Волнистости поверхности

На явления трения оказывают влияние свойства поверхностей. Вследствие шероховатости и волнистости поверхностей, неточности изготовления деталей и изменения формы под действием приложенных нагрузок поверхности контактируют не по всей их площади, а по отдельным малым площадкам, вследствие этого на соприкасающихся поверхностях даже при небольших сжимающих нагрузках возникают большие удельные давления. Под действием этих давлений происходят упругие и пластические деформации элементов поверхности, выступы поверхностей взаимно внедряются и на площадках контакта возникают силы молекулярного взаимодействия.

88. Рыжов Э. В. Геометрические характеристики шероховатости и волнистости поверхностей.— Сб. «Новое в теории трения». М., «Наука», 1966, стр. 19—30.

139—43] и развиваемая в целом ряде других работ [44—47] усталостная теория износа базируется на следующих основных положениях: 1) контакт двух тел вследствие шероховатости и волнистости поверхностей дискретен; 2) износ как процесс механического разрушения материалов происходит в результате локальных напряжений и деформаций в зонах фактического контакта; 3) усталостное разрушение материала на отдельных участках поверхностей трения обусловлено многократным нагружением зон контакта.

для чего обкатку надо начинать с минимальной нагрузки, а следовательно, и с минимальной скорости. Приработка выступающих шероховатостей в местах перегрузок носит название микрогеометрической обкатки или микрогеометрической приработки. Этот процесс проходит сравнительно быстро: автомобильные двигатели обычно прирабатывают микрогеометрические неровности за 60 — 120 мин. Постепенно повышая нагрузки и скорости, можно получить за указанное время поверхности трения, способные к восприятию эксплоатационных нагрузок. Однако макрогеометрические погрешности за такой отрезок времени исправить невозможно. Для выправления волнистости поверхностей, конусности, бочкообраз-ности и прочих дефектов цапф и подшипников требуется значительно большее время. Макрогеометрическая приработка автомобильных двигателей длится 20—50 час., после чего наступает период, называемый М. М. Хру-щовым «периодом постоянства износа». Во время макро-геометрической приработки не рекомендуется перегружать поверхности трения, так как в этот период приработки еще возможны задиры и заедания вследствие местных перегрузок. Следовательно, для правильного проведения всего процесса обкатки рекомендуется начинать ее с минимально напряженного режима и не доводить напряжение- его (режима) до максимальных значений и во время макрогеометрической приработки. Условия минимальных скоростей и нагрузок создаются при вращении двигателей от внешнего привода, т. е. при холодной обкатке, В этом случае из двигателя можно вынуть свечи, что сведет нагрузку на поршневые кольца и подшипники к весьма небольшой величине.

ватости и волнистости поверхностей составляет очень малую величину от номинальной поверхности трения. В результате на участках фактического контакта создаются громадные удельные нагрузки, что приводит к интенсивному разрушению поверхностей трения.

Силы и моменты, создаваемые в процессе сборки этого механизма и действующие на его детали при работе, а также внутренние упругие силы деталей обеспечивают силовое замыкание, благодаря которому контакт в сопряжениях деталей не нарушается. Однако при этом неизменно возникают погрешности, создаваемые наличием шероховатости и волнистости поверхностей (рис. 6, а), а также деформациями одной или обеих сопрягаемых деталей (рис. 6, б). Для того чтобы эти погрешности не ухудшали качество соединений, назначается соответствующая оптимальная чистота обработки сопрягаемых поверхностей и пределы возможных зазоров, при которых деформации деталей не вызовут нарушений в работе узлов и изделия в целом.

Влияние геометрии фрикционного контакта на трение и износ. При контактировании деталей машин вследствие волнистости поверхностей и макроотклонений формы на значительной части номинальной площади контакта микронеровности сопряженных поверхностей не касаются одна другой. Поэтому площадь касания очень мало зависит от номинальной площади сопрягаемых тел. Именно этим объясняется выдвинутое Кулоном положение о независимости силы трения от номинальной площади контакта трущихся тел.

Влияние геометрии фрикционного контакта на трение и износ. При контактировании деталей машин вследствие волнистости поверхностей и макроотклонений их формы на значительной части номинальной площади контакта микронеровности сопряженных поверхностей не касаются друг друга. Поэтому площадь касания мало зависит от номинальной площади сопрягаемых тел. Именно этим объясняется выдвинутое Кулоном положение о независимости силы трения от номинальной площади контакта трущихся тел.

Установление требований к точности формы и расположения, шероховатости и волнистости поверхностей деталей исходя из требований функциональной взаимозаменяемости будет значительно способствовать получению высокого качества изделий, особенно их точности, надежности и долговечности. Шероховатость, волнистость, отклонения формы и расположения поверхностей уменьшают контактную жесткость стыковых поверхностей деталей машин и быстро изменяют установленный при сборке начальный характер подвижных посадок.

Исследования, проведенные в СССР и за рубежом [3], [7], показывают, что существует определенная зависимость между величинами гранности и волнистости поверхностей желобов и тел качения и их износом, с одной стороны, и неуравновешенностью, вибрацией и шумом шарикоподшипников, — с другой, которые особенно прогрессируют при увеличении оборотов.

трения / = Р (5). Возникновение гидродинамического режима, сопровождающееся увеличением толщины пленки до 1—5 мк, объясняется появлением подъемной силы за счет гидродинамических эффектов от взаимного наклона дисков, волнистости поверхностей, наличия микроклиньев. Вопросу проектирования торцовых уплотнений посвящена книга А. И. Голубева [22] и ряд других работ [62]. Схема сил, действующих на уплотняющий диск, показана на рис. 5.18. Для уменьшения трения и износа дисков желательно иметь в зазоре гидродинамический режим трения, при котором распределение давления в масляной пленке близко к линейному и среднее дав-

бора и дополнительной частотной погрешностью, зависящей от неравно--мерности слоя изоляции, волнистости поверхности трубы и от размеров антенны измерительного устройства. Суммарная погрешность не превышает ±10%.

Таким образом, лишь за счет волнистости поверхности пленки ее тепловая проводимость увеличивается на 13%. В целом увеличение интенсивности теплоотдачи через такую пленку по сравнению с расчетом Нуссельта равно:

Таким образом, лишь за счет волнистости поверхности пленки ее тепловая проводимость увеличивается на 13%. В целом увеличение интенсивности

Все это при значительных величинах угла ср, имеющих место при большой волнистости поверхности, может вызвать существенное различие между увеличением va ординат v, отсчитываемых от средней линии профиля, и вертикальным увеличением vu, примененным при записи профилограммы.

При определении некруглости, огранки и волнистости поверхности на профиле Эа количественную оценку отклонения формы принимают наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности.

В СССР в отдельных отраслях для волнистости поверхности давно имеются нормативы. Например, в подшипниковой промышленности для шлифования колец на автоматах установлены нормы на высоту волн в микрометрах (см. табл. 3).

Кроме этого, прибор может быть снабжен устройством для записи волнистости поверхности (отдельно от шероховатости) аналогичным тому, которое дается прибору завода «Калибр» модели 201.

28. Дьяченко П. Е., Вайнштейн В. Э., Грозинская 3. П. Методы контроля и стандартизация волнистости поверхности. М., Стандартгиз, 1962. 96 .с.

Волнистость Высота волнистости поверхности Нвл мкм

Шаг волнистости поверхности *-вл мкм

Площадь фактического контакта двух деталей сильно уменьшается при наличии волнистости поверхности, которая обычно характеризуется шагом, высотой и радиусом округления вершин волн. По своим характеристикам волнистость занимает среднее положение между погрешностями формы и шероховатостью поверхности. Основной причиной-ее появления являются вибрации, которые в ряде случаев сопровождают процесс резания. Повышение жесткости заготовок и резцовых оправок, устранение биения шпинделей и шлифовальных кругов — вот только некоторые из путей предупреждения вибраций.