Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
Пересчет к другим условиям производится на основе расчетных формул, учитывающих реальное контактное давление.
Значение коэффициента трения скольжения j определяется суммой адгезионной /а и деформационной /д составляющих, Т. Є. f=f&+fa.
Последние, обусловленные потерями повторного передеформирования тонких поверхностных слоев, при трении скольжения имеют существенное значение для весьма шероховатых поверхностей и полимерных материалов (табл. 6.1). Соотношение между адгезионной и деформационной составляющими для металлов таково, что при погрешности порядка 1% значением /д можно пренебречь.
Прочность адгезионной связи определяется из выражения [4]
* = -? + ЬРг.
где рг — фактическое давление, представляющее собой частное от деления нагрузки P иа суммарную площадь пятен фактического дискретного фрикционного контакта, воспринимающих нагрузку (с учетом микрошероховатости, волнистости и макроотклонеиий поверхности от гео-
Рис. 6.1. Геометрия расположения образцов при стандарт ном методе определения to и ?
125 метрической формы); T0, ?— параметры, характеризующие свойства материала поверхностных слоев. На основе этой зависимости
fa = Рг = Ч/Pr +Р.
Стандартный метод [4] экспериментального определения параметров T0 и ? основан (рис. 6.1) на: 1) вдавливании образца сферической формы, изготовленного из более твердого материала, в направлении нормали к поверхности плоского контробразца, изготовленного из менее твердого материала, с силой, вызывающей пластическую деформацию последнего; 2) приведении образца во вращение относительно оси, направленной по нормали к поверхности контробразца; 3) измерении моментов, развиваемых силами трения в контакте образца и контробразца, разгружении образцов и измерении размеров отпечатков на контробразце и 4) повторении испытаний при нагрузке на два порядка меньше. При этом считается, что фактическая поверхность контакта равна сферической контурной поверхности зоны вдавливания.
В табл. 6.2 кроме T0 и ? представлены значения /ап коэффициента треиия при фактическом давлении, соответствующем твердости (^r=HB для образца из менее твердого материала испытываемого сочетания).
Фактическое давление рг зависит от механических свойств материала в приповерхностном слое и микрогеометрии поверхности. Данными табл. 6.2 можно пользоваться для сравнения параметров режима треиия материалов при одинаковых значениях фактического давления. При очень малых давлениях сравнение прочности адгезионной связи производят по значениям т0, при высоких давлениях, близких к НВ, коэффициент трения оценивают по /ап, при больших рг и малых T0 по ?.
Степень зависимости коэффициента трения от фактического давления оценивают по хс и ?
Коэффициент трения качения fK, как и трения скольжения І с, определяется суммой адгезионной (f ка) и деформационной (/кд) составляющих, f« = fm + f«n. Адгезионная составляющая при трении качения без проскальзывания связана с повторным в процессе треиия разрывом адгезионных связей в направлении их действия.
Деформационная составляющая при трении качения:
для сферы радиусом г, катящейся по плоскости,
f«n- 16 г с;
для цилиндра радиусом г, катящегося по плоскости, 2 а
где а — радиус площадки контакта (для сферы) и длина площадки в направлении движения (для цилиндра), рассчитанные по формуле Герца; с — коэффициент гистере-зисных (деформационных) потерь, характеризующий внутреннее трение в приповерхностных слоях материала.
Для трения качения большее влияние деформационных (гистерезисиых) потерь проявляется у более нагруженных тел, материалов с меньшим модулем упругости, меньшей твердостью (например, у оргстекла). При этом наблюдаются большие значения fa по сравнению с материалами, у которых преобладает адгезионная составляющая (например, у стекла). У материалов, занимающих промежуточное положение (например, сталь, медь и др.), существен вклад обеих компонент.
6.2. АДГЕЗИОННАЯ СВЯЗЬ ПРИ ТРЕНИИ СКОЛЬЖЕНИЯ (табл. 6.1, 6.2)
Таблица 6. 1. Соотношение между адгезионной Fa деформационной /„ составляющими при трении скольжения
Материал Фторопласт Полиэтилен низкого давления Полиамиды Поликарбонаты Резины Металлы
fJU 0,2—1 ,0 1—2 2-9 4—9 2—3 <100
Таблица 6.2. Сдвиговая прочность адгезионной связи различных материалов при трении по стали ШХ-15 [6]
Материал HB, 10гПа fa х„, IO' Па P
Металлы
Алюминий 23 0,124 3,00 0,043
Бериллий — — 0.45 0,250
Ванадий 110,0 0,103 __ _
Железо 130,0 0,097 _ _
(армко) 65,0 0,160 — —
Висмут 7,70 0,175 0,454 0,116
Вольфрам 285 0,082 — —
Индий 0,80 0,20 0,107 0,066
Кадмий 23,0 0,096 0,943 0,055
Кобальт 130,0 0,092 _ _
Магний 44,0 0,082 8,00 0,020
Молибден 186,0 0,095 2,79 0,080
110,0 0,105 1,87 0,088
Медь 85,0 0,10 1,70 _
52,0 0,115 1,82 0,080
28,5 0,139 1,68 _
Никель 180,0 0,095 3,48 _
105,0 0,130 1,47 0,116
70,0 0,123 0,49 _
Ниобий 32,0 0,142 0,896 0,114
Олово 4,40 0,170 0,449 0,068
Платина — — 9,50 0,10
Рений 105 0,095 _ _
Свинец 3,3 0,140 0,274 0,057
Серебро 55 0,096 0,77 0,081
