Влияние на процесс износа: температуры поверхности трения

Взаимодействие рабочих поверхностей деталей при трении сопровождается интенсивным тепловыделением.

На микроплощадках фактического контакта в процессе трения возникают температурные вспышки, достигающие 1000 °С.

Вследствие теплопроводности материалов трущихся деталей тепло, выделившееся при трении, распределяется на несколько тепловых потоков, направляемых внутрь каждой из взаимодействующих деталей и в окружающую среду.

Условия теплообмена деталей трения с окружающей средой, теплофизические свойства материалов, параметры профилей рабочих поверхностей деталей и режим работы сопряжения в совокупности определяют среднюю температуру трущихся поверхностей, которая в значительной степени влияет на коэффициент трения, характер изнашивания деталей и долговечность сопряжения.

Закономерность изменения средней температуры трущихся поверхностей деталей в процессе работы можно получить на основе закона сохранения энергиив единицу времени dτ . Эта теплота расходуется на нагрев детали и окружающей среды.

где Фт— тепловой поток, Вт; Фт=Q/τ (Q— количество теплоты, Дж; τ — время нагрева детали, с); С — общая теплоемкость детали, Дж/К; А — тепловой поток со всей поверхности охлаждения детали при изменении температуры на 1°, Вт/К, А = α S (α — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К); S — площадь поверхности теплоотдачи, м2).

Продолжительность нагрева рабочей поверхности

где t_°—начальная температура рабочей поверхности детали; – постоянная времени нагрева имеет размерность времени и определяет продолжительность достижения установившегося максимального значения температуры на поверхности детали при полном отсутствии теплоотдачи, т. е. при А = 0.

Так как установившаяся максимальная температура рабочей поверхности

не зависит ни от массы детали, ни от начальной температуры, а определяется только количеством теплоты, выделяющейся в единицу времени (тепловой поток), то изменения средней температуры трущихся поверхностей деталей может быть записано

Для условий отсутствия теплоотдачи температура трущихся поверхностей деталей может быть определена

Влияние температуры поверхности трения на износ .

Износ и интенсивность изнашивания рабочих поверхностей деталей сопряжений для большинства материалов с возрастанием температуры увеличиваются.

Это объясняется тем, что при значительном повышении температуры происходит нарушение правильности строения кристаллической решетки на поверхности металла. Врезультате образуются свободные узлы, способствующие схватыванию поверхностей.

При одновременном воздействии нагрузки и температуры повышается подвижность атомов и вместе с тем возрастает вероятность схватывания и повреждения поверхности.

Механическая составляющая силы трения металлических поверхностей при повышении температуры изменяется в основном вследствие уменьшения твердости материала.

Твердость металлических материалов при повышении температуры описывается экспоненциальной зависимостью:

где Н0— твердость материала при исходной температуре; β — температурный коэффициент; ∆ t — приращение температуры при нагревании поверхности вследствие трения.

Таким образом, при повышении температуры происходит снижение твердости трущихся поверхностей, сопровождающееся интенсификацией деформирования и износа неровностей контактирующих поверхностей.

Рис.5.18.Зависимость интенсивности изнашивания манжетных уплотнений от температуры

 

Интенсивность изнашивания манжетных уплотнений быстро вращающихся валов зависит от температуры и проиллюстрировано на рис. 5.18. Аналогичное влияние повышение температуры оказывает и на интенсивность изнашивания металлических деталей.

Влияние скорости относительного перемещения на износ. В процессе работы сопряжения характер изнашивания деталей определяется сочетанием нагрузки и скорости. В общем виде зависимость износа от этих факторов для сопряжения вал—подшипник описывается выражением:

где-А₁–параметр, характеризующий работу трения; Р–нормальное давление; υ –относительная скорость перемещения поверхностей; f–коэффициент трения.

Влияние скорости v скольжения на интенсивность изнашивания носит сложный характер (рис. 30). Она поразному проявляется при изнашивании мягких (рис. 30, а) сталей.

Рис. 30. Влияние скорости скольжения на интенсивность изнашивания сталей: а-при малой твердости и трении без смазочного материала; б-при большой твердости и трении без смазочного материала

Экспериментальные исследования с целью выявления зависимости ∆ h = φ (υ ) при р = const, t = const показали, что влияние скорости на износ незначительно.

При малой твердости и трении без смазочного материала (кривая 1) имеется два участка (АБ и ВГ), соответствующие окислительному изнашиванию, и два участка (БВ и ГД) — изнашиванию при заедании.

При большой твердости и трении без смазочного материала зависимость интенсивности изнашивания от скорости (рис. 30, б) имеет иной характер.В этом случае окислительное изнашивание сохраняется вдиапазоне скоростей 0 — 2 м/с (кривая 3, участок АБ ), а изнашивание при схватывании происходит со значительно меньшей интенсивностью (участок БВ).

При трении со смазочным материалом(кривая 2) вид изнашивания остается неизменным при изменении скорости скольжения в широком диапазоне (0 — 220 м/с).

Для чистых металлов (медь, алюминий, молибден, вольфрам) характерно некоторое снижение интенсивности изнашивания с увеличением скорости относительного перемещения поверхностей. Это вызвано уменьшением адгезионной составляющей силы трения (рис. 5.22).

Рис 5.22. Зависимость интенсивности изнашивания от скорости относительного перемешения поверхностей

 

Повышение скорости вызывает увеличение температуры поверхности трения, следствием чего является соответствующее изменение интенсивности изнашивания. Кроме того, при повышении скорости скольжения возникают микроскопические пятна повышенной температуры.

При малых скоростях температура этих пятен не оказывает влияния на свойства материала детали, так как теплота быстро отводится с поверхности трения.

При повышении скорости относительного перемещения условия теплообмена ухудшаются, температура в тонких поверхностных слоях возрастает до температуры плавления металла.

При очень высоких скоростях скольжения на поверхности деталей образуется микроскопический слой расплавленного металла, и процесс трения принимает характер сдвига жидкого слоя относительно твердой основы. В результате этого наблюдается уменьшение сил трения и интенсивности изнашивания

Для тугоплавких металлов (типа вольфрама) этот эффект проявляется меньше, поэтому меньше меняется I п р и увеличении скорости скольжения υ.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. СИСТЕТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
2. I.2. ВЛИЯНИЕ ГИМНАСТИКИ ЦИГУН НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВКА
3. III тип – с наконечником из конуса, муфты трения и расширителя.
4. III.5. Анализ урока с учетом закономерностей процесса мышления
5. IV. Политика и гражданское общество. Гармонизация межконфессиональных, межнациональных, миграционных процессов.
6. V этап. Сестринский анализ эффективности проводимого сестринского процесса.
7. V) Построение переходного процесса исходной замкнутой системы и определение ее прямых показателей качества
8. ІІ. Политические процессы в 1980—1990-е гг.
9. Автоматическое регулирование процесса
10. Автоматическое регулирование процесса сварки электронным лучом
11. АДМИНИСТРАТИВНО-ПРОЦЕССУАЛЬНЫЙ КОДЕКС
12. Администрация же самого ГУМа практически перестала влиять на торговый процесс, управлять товарооборотом, равно как и обслуживанием покупателей.