Силовые и энергетические закономерности в контактируемых материалах в условиях малоамплитудного фреттинга

• Автор: Сергутина, Татьяна Эдуардовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВИБРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНАХ И ФРЕТТИНГ - ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Примеры проявления фреттинга в технике

1.2. Механизмы фреттинга

* ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ФРЕТТИНГ -ПРОЦЕССА

2.1. Обобщенная механическая модель трения твердых тел Б.Дерягина, И.Крагельского, Н.Михина

2.2. Адгезионная модель малоамплитудного фреттинг-процссса

2.3. Силовая модель фреттинга номинально неподвижного
^ механического контакта
2.4. Дальнейшее развитие силовой модели трения в условиях фреттинг - процесса
2.5. Дифференциальное уравнение для модели трения в номинально неподвижном механическом контакте в условиях фреттинг - процесса
2.6. Особенности развития фреттинг - процессов за пределами
ф предварительного смещения
ГЛАВА 3. НЕРАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЭНЕРГЕТИКА КОНТАКТА В УСЛОВИЯХ ФРЕТТИНГА
3.1. Предпосылки к использованию синергетического подхода к изучению процессов при трении в условиях фреттинга
3.2. Принципы неравновесной термодинамики
3.3. Диссипативные структуры трения

ГЛАВА 4. ТЕРМОСИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФРЕТТИНГ- ПРОЦЕССА
4.1. Термодинамика фреттинг - процесса
4.2. Энергетическая модель фреттинг-процесса
4.3. Экспериментальное подтверждение энергетической модели фреттинг - процесса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В В ЕДЕН И Е
Актуальность проблемы
Улучшение эксплуатационных свойств трибоматериалов за счет повышения надежности, долговечности и экономичности на сегодняшний день является одной из актуальных и значимых задач современного машино-и приборостроения. Потери средств от трения и износа в развитых государствах достигают 4...5 % национального дохода, а преодоление сопротивления трению поглощает во всем мире 20...25 % вырабатываемой за год энергии [70].
Изнашивание приводит к нарушению герметичности узлов, теряется точность взаимного расположения деталей и перемещений. Возникают заклинивания, удары, вибрации, приводящие к поломкам. Трение приводит к потерям энергии, перегреву механизмов, снижению передаваемых усилии, повышенному расходу горючего и других материалов. Положительная роль трения необходима для обеспечения работы тормозов, сцепления, движения колес. Явления трения и изнашивания взаимно обусловлены: трение приводит к изнашиванию, а изнашивание поверхностей деталей в ходе работы приводит к изменению параметров трения.
Для ликвидации последствий изнашивания проводятся текущие и капитальные ремонты, в ходе которых изношенные детали и узлы либо заменяют, либо восстанавливают. В процессе эксплуатации с целью профилактики изнашивания проводятся плановые техобслуживания.
Например, в США в начале 90-х гг. затраты на ремонт только автотранспортных средств составили около 24 млрд. долларов в год. В России же эти расходы (в ценах начала 90-х гг.) составили в среднем 40 млрд рублей. При этом установлено, что из-за износа, плохой регулировки и неправильно 91 подобранных материалов теряется около 15% мощности двигателя.
Многочисленные попытки этих ученых вывести расчетное
соотношение для адгезионной составляющей (тД не увенчались успехом из-за невозможности учесть влияние пленок вторичных структур,
покрывающих поверхности. В то же время для ювенильных металлических поверхностей установлено, что при их контакте решетки материалов обеих поверхностей сращиваются (холодная сварка), и удельная сила трения близка к сопротивлению сдвигу решетки.
Последние исследования показали, что на физических площадках контакта, обусловленных смятием субмикронеровностей, сопротивление сдвигу контактирующих кристаллов приближается к теоретической прочности. Однако для реальных поверхностей, покрытых пленками,
адгезионная составляющая значительно ниже. Работы Б.В. Дерягина, И.В. Крагельского, Н.М. Михина и др. [63, 64, 92] показали, что зависимость адгезионной составляющей удельной силы трения от фактического давления (ат^М/А,) выражается в виде двучленного закона:
гА = т0 +ßar ( 3 )
где Го и ß - молекулярные константы трения, определяемые экспериментально. Для определения этих констант Н.М. Михиным и К.С. Ляпиным разработан специальный прибор - тангензиометр [93], схема которого представлена на рис. 8.
Сферический индентор I внедряется в образец 2 на глубину h.
Образец прикреплен к установленной в подшипнике подставке 3. Индентор приводится во вращение и за счет трения увлекает за собой образец 2.
Однако образец удерживается от вращения пружиной 4, с которой он связан. Пружина служит для измерения момента трения. По величине момента рассчитывается удельная сила трения. Для этой цели измеряется