Исследование влияния условий нагружения на выбор сталей при трении скольжения по закрепленному абразиву

• Автор: Коновалов, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Актуальность проблемы
Цельи задачи исследования
Научная новизна
Практическая ценность
Апробация работы
Публикации
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ И МЕТОДАХ ИССЛЕДОВАНИЯ АБРАЗИВНОГО ИЗНАШИВАНИЯ СТАЛЕЙ
1.1. Условия работы и причины выхода из строя нефтегазового оборудования и инструмента
1.2. Современные представления о механизме абразивного изнашивания
сталей
1 €|£
1.3. Методы испытаний абразивного изнашивания материалов
ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБРАЗИВНОЙ ЧАСТИЦЫ С ПОВЕРХНОСТЬЮ МЕТАЛЛА1 ПРИ ТРЕНИИ СКОЛЬЖЕНИЯ
2.1. Моделирование схемы силового взаимодействия абразивной частицы
с поверхностью металла
2.2. Изменение глубины внедрения абразивной частицы в поверхность
металла от скорости скольжения
2.3. Исследование влияния тепловых процессов на взаимодействие абразивной частицы с поверхностью металла при трении
2.4. Разработка диаграммы деформационного состояния поверхностного слоя сталей при трении скольжения по закрепленному абразиву
Научная новизна.
1. Выполнены аналитические исследования силового взаимодействия закрепленной абразивной частицы с поверхностью стальной детали и предложены расчетные зависимости для определения тангенциального и суммарного усилий в зоне контакта от условий нагружения, размера абразивных частиц, механических свойств стали.
2. Получены аналитические зависимости для определения глубины внедрения абразивной частицы в стальную поверхность, а также температуры в зоне контакта от совместного воздействия удельной нагрузки и скорости относительного перемещения.
3. Разработаны лабораторная установка и методика проведения экспериментальных исследований для изучения силового взаимодействия закрепленной абразивной частицы с поверхностью металла в широком диапазоне нагрузок и скоростей скольжения.
4. Предложена методика определения величин критических нагрузок, соответствующих возникновению в зоне контакта абразивной частицы со стальной поверхности упругих, пластических деформаций и микрорезания в зависимости от скорости относительного перемещения, нагрузки, температуры и разработаны диаграммы деформационного состояния поверхностного слоя, которые позволяют качественно определить износостойкость выбранной стали в заданных условиях эксплуатации при трении скольжения по закрепленному абразиву.
Практическая ценность.
Лабораторными экспериментами по изучению силового взаимодействия индентора с поверхностью стальной детали в диапазоне скоростей относительного перемещения 0,1 - 10 м/с и нагрузок от 100 до 500 Н установлено, что с повышением параметров нагружения увеличивается величина тангенциального и суммарного усилий, действующих со стороны индентора на поверхностный слой. Показано, что увеличение скорости движения индентора при постоянной

№Уд = ~г (о н + т2 -2 /го-т),
2 • Ь
(2.19)
где: £■ - модуль упругости Юнга (2 105 МПа);
/и - коэффициент Пуассона (для сталей - 0,25 — 0,28);
сгн - напряжения в плоскости действия нормальной нагрузки:
(2.20)

х - напряжения в плоскости действия тангенциальной нагрузки:

т _ т Рт ла/г ’
(2.21)

здесь: IV, Т- нормальная и тангенциальная нагрузки, а - радиус пятна контакта,
Л - глубины внедрения частицы.
Учитывая объем передеформированного металла в единицу времени, получим деформационную составляющую процесса трения:
где: V - объем деформированного металла в единицу времени, мм3/с, согласно
Величина той части общей мощности процесса трения, которая идет на деформацию поверхностного слоя, как правило, велика и, согласно данным
1Гдеф = 1¥уд -V,
( 2.22)
[52]:
тг к-к-а у
(2.23)