Определение коэффициента трения при различных видах контактов

Коэффициент внешнего трения покоя / , равный отношению силы трения Т к нормальной нагрузке в общем виде определяется по формуле:

где fM и соответственно молекулярная и деформационная

составляющие коэффициента трения.

Упругий контакт имеет место, когда максимальные напряжения на наиболее внедренной неровности меньше НВ менее жесткого элемента пары трения. Коэффициент трения при упругом контакте для наиболее широко распространенных видов обработки поверхностей (v = 2,b = 2 - параметры опорной кривой) рассчитываются по формуле: где аэф - эффективный коэффициент гистерезисных потерь при сложном напряженном состоянии, аэф = 2,5ат ; ат - коэффициент

гистерезисных потерь при простом растяжении - сжатии. Фрикционная константа т0 рассчитывается по формуле:

где А(г) - некоторая функция от температуры; q = - градиент

dz

скорости; Д - константа при постоянной температуре.

Фрикционная константа /3 определяется по формуле:

где к - постоянная Больцмана; Е - модуль нормальной упругости менее жесткого материала; h - величина сближения материалов; г - средний радиус вершины микронеровности.

Для металла оси и колеса деформационной составляющей коэффициента трения f д при упругих деформациях можно пренебречь по

сравнению с молекулярной составляющей fM. По мере сближения материалов и увеличения рс величина коэффициента трения / при упругом контакте уменьшается.

Пластический контакт имеет место, когда средние нормальные напряжения в зонах касания неровностей достигают значений твердости по Бринеллю деформируемого материала [2].

Это будет наблюдаться при внедрениях:

где р - коэффициент Пуассона.

Контурное давление рс, приводящее к пластическому контакту для наиболее распространенных шероховатостей, используемых в машиностроении:

где А - комплексная характеристика шероховатости поверхности, учитывающая остроту выступов и их распределение по высоте.

Величина А рассчитывается по формуле:

где R max - наибольшая высота неровностей.

В первом приближении можно считать [27], что после достижения контурных давлений, определяемых формулой (4.4), при контактировании твердых тел имеет место идеальный пластический контакт.

При пластических деформациях в зонах касания колеса и оси может иметь место ненасыщенный и насыщенный пластические контакты.

Ненасыщенный пластический контакт для наиболее широко распространенных шероховатостей имеет место при контурных давлениях, определяемых по формуле:

Коэффициент внешнего трения покоя / при пластических деформациях в зонах контакта:

При пластических деформациях в зонах контакта молекулярная составляющая коэффициента внешнего трения не зависит от сближения между поверхностями колеса и оси. Деформационная составляющая коэффициента трения с увеличением внедрения возрастает. Поэтому общий коэффициент внешнего трения покоя с увеличением внедрения при пластических деформациях в зонах контакта увеличивается.

Идеального пластического контакта при контактировании материала колеса и оси не наблюдается. Пластический контакт может иметь место при сравнительно небольших величинах контурного давления рс для поверхностей, обработанных с параметрами шероховатости Ra от 0,63 до 0,32 мкм.

Пластический насыщенный контакт имеет место при контурных давлениях, превышающих значения, определяемые по формуле (4.6). В зоне пластического насыщенного контакта коэффициент внешнего трения покоя определяется по формуле:

где hH - сближение, соответствующее переходу от ненасыщенного к насыщенному контакту.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >