Анализ динамики изменения микрорельефа поверхности твердых тел при фрикционном взаимодействии

• Автор: Стопыра, Андрей Зиновиевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных обозначений

Введение

1. Приработка и износ в узлах трения машин и механиз- 11 мов

1.1. Классификация видов изнашивания

1.2. Стадии изнашивания

1.3. Роль моделирования в трибологии

1.4. Модели разрушения поверхностей материалов и фор-

мирования поверхностных слоев при трении

1.5. Влияние шероховатости поверхности на трение и изна-

шивание
1.6. Изменение шероховатости поверхностей в процессе 31 приработки и формирование оптимальной шероховатости
1.7. Влияние условий трения на изнашивание материалов
1.8. Характеристики частиц износа и их взаимосвязь с раз-
рушением поверхностности
Выводы
2. Модель для оценки изменения геометрических пара-
метров поверхностей трения и распределения размеров частиц износа в процессе приработки материалов узлов трения
2.1. Основные допущения модели и их обсуждение
2.2. Определение времени разрушения микровыступов
2.3. Изменение плотности вероятности распределения высот
микровыступов поверхностей трения в процессе приработки
2.4. Расчет изменения во времени распределения размеров 69 частиц износа
Выводы
3. Результаты расчетов и сравнение их с эксперимен-
тальными данными
3.1. Временные и размерные параметры модели

3.2. Взаимосвязь параметров шероховатости при различных 82 способах обработки поверхностей
3.3. Параметры модели для «пальчиковой» схемы испыта- 94 ния на износостойкость
3.4. Изменение параметров шероховатости в процессе при- 101 работки
3.4.1. Изменение распределения высот микронеровно-

3.4.2. Распределение давления на площадках микро-
контакта
3.4.3. Линейный износ в ходе приработки
3.4.4. Определение времени приработки поверхностей
трения
3.5. Анализ распределений размеров частиц износа
3.5.1. Экспериментальные данные о распределения
размеров частиц износа различных материалов
3.5.2. Сравнение экспериментальных данных с резуль-
татами расчетов распределения размеров частиц износа
Выводы
Заключение
Список использованных источников
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

а, Ъ, а., -—параметры закона Велера (усталостной кривой);
С —константа;
с{ — расстояние между срединными плоскостями контактирующих поверхностей;
I) — коэффициент, зависящий от коэффициента трения, механических свойств материалов и геометрических параметров поверхностей трения;
Ех,Е2 — модули Юнга материалов поверхностей трения;
Е — сила прижатия поверхностей друг к другу;
^0 — коэффициент, имеющий размерность силы, зависящий от механических свойств материалов и геометрических параметров поверхностей трения;
/ — коэффициент трения;
/г — толщина частицы износа;
к,к1,к2 — безразмерные коэффициенты;
I — характерный размер частицы износа;
Ь — длина поверхностей трения;
М — контактный модуль Герца;
Л/(ст) — число циклов, которое может выдержать материал при напряжении а;
Мт1х — количество выступов поверхности II, приходящихся на единицу длины, отсчитываемой вдоль средней линии профиля;
р(х1;х2) — среднее давление на площадке микроконтакта выступов высотой X, и х2;
/2,, К2 — радиусы вершин выступов поверхностей трения;
5 — площадь площадки микроконтакта;
г1, Т —время;

На основе этой формулы предложена и экспериментально проверена зависимость интенсивности изнашивания полимерных материалов вида, описываемая следующим соотношением
Здесь/ — коэффициент трения.
В работе [90] проводился количественный анализ продуктов изнашивания полимеров. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что имеет место бимодальный (двухвершинный) характер закона распределения частиц износа по размерам. Одним из возможных объяснений бимодальности распределения размеров частиц износа является их диспергирование или конгломерация. В то же самое время не исключается вероятность того, что в зоне контакта могут одновременно протекать процессы, имеющие различную физическую природу и приводящие к появлению частиц износа различных размеров. Об этом свидетельствуют результаты исследования акустического излучения при трении различных материалов. Отметим, что для стеклообразного состояния полимеров характерны механизмы разрушения хрупких тел.
Влияние режимов эксплуатации. Как известно, для формирования установившегося фрикционного контакта необходимо определенное время на приработку. В процессе приработки изменяется микрогеометрия поверхностей, приближаясь к некоторой оптимальной для данного режима работы, становится более равномерным распределение нагрузки по контурным площадям контакта, идет образование новой квазистационарной структуры поверхностного слоя с физико-механическими свойствами, отличными от объемных.
При установившемся режиме изнашивания тип разрушения поверхностей трения и интенсивность изнашивания зависят от свойств фрикционного контакта и режимов работы. При изменении режимов и условий работы изменяются толщина поверхностного и подповерхностного слоев (масштабный фактор), реология материалов, структура, состав и свойства