Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
ется при предварительных микросмещеииях до перехода к относительному движению на макроуровне, после чего (при увеличении сдвигающего усилия) наблюдается трение движения. При трении скольжения скорости тел в точке касания различны по модулю и направлению или по модулю или направлению в отличие от трения качения, когда эти скорости одинаковы и по модулю, и по направлению.
124Основной характеристикой трения является сила трения—сила сопротивления при относительном перемещении одного тела на поверхности другого под действием внешней силы, тангенциально направленная к общей границе между телами. При этом различают наибольшую силу трения покоя в пределах предварительных микро-смещений (обычно называемую просто силой трения покоя или силой сцепления) и силу треиия движения, а также соответственно коэффициент сцепления и коэффициент трения / как отношение указанных сил трения к нормальной относительно поверхностей трения силе (нагрузке), прижимающей тела друг к другу. В общем случае сила трения движения
F== _L
V dt '
где V — скорость относительного перемещения взаимно-грущихся тел; dA/dt—мощность фрикционных потерь, связанных с механическими (деформирование, адгезионное взаимодействие), физическими (адсорбция, звуковые, электромагнитные и др.), химическими (хемосорбция, химическое модифицирование поверхностного слоя) дис-сипативными процессами (А — работа треиия, т е. дис-сипируемая энергия).
При обычных лабораторных условиях в ииактивных средах и малой скорости скольжения, а также при трении качения решающее значение имеют компоненты диссипации, связанные с механическим взаимодействием в зоне трения.
Сила трения представляет собой результат распределенных по времени и по малым дискретным площадкам области фактического контакта актов взаимодействия различного вида:
непосредственный контакт материалов трущихся тел в исходном состоянии;
контакт через жидкостные масляные слои (гидродинамическая и гидростатическая смазка);
контакт через адсорбированные и хемосорбирован-иые из окружающей среды и смазочного материала вещества (в частности, через граничные слои смазочного материала, частицы пыли и др.);
контакт через вторичные (образующиеся в процессе трения) структуры в поверхностных слоях трущихся тел.
Вклад этих взаимосвязанных компонент в общую силу трения различен при разной нагрузке P и скорости скольжения и, вследствие чего коэффициент трения движения в общем случае является функцией P и и, внешних условий трения и смазки (в том числе условий теп-лоотвода), формы и размера трущихся тел.
При постоянных значениях указанных параметров и внешних условий после достаточно длительного прирабо-точного периода устанавливаются специфическая для данного комплекса параметров микрогеометрия поверхностен трущихся тел, состав и структура поверхностных слоев, значения силы и коэффициента трения.
В приработочном периоде, как правило, снижается относительная доля пластического и увеличивается доля упругого деформирования на микроконтактах, повышается контакт через защитные слои смазочного материала и вторичные структуры и снижается непосредственный контакт, что в целом приводит к снижению сил трения.
Экспериментальные значения f, в строгом смысле, относятся только к конкретным условиям испытаний и для других условий могут быть использованы лишь как ориентировочные. Имеющиеся в литературе данные, представляющие несомненный практический интерес, относятся к большому многообразию различных нестандартных условий испытаний.
При пользовании таблицами следует учитывать, что от условий испытаний в меньшей степени зависят срав-
нительные ряды значений f или количественные соотно« шения между значениями f для разных материалов.
При трении в вакууме вследствие затрудненного образования защитных адсорбционных слоев и связанного с этим увеличения адгезионного взаимодействия наблюдается, как правило, более сильное трение. В приработочном периоде стабилизация f происходит при более высоком значении, чем начальное, и завершается после изнашивания поверхностных структур, сформированных в процессе предшествовавшей трению обработки поверхностей.
Повышение V в общем случае проявляется в изменении j вследствие изменения реологических свойств материалов в зоне трения и фрикционного разогрева, а последний влияет на f, так как меняются соотношение между адсорбционными и десорбционными процессами и твердость.
Материалы и сопряжения материалов условно разделяют на антифрикционные (/=0,15-^0,12 без смазки, f—0,1-г-0,05 при смазке), используемые в опорах скольжения, и фрикционные (/=0,3н-0,35, реже f=0,5—0,6), используемые в сцепных фрикционных устройствах (тормоза, муфты, передачи трением).
Чтобы оценка относилась к материалам трущихся сопряжений, в исходном контролируемом состоянии экспериментальное определение f стремятся осуществлять в условиях однородного по поверхности треиия контакта (равномерное иа макроуровне распределение давления), при постоянных расчетной площади поверхности треиия, скорости скольжения (не приводящей к ощутимому нагреву), некоторых характерных значениях давления (например, при давлении, равном твердости или определенной доли твердости).