Метод и средство контроля скорости изнашивания металлических трибосопряжений

• Автор: Козлов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 122 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Износ и методы контроля износа при сухом трении

1.1 Понятие износа, параметры и единицы его характеризующие

1.2 Методы определения скорости (интенсивности) износа по 18 связанным с ней физическим величинам

1.2.1 Определение скорости износа по исследованиям теплового 18 поля в зоне трения

1.2.2 Определение скорости износа по моменту трения

1.2.3 Определение скорости износа на основе акустических 24 эффектов

1.2.4 Определение скорости износа по электрическим явлениям в 25 зоне трения

Выводы к главе 1

Глава 2 Исследование возможности использования электрических 28 явлений при трении для экспериментальной оценки параметров износа
2.1 Электрические явления при сухом трении
2.2 Оценка вклада отдельных электрических явлений в общий 37 электрический сигнал
2.3 Анализ возможности разделения составляющих тока при 52 трении
Выводы к главе 2
Глава 3 Разработка метода измерения скорости износа
3.1 Теоретическое исследование метода и средств контроля 56 скорости изнашивания
3.2 Выбор конструкции экспериментальной установки
Выводы к главе 3
Глава 4 Экспериментальные исследования метода контроля скорости 67 износа металлических сопряжений
4.1 Исследование теплового режима зоны трения и
термоэлектрической составляющей тока
4.2 Условия проведения эксперимента
4.2.1 Методика проведения эксперимента
4.3 Обработка экспериментальных данных
4.3.1 Предварительная обработка данных
4.3.2 Построение многофакторной эмпирической зависимости
4.4 Оценка погрешности разработанного метода
Выводы к главе 4
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Современные машины и агрегаты представляют собой сложные сочетания узлов и механизмов, содержащих сопряжения, работающие в режиме трения, элементы которых изготовлены из различных материалов. При этом оценка износостойкости и выбор режима работы с помощью существующих экспериментальных данных не всегда возможен, а экспериментальная оценка параметров изнашивания вышеуказанных узлов требует значительных временных затрат на определение износа, что обычно требует разборки испытываемых устройств. В то же время повышение надежности подвижных сопряжений машин и механизмов во многом связано с развитием и усовершенствованием методов и средств техники испытаний материалов. Особенно актуально это направление при испытании материалов, работающих в режиме сухого трения, так как именно в этом режиме наиболее сильно проявляется влияние скоростных, нагрузочных и температурных факторов эксплуатации материалов. Существующие методы не позволяют определить скорость изнашивания трущихся поверхностей в процессе испытания или требуют значительных модификаций образующих сопряжения.
До настоящего времени наиболее распространенным методом исследования износа в режиме сухого трения являются методы измерения потерь массы или изменения линейных размеров элементов. В то же время существует значительное число методов, позволяющих контролировать параметры режима трения. Если при этом скорость трения и нагрузка относительно легко измеряются в процессе работы машин и приборов, то температура и параметры изнашивания трудно поддаются контролю в процессе испытания.
Известно, что электрическая генерация в зоне трения является совокупным результатом проявления большого количества различных явлений электрической природы, сопровождающих трение. Разделение вкладов этих явлений представляет большую трудность. Использование искусственных термопреобразователей также сопряжено с трудностями, так как требует

ределенные закономерности экзоэлектронной эмиссии вполне могут быть использованы при рассмотрении трибоэлектрических явлений.
Трибоэлектричество - возникновение электрических зарядов при трении. При трении двух химически одинаковых тел положительные заряды получает более плотное из них. Металлы при трении о диэлектрик электризуются как положительно, так и отрицательно. Вещества можно расположить в трибоэлектрические ряды, в которых тело из вещества предыдущего в ряду электризуется положительно, а из последующего - отрицательно [ряд Фарадея: (+) мех, фланель, слоновая кость, перья, горный хрусталь, флинтглас, бумажная ткань, шелк, дерево, металлы, сера (-)]. Для диэлектриков, расположенных в трибологический ряд, наблюдается убывание твердости [ряд Гезехуса: (+) алмаз (твердость 10), топаз (8), горный хрусталь (7), гладкое стекло (5), слюда (3), кальцит (3), сера (2), воск (1)(-)], а для металлов возрастание. У жидких диэлектриков положительный заряд приобретает вещество с большей е или большим поверхностным натяжением.
Электризация трущихся тел тем больше, чем больше их поверхность. Пыль, скользящая по поверхности тела, из которого она образовалась (мрамор, стекло, снежная пыль), электризуется отрицательно.
Трибоэлектризация у твердых тел объясняется переходом носителей заряда от одного тела к другому. В металлах и полупроводниках трибоэлектризация обусловлена переходом электронов от вещества с меньшей работой выхода Ф к веществу с большей Ф. При контакте металла с диэлектриком трибоэлектризация возникает за счет перехода электронов из металла в диэлектрик. При трении двух диэлектриков трибоэлектризация обусловлена диффузией электронов и ионов. Существенную роль может играть также разное нагревание тел при трении, что вызывает переход носителей с локальных неоднородностей более нагретой поверхности («истинное» трибоэлектричество). Причиной трибо-электризации может служить также механическое удаление участков поверхности пироэлектриков и пьезоэлектриков.