Литература

Скачать 1.2 Mb.

Название	Литература
страница	2/11
Тип	Литература

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Литература

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Трение (внешнее) представляет собой сопротивление относительно к перемещению, возникающее между телами в зонах их соприкосновения по касательной к ним. Различают трение движения, т.е трение твердых тел, находящихся в движении друг относительно друга, и трение покоя, под которым понимается сопротивление относительному перемещению двух тел в процессе микросмещения, но без макросмещения (т.е. до начала перемещения одного тела относительно другого). Трение в значительной степени определяет энергетические потери при работе машин и механизмов, поглощая до 30-40% всей вырабатываемой в мире энергии. В то же время работа ряда агрегатов современной техники основана на использовании явления трения (механические тормоза, фрикционные устройства, движители ряда мобильных машин и т.д.), так же как и некоторые технологические процессы, например, сварка трением и т.д.

Сила трения – это сила сопротивления относительному перемещению одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, тангенциально направленная относительно по отношению общей границы между этими телами. Сила трения покоя, как правило, выше чем трение движения.

В силу неизбежно возникающих в процессе обработки волнистости и шероховатости поверхностей контактирующих деталей их механический контакт представляет собой совокупность точек (пятен) контакта, через которые передаётся давление, прижимающее эти тела друг к другу. Иначе говоря, механический контакт реальных твердых тел дискретен и осуществляется в результате деформирования вершин поверхностей и волн. Различают номинальную площадь контакта , т.е. геометрическую площадь со-прикосновения деталей, контурную площадь контакта , т.е площадь контакта, образовавшаяся при деформации обычно упругих вершин волн, фактическую площадь контакта , которую составляют деформированные приложенной нагрузкой сопряженные вершины микронеровностей, расположенных в пределах контурной площади контакта, т.е. на вершинах волн (рис. 1).

Рис. 1. Схема контакта рабочих поверхностей твердых тел:

Номинальная площадь контакта; 2- контурная площадь контакта; 3- фактическая площадь контакта; А- граничное трение; Б – жидкостное трение

Фактическая площадь контакта составляет незначительную долю ( от сотых и тысячных долей до 20-40%) от номинальной.

Взаимодействие трущихся тел осуществляется по изолированным друг от друга пятнам фактического контакта, и сила трения является равнодействующей элементарных сил трения, возникающих на пятнах фактического контакта. Сила трения направлена противоположно относительному движению тел.

По кинематическому признаку внешнее трение подразделяют на трение скольжения и трение качения.

Трение скольжения – это трение движения, при котором скорости тел в точке касания различны по значению или направлению. На рис. 2 скорость подвижного тела А (V_a) отлична от скорости неподвижного тела В (V_b=0).

Трение качения - это трение движения, при котором скорости соприкасающихся тел одинаковы по значению и по направлению, по крайней мере, в одной точке контакта. Так, на рис. 2 приведена схема сил, действующих на цилиндр А, катящийся по поверхности В (например, колесо по дороге). В зоне контакта (в точке а) V_a = V_в . Если при той же схеме контакта V_a не равна V_в , то имеет место трение качения со скольжением (как в зубчатой передаче, кроме трения в зоне зацепления).

При рассмотрении процесса трения скольжения в первом приближении используют экспериментально установленные закономерности, известные в литературе как законы Амонтона:

Сила трения F пропорциональна усилию N, сжимающему трущиеся тела в направлении нормальном по отношению к поверхности трения (номинальной поверхности, по которой осуществляется взаимодействие твердых тел при внешнем трении), т.е F=f · N, где коэффициент пропорциональности f называется коэффициентом трения. Этот коэффициент является важнейшей сравнительной характеристикой, позволяющей сопоставить трение различных тел в различных условиях безотносительно к нагрузке на узел трения.

Рис.2. Схема контакта тел А и В при трении:

а – скольжения и б – качения: N – нормальная нагрузка; Т – тангенциальное усилие;

F – сила трения; R – радиус цилиндра

Сила трения не зависит от номинальной площади контакта. Этот закон является следствием того, что трение осуществляется по фактической площади контакта, слабо зависящей от номинальной.

В настоящее время установлено, что сила трения F складывается из двух составляющих: механической F_мех и молекулярной F_мол . Механическая составляющая силы обуславливается деформированием контактирующих тел на узлах фактического контакта в процессе трения. Молекулярная составляющая, обусловленная межмолекулярными и межатомными взаимодействиями, в свою очередь делится на адгезионную (силу прилипания между поверхностными слоями двух разнородных тел, приведенных в соприкосновение) и когезионную (сцеплению одного и того же тела, обусловленное действием сил межмолекулярного взаимодействия) составляющие. Адгезионная составляющая силы трения – это сила сопротивления перемещению твердых тел, обусловленная адгезией между ними на участках фактического контакта. По мере относительного перемещения трущихся тел, происходит образование и разрушение адгезионных связей между контактирующими телами на участках фактического контакта.

Когезионная составляющая силы трения проявляется в тех случаях, когда адгезия контактирующих твердых тел выше,чем когезионные силы, обеспечивающие целостность менее прочного из контактирующих тел. В таких случаях по мере относительного движения происходит не разрушение адгезионных связей, а разрыв когезионных связей в менее прочном материале, в результате чего имеют место вырывы и перенос частиц одного тела на поверхность другого, т.е. внешнее трение твердых тел переходит во внутреннее трение в менее прочном теле. Согласно И. В. Крагельскому, внешнее трение твердых тел осуществляется в том случае, когда имеет место положительный градиент механических свойств материалов контактирующих свойств по глубине. В этом случае деформации сосредотачиваются в тонком поверхностном слое. Практически все методы снижения трения сводятся к обеспечению существования положительного градиента механических свойств.

Процессы, обусловленные трением. Трение твердых тел неизбежно сопровождается рядом явлений – изнашиванием сопряженных тел, их нагревом (и нагревом окружающей среды), структурными превращениями в поверхностных слоях контактирующих тел, активацией поверхностных слоев контактирующих тел и рядом других явлений (электрических, акустических и т.д.). Наибольший интерес представляют для нас процессы изнашивания, нагрева и активирования контактирующих поверхностей.

Изнашивание. Это процесс отделение материала с поверхности твердого тела при трении и увеличения его остаточной деформации. Результатом изнашивания, определяемым в установленных единицах (длины, массы, объема и др.), является износ. Износ является причиной выхода из строя более 80% деталей машин и механизмов. Порой, даже незначительный износ является причиной потери работоспособности машин. Так, при потере одного килограмма массы вследствие износа автомобиля весом 1000 кг, он уже подлежит ремонту. Процесс изнашивания характеризуется интенсивностью изнашивания, т.е. отношением значения износа к интервалу времени, в который он изработан.

В зависимости от материалов трущихся тел, их геометрии, различных технологических факторов, геометрии контакта трущихся тел, режимов нагружения, окружающей среды и т.д., могут осуществляться различные типы изнашивания, классифицируемые по характеру воздействия на поверхности трения и протекающих в ней процессов при эксплуатации деталей машин. Различают три группы видов изнашивания: механическое, коррозионно-механическое (механо-химическое) и молекулярно- механическое. Рассмотрим подробнее некоторые виды изнашивания.

Абразивное изнашивание – это механическое изнашивание, которое происходит вследствие режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц, находящихся в закрепленном или свободном состоянии. Абразивное действие осуществляют абразивные частицы, более твердые, чем изнашиваемый материал (пыль, проникающая в трущиеся сопряжения из окружающей среды, выкрашивающиеся твердые частицы оксидов и карбидов металлов и т.д.), микровыступы более твердой сопряженной поверхности и т.д. Если абразивное действие осуществляется в результате действия твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа, то такой вид изнашивания называется гидроабразивным (газоабразивным). Характер абразивного действия зависит от твердости абразивных частиц и изнашиваемого материала, от формы этих частиц и меняется от микрорезания, т.е. определения продуктов износа в виде стружки за один проход, до отделения этих продуктов в виде крупинок или чешуек, вследствие многократного упруго-пластического деформирования поверхностей притупленными абразивными частицами.
Усталостное изнашивание – это механическое изнашивание, возни-кающее в результате усталостного разрушения после многократного повторного деформирования микрообъемов материала поверхностного слоя трущихся тел. Встречается как при трении скольжения, так и при трении качения, а также может быть составляющим других видов изнашивания (например, абразивного). Процесс имеет скрытый (латентный) период, в течение которого происходит накопление повреждений внутри материала, а только затем наступает отделение частиц износа различной формы (например, чешуек). Типичный пример этого износа – питтинг (выкрашивание), возникающий при трении качения в подшипниках качения, опорно-поворотных кругах, катках и т.д.
Изнашивание при схватывании (заедании) – это молекулярно-механическое изнашивание, возникающее в результате схватывания, т.е. локального соединения двух твердых тел вследствие действия молекулярных сил, последующего глубинного вырывания материала с одной детали и переноса его на другую. Имеет место при разрыве смазывающей пленки, разделяющей трущиеся тела, при сухом трении и т.д. При скольжении на локальных участках контакта может распространяться на всю площадь контакта (лавинное распространение заедания), вызывающее глубинное вырывание материала, задиры и заедание узла трения вплоть до сваривания контактирующих тел. В зарубежной литературе этот вид изнашивания называют тяжелым видом адгезионного изнашивания (в отличие от мягкого адгезионного изнашивания).
Координационно-механическое изнашивание - это группа видов изнашивания, протекающих в той или иной активной среде, которая в результате химического или электрохимического взаимодействия с поверхностными слоями трущихся поверхностей образует на них слои продуктов этого взаимодействия, механически разрушаемые в процессе трения и вновь возобновляемые при контакте со средой. Может быть достаточно интенсивным, например, в присутствии сероводорода, и оказывать значительное влияние на долговечность деталей машин. В том случае, когда химически активным компонентом среды является кислород (например кислород, растворенный в смазочной среде), то такой вид изнашивания называется окислительным.
Изнашивание при фреттинг- коррозии – это такой вид коррозионно-механического изнашивания соприкасающихся тел при вибрации в коррозионной среде. В результате имеет место усталостное изнашивание поверхностных слоев материала, их окисление, абразивное изнашивание твердыми продуктами окисления (поскольку продукты изнашивания узлов трения, подверженных этому виду изнашивания, не удаляются из контакта) при взаимном интенсифицировании этих (и других) видов изнашивания.
Водородное изнашивание – это явление разрушения поверхностного слоя контактирующих тел водородом, выделяющимся из смазочных материалов, топлив и неметаллических материалов вследствие разложения в процессе трибохимических реакций, который диффундирует в поверхностный слой материала и вызывает охрупчивание. Наблюдается в насосах, перекачивающих нефтепродукты, водородсодержащие продукты, при трении по полимерсодержащим тормозным колодкам и т.д. Изнашивание в зависимости от режима процесса трения, вида изнашивания, окружающей среды может быть нормальным (установившимся) и патологическим (интенсивным). Переход от нормального к патологическому процессу характеризуется резким повышением коэффициента трения, ростом интенсивности изнашивания (табл. 1) и заметным огрублением поверхнсти (ростом размеров поверхностных микронеровностей).

Поэтому путем оптимизации конструкции узла трения, рациональным выбором материалов трущихся деталей и технологии их изготовления, а также правильным назначением смазочных материалов, следует не допустить перехода к патологическим видам изнашивания (например, к интенсивному абразивному или коррозионно-механическому изнашиванию и тем более – к изнашиванию при схватывании).

Таблица 1.

Характеристики нормального и патологического трибологических процессов (по Б.И. Костецкому)

Характеристика	Нормальное трение	Патологические процессы
Коэффициент трения	0,005-0,15	0,3-0,4
Износ (мкм на 1000 м пути)	Менее 0,01	100 и более
Максимальная высота неровности R_max.мкм	0,1-1,2	Более 100

При постоянных условиях нагружения процесс изнашивания проходит три стадии:

приработка, в течение которой параметры шероховатости и волнистости изнашиваемых тел изменяются до установления оптимального, воспроизводимого в дальнейшем уровня, а коэффициент трения и интенсивность изнашивания также меняются (снижаются) до установленных значений, не изменяющихся в дальнейшем;
установившееся изнашивание, при котором воспроизводятся значения указанных факторов;
катастрофическое изнашивание, когда значение некоторого предельного износа превышено и начинается интенсивное изнашивание, приводящее к выходу из строя узла трения (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость износа (И) трущихся тел от продолжительности (τ) процесса изнашивания: I – стадия приработки; II – стадия установившегося изнашивания; III – стадия катастрофического изнашивания
Фрикционный разогрев трущихся тел. Значительная часть сил трения выделяется в виде тепла. На микроплощадках фактического контакта при этом генерируются кратковременные «температурные вспышки», достигающие 1000°С. За счет теплопроводности выделившееся тепло частично отводится вглубь тела, а частично затрачивается на нагрев окружающей среды, (например, слоя масла).

В твердых телах создается определенный температурный градиент, так что объемная температура тела отличается от температуры на отдельных участках физического контакта. Фрикционный подъем температуры, в свою очередь, оказывает на фрикционное поведение твердых тел, вызывая разупрочнение их поверхностных слоев, повышение их склонности к схватыванию при совместном пластическом деформировании и образование фрикционных связей между трущимися поверхностями, стимулируя разрушение смазочных слоев, разделяющих трущиеся тела, и переход к патологическим видам изнашивания. В двигателе внутреннего сгорания при перегреве может возникнуть задир зеркала цилиндра, выплавление подшипника скольжения, схватывание с последующей поломкой и т.д. Объемную температуру трущихся деталей оценивают экспериментально, установившуюся величину нагрева ΔТ (в °С) для стационарного источника фрикционного нагрева и равномерного распределения теплового потока рассчитывают, используя уравнение типа:

fNVR

ΔТ = ----------------,

λА

где: f –коэффициент трения;

N – нормальная нагрузка на узел трения;

V – скорость относительного перемещения трущихся тел;

R – радиус единичного пятна контакта;

λ – приведенная теплопроводность трущихся тел;

А – фактическая площадь контакта.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	Литература, рекомендованная к курсу «Управление инновациями» Основная литература Акимов А. А., Гамидов Г. С., Колосов В. Г. Системологические основы инноватики. – Спб.: Политехника, 2002		Литература: Основная литература Терапевтическая стоматология: Учебник.... Фгбоу во «волгоградский государственный медицинский университет» министерства здравоохранения российской федерации
	Литература по курсу этнология основная литература >а. Учебники и учебные пособия Садохин А. П. Этнология. Учебное пособие. М. (Есть уже четыре издания в разных издательствах Москвы, выпущенные в разные годы)		Литература программы подготовки специалистов среднего звена по специальности... Программа учебной дисциплины од. 01. 09 «Литература» разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта...
	Рабочая программа предмета «Литература» Разработана на основе программы: Беленький Г. И. Литература. Рабочие программы 5-9 классы: пособие для учителей общеобразовательных...		Литература Киевской Руси (серединаxi первая треть XII в в.) «Повесть временных лет» Литература периода феодальной раздробленности (вторая треть xii– первая половина XIII в в.)
	Литература, рекомендованной фгау «фиро» Комплект контрольно-оценочных средств по «Литературе» разработан на основе примерной программы дисциплины Литература, рекомендованной...		Литература по курсу «Методы геоморфологических исследований» Литература... Геоморфология / С. В. Болтграмович, А. И. Жиров, А. Н. Ласточкин, и др.; Под ред. А. Н. Ласточкина и Д. В. Лопатина. – М.: Издательский...
	Литература: поэтика и нравственная философия краснодар 2010 удк 82.... Кубанского государственного университета. Адресуется профессиональным и стихийным гуманитариям, видящим в словесности силу, созидающую...		Литература 1 Основная литература Основы генетической инженерии и биотехнологии Основы генетической инженерии и биотехнологии / под ред. Ю. А. Горбунова. – Ивц минфина, 2010. – 288 с
	Русская литература XX века олимп • act • москва • 1997 ббк 81. 2Ря72 в 84 В 84 Все шедевры мировой литературы в кратком изложении. Сюжеты и характеры. Русская литература XX века: Энциклопедическое издание....		Методические рекомендации по выполнению практических работ по учебной... Перечень практических занятий по дисциплине «Русский язык и литература. Русский язык»
	Контрольно-измерительные материалы для проведения итоговой аттестации... Мастер общестроительных работ составлены в соответствии с требованиями фгос спо по программе учебной дисциплины «Русский язык и литература»,...		Методические указания по выполнению практических работ по одп. 11... Государственным образовательным Стандартом среднего профессионального образования по специальности, утвержденным Министерством образования...
	Инструктивно-методическое письмо «О преподавании учебного предмета... «О преподавании учебного предмета «Официальный (русский) язык и литература» в 2016/17 учебном году		Рабочая программа учебной дисциплины оуд. 01 Русский язык и литература... Рабочая программа учебной дисциплины «Русский язык и литература» разработана на основе Примерной рабочей программы, рекомендованной...

Литература

Похожие: