Метод расчета температур в области контакта элементов пар трения тормозных устройств подъемно-транспортных машин

• Автор: Носко, Алексей Павлович
• Шифр специальности: 05.05.04, 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
Обозначения
Введение

1. Обзор методов определения температуры в области трения

1.1. Связь между температурой и износом элементов трения тормоза

1.2. Энергетический баланс трения

1.3. Неоднородность фрикционного контакта

1.4. Анализ подходов к расчёту температуры в области трения

1.5. Распределение тепловой энергии между телами трения

Выводы по главе

2. Выбор модели геометрии контакта
2.1. Количественное описание дискретности контакта
2.2. Тепломеханические процессы в области дискретного контакта
2.2.1. Сосредоточенное воздействие на полупространство
2.2.2. Воздействие в единичной подобласти контакта
2.2.3. Тепловое воздействие в области дискретного контакта
2.3. Анализ равномерности распределения контактной температуры
2.4. Анализ взаимного теплового влияния подобластей контакта
2.5. Сосредоточенная модель взаимовлияния подобластей контакта
2.6. Критерий выбора модели геометрии контакта
Выводы по главе
3. Непрерывный тепловой контакт тел трения
3.1. Классификация условий фрикционного теплового контакта
3.2. Контакт полупространств
3.2.1. Постановка и решение задачи
3.2.2. Анализ распределения плотности тепловых потоков
3.3. Контакт полупространства и слоя
3.4. Полупространство с обобщённым граничным условием
3.4.1. Постановка и решение задачи
3.4.2. Расчёт температуры на поверхности тормозной накладки
3.5. Контакт плоскопараллельных слоёв
Выводы по главе
4. Дискретный тепломеханический контакт тел трения
4.1. Трибосистема упругое тело — абсолютно жёсткое контртело
4.2. Модель дискретного фрикционного контакта
4.2.1. Описание тепломеханических процессов
4.2.2. Уравнение дискретного фрикционного контакта
4.3. Схема контактирования и начальное распределение давлений
4.4. Анализ распределения давлений и температур
Выводы по главе
5. Расчёт температуры в тормозном устройстве ПТМ
5.1. Анализ свойств пары трения полимер — металл
5.2. Описание метода измерения контактной температуры
5.3. Сравнение теоретической и экспериментальной температур
Выводы по главе
Выводы
Список литературы
Приложение

Обозначения
а — коэффициент температуропроводности; с — удельная теплоёмкость;
й — расстояние между центрами соседних подобластей контакта; СitvZ — дивергенция векторного ПОЛЯ 2) ет{(г) — функция ошибок Гаусса; ег£с(.г) — дополнительная функция ошибок Гаусса; ехр(г) — экспоненциальная функция;
/ — коэффициент трения; gI,adZ — градиент скалярного поля к — толщина слоя (гл. 3);
—.сближение тела и контртела (гл. 4); кпр — приведённая толщина тормозного диска;
% — номер схемы размещения подобластей контакта (гл. 2);
— номер тела (гл. 3);
— номер подобласти дискретного контакта (гл. 4); у — мнимая единица (гл. 3);
п — количество подобластей дискретного контакта (гл. 4); р — давление;
<7 — плотность теплового потока (гл. 2, 4);
— удельная мощность тепловыделения (гл. 3, 5); до — начальная удельная мощность тепловыделения;
г — радиус круговой подобласти контакта (гл. 2, 4); гт — средний радиус трения;
5 — степень непрерывности контакта (гл. 2, 4);
— параметр интегрального преобразования Лапласа (гл. 3);
£ — время;
to — время фрикционного взаимодействия; й — вектор перемещения;
(их,иу,иг) — компоненты вектора перемещения;
— безразмерные компоненты вектора перемещения;
Но — скорость относительного скольжения;
(х,у,г) — прямоугольные декартовы координаты;

где верхний индекс указывает номер схемы размещения подобластей.
Предположим, что рассматриваемое полупространство подвержено:
• нагреву, вызыванным фрикционным тепловыделением (тепловая задача);
• деформации, вызванной механическим контактом (упругая задача);
• деформации, вызванной тепловым расширением материала (термоупругая задача).
Рассмотрим известные решения тепловой, упругой и термоупругой задач для сосредоточенного воздействия. На основе этих решений далее проводится анализ тепломеханических процессов.
2.2.1. Сосредоточенное воздействие на полупространство
Допустим, что полупространство, занимающее в пространстве Е3 Э (х, у, г) область г < 0, подвергается постоянному во времени і > 0 воздействию. При этом рассмотрим воздействия двух типов: сосредоточенное в точке х = у = г = 0 (начало О системы координат) и распределённое вдоль прямой х — г — 0 (координатная ось Оу).
Тепловая задача. Если воздействие на полупространство задаётся в виде точечного источника теплоты с мощностью 7, то температура Т на расстоянии
от этого источника равна [23]
где Н) = а+г2 — безразмерное время (число Фурье); а — коэффициент температуропроводности; Л — коэффициент теплопроводности; дополнительная функция ошибок Гаусса [71]
Если имеется распределённый вдоль оси Оу источник теплоты с удельной мощностью 7/г, то температура полупространства на расстоянии