 15 минут.