Закономерности граничного трения

Для анализа закономерностей граничного трения примем, что смазка нивелирует поверхность заготовки, заполняя все впадины. Примем далее, что в процессе деформирования смазка не выдавливается из впадин.

Физико-химические и гидродинамические аспекты действия смазок не рассматриваются.

При этих допущениях сопротивление сдвигу на контакте и в случае граничного трения определяется зависимостью (7.16). Площадь контакта может быть определена следующим образом. В начальный момент взаимодействия (до начала пластической деформации заготовки) смятие гребешков происходит вследствие сжимаемости смазки, определяемой модулем ее объемной упругости Е_см.

Схема к расчету смятия гребешков на этой стадии приведена на рис. 7.10.

Рис. 7.10. Схема к расчету граничного трения

Сопротивление смятию в соответствии с изображенным полем линий скольжения может быть найдено из выражения

(7.31)

где .

Если принять, что пластическая деформация заготовки начинается в момент, когда давление на контакте достигнет предела текучести, то из выражения (7.31) можно определить величину смятия, соответствующую этому моменту. С учетом наличия зон смятия и зон, занятых смазкой (рис. 7.10), из условия равенства давления на контакте пределу текучести можно записать

(7.32)

где F – площадь контакта со сминаемым гребешком; F_н – номинальная площадь контакта; F_н – F = F_см – площадь, занятая смазкой.

Преобразуем выражение (7.32) к виду

(7.33)

После подстановки значений и P_см из (7.31) с учетом, что F/F_н~ DH/H, из (7.33) получим

(7.34)

В процессе пластического деформирования заготовки дальнейшее смятие гребешков становится возможным вследствие увеличения площади контакта. В силу допущения, что смазка не выдавливается из зоны контакта, увеличение площади контакта приведет к уменьшению толщины слоя смазки. Из условия постоянства объема в этом случае для определения относительной площади фактического контакта получим следующее выражение

(7.35)

где – степень деформации заготовки.

Из анализа формул (7.16) и (7.35) следует, что в случае граничного трения сопротивление сдвигу на контакте (касательное напряжение) увеличивается с ростом степени деформации. Эта зависимость, подсчитанная по формуле (7.16) с учетом (7.35) для двух марок сталей, представлена на рис. 7.11.

Полученные выше результаты можно обобщить на случай объемного течения. Следуя А. И. Целикову [36], запишем

(7.36)

где – давление при объемном напряженном состоянии; Р – соответствующее давление при плоском напряженном состоянии.

Рис. 7.11. Зависимость контактных касательных напряжений
от степени деформации для граничного трения:

1 – сталь 30; 2 – сталь 50.

Рассматривая процесс контактного скольжения как течение в сужающемся канале, будем иметь [7]:

при плоской деформации

(7.37)

при объемной деформации

(7.38)

где – коэффициент трения:

где П – полусумма начального и конечного контактного периметров; l – протяженность канала течения; DF – изменения площади сечения.

Подставляя (7.37) и (7.38) в (7.36), получим:

(7.39)

где – коэффициент, учитывающий влияние среднего напряжения; – коэффициент, учитывающий влияние внешнего трения.

Значение коэффициента колеблется от 1 до 0,87, а = 1 при _a = 0.

При расчете сил трения в случае объемного течения следует иметь ввиду, что касательные напряжения будут меняться в зависимости от направления скольжения. Это вызвано тем, что параметры шероховатости инструмента, в частности, угол наклона гребешков вдоль и поперек следов механической обработки, различны ( _поп > _пр). Причем эта разница зависит от чистоты обработки, и для более шероховатых поверхностей она больше, а для менее шероховатых поверхностей – меньше.

Изменение касательных напряжений в зависимости от направления скольжения может быть представлено следующей зависимостью:

(7.40)

где , – значение касательных напряжений поперек и вдоль следов механической обработки; – угол между направлением скольжения и направлением следов механической обработки.

Среднее сопротивление сдвигу на контакте при этом можно найти из выражения

(7.41)

Угол наклона гребешка связан с параметрами шероховатости инструмента следующей зависимостью [33]:

(7.42)

где R_a – среднее арифметическое отклонение профиля; – среднее число пересечений кривой профиля своей средней линии на единицу длины; S_m – средний шаг неровностей.

Упрочнение материала заготовки в процессе контактного взаимодействия приближенно можно учесть, согласно [6], исходя из средней интенсивности деформаций

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: