Влияние скорости скольжения на трение и износ материалов разной природы

Министерство Образования Российской Федерации 

Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики

Кафедра Технологическая Информатика  

 

 

  

 

 

 

 

Реферат

 

"Влияние скорости скольжения  на трение и износ материалов  разной природы"   

 

 

  

 

 

  

 

                                                                     Выполнил: студент Кизимов Н.А. 

                                                                     Руководитель: Бычков Р.А. 

 

 

  

 

 

 

 

 

  

 

                                               Москва, 2014

 

Влияние скорости скольжения при жидкостном трении противоположно ее влиянию при сухом трении. 

Влияние скорости скольжения, нагрузки и вибраций на характер и интенсивность развития процессов схватывания были исследованы на ряде других сопряженных деталей различных машин. Определены диапазоны скоростей, нагрузок и температур, в которых возникает и развивается в деталях машин процесс схватывания первого рода, установлено влияние твердости материалов на интенсивность и характер развития процессов схватывания первого рода. 

Влияние скорости скольжения и соответственно связанной с ней скорости деформирования приводит к изменению механических свойств, однако этот эффект невелик. 

Влияние скорости скольжения на задирание выражается главным образом в увеличении температуры трущихся поверхностей. С повышением скорости скольжения также может происходить более быстрое разрушение (истирание) окисных пленок и пленок,

создаваемых антизадирными

присадками, если оно не компенсируется ускорением регенерации этих пленок в результате нагрева.

Иллюстрацией влияния скорости скольжения на состояние трущихся поверхностей может служить рис. 56 [20], показывающий изменение интенсивности изнашивания, коэффициента трения и температуры трущихся поверхностей в зависимости от скорости скольжения. По достижении скорости 10— 20 м/сек начинается переход от истирания к задиранию: резко возрастают температура, интенсивность изнашивания и коэффициент трения.

Кривые износа и коэффициента трения переходят через максимум при скорости скольжения в пределах 30— 60 м/сек, после чего резко падают. Это, по-видимому, можно объяснить термическим разложением масла и образованием лаковых пленок, резко снижающих трение и износ, а также размягчением поверхностных слоев металла. Температура поверхностей в это время превышала 500° С.

Кривые, показанные на рис. 56, получены при одном значении нагрузки. С увеличением скорости скольжения критическая нагрузка, при которой происходит переход от истирания к задиранию, уменьшается (см., например, рис. 73), что объясняется термическим эффектом в зоне трения и результирующим нагревом трущихся поверхностей.

Влияние скорости скольжения на противоизносные свойства смазочных масел с присадками связано, по-видимому, с температурными режимами в зонах трения. Поэтому было важно выяснить характер изменения противоизносных свойств смазочных сред с присадками при повышении температуры среды. Повышение износа при нагрузках меньших критической вызывает снижение удельных давлений на поверхности трения, но это снижение значительно меньше, чем в случае масла без присадки. 

Влияние скорости скольжения на величину коэфициента трения для некоторых пар материалов представлено по данным Конти на фиг. 

Влияние скорости скольжения, давления и продолжительности истирания на глубину распространения и характер распределения остаточных деформаций в поверхностном слое, изученное различными методами, показало, что лучшие результаты дают методы металлографические и координатных сеток. 

Влияние скорости скольжения заключается в том, что при ее увеличении ( уменьшении) максимум интенсивности изнашивания наступает раньше ( позже) и величина его изменяется

Влияние скорости скольжения на интенсивность изнашивания неоднозначно. При более легком режиме ( рис. 23, давление 0 5 - 1 5 МПа, WyR 750 Дж / см2) с увеличением скорости скольжения интенсивность изнашивания увеличивается с переходом через максимум. Максимум наиболее ярко проявляется при более высоких давлениях. При сравнительно тяжелом режиме трения ( рис. 26, давление 2 00 - 4 00 МПа, WyK 2500 Дж / см2) интенсивность изнашивания возрастает в исследованном интервале скоростей пропорционально скорости в степени, большей единицы.

Для изучения влияния скорости скольжения и удельного давления на интенсивность взаимного изнашивания стали при трении в нейтральных солевых растворах авторами проведены две серии опытов: при одинаковом пути трения и при одинаковой продолжительности трения. Ввиду того, что при эксплуатации большинства современных узлов трения, находящихся под воздействием агрессивных жидкостей, скорость скольжения колеблется в пределах 0 1 - 1 0 м / сек, влияние скорости скольжения и а интенсивность износа образцов также изучалось в этом диапазоне скоростей. 

Влияние температуры эквивалентно влиянию скорости скольжения. По принципу Вильямса-Ланделла и Ферри, уменьшение температуры соответствует повышению скорости скольжения

На рис. 49 и 50 показано влияние скорости скольжения и нагрузки на коэффициенты трения и срок службы твердых смазочных пленок из политетрафторэтилена и эмралона. Как видно, в одинаковых условиях срок службы покрытия эмралона в два раза выше, чем политетрафторэтиленовои пленки. Коэффициенты трения смазочных покрытий эмралона и политетрафторэтилена близки между собой. Следует отметить, что антикоррозионные свойства эмралона хуже, чем у чистого политетрафторэтилена. Причиной ухудшения антикоррозионных характеристик является введение фенольных смол.

Результаты испытаний на машине И-47-К-54 показали, что влияние скорости скольженияобусловливается изменением температуры на поверхности трения. Смещение минимума зависимостей коэффициента трения от скорости v ( рис. 98) с повышением давления в сторону меньших скоростей объясняется нагревом поверхности трения. Результаты тех же опытов, представленные в виде зависимости коэффициента трения от температуры ( см. рис. 96, а), показывают, что минимум коэффициента трения для всех испытуемых нагрузок соответствует одному и тому же интервалу температур, что подтверждает правильность оценки фрикционных свойств пары трения в зависимости от температуры. 

При необходимости проведения более точного расчета следует учитывать влияние скоростей скольжения точек поверхностей трения, расположенных на разных расстояниях от оси вращения. 

В капроновых подшипниках вследствие их малой теплопроводности значительно сказывается влияние скорости скольжения на температуру и грузоподъемность. Добавка небольшого количества двусернистого молибдена ( 1 - 5 %) или коллоидального графита увеличивает антифрикционные свойства капроновых подшипников. [4]

В сообщении М. А. Рыжика [17] приведены интересные экспериментальные данные о влиянии скорости скольжения на износ кулачков с плоским толкателем. Эти данные подтверждают целесообразность исследования величины скорости скольжения при решении задачи об определении основных размеров кулачкового механизма. Определению основных размеров кулачковых механизмов было посвящено также сообщение М. В. Семенова [18], в котором в качестве исходной величины принимался заданный угол давления. [5]

Если рассмотреть обобщенное уравнение гистерезисного трения (9.39) с точки зрения влияния скорости скольжения или температуры, то вязкоупругая природа / гист снова окажется очевидной. Предположим для простоты, что температура поддерживается постоянной, а скорость скольжения возрастает. [6]

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при высоких контактных напряжениях влияние скорости скольжения на процесс граничного трения закаленной стали не может быть сведено исключительно к тепловым эффектам, сопровождающим трение. Не менее важно изменение характера взаимодействия в месте контакта микровыступов между собой и со смазочным материалом или газовой средой. [7]

Для эксплуатации деталей, работающих при качении со скольжением, важно знать характер влияния скорости скольжения на закономерности, установленные для толщины масляного слоя при качении. Основное отличие идеального качения от качения со скольжением состоит в том, что в последнем случае при достаточно высокой скорости скольжения коэффициент трения оказывается настолько велик по сравнению с его значением при идеальном качении, что повышение температуры в зоне контакта от тепла, выделяющегося при трении, может приводить к ощутимому снижению вязкости масла, сопровождаемому согласно выражению ( IV. [8]

В капроновых подшипниках вследствие их малой теплопроводности резче, чем в металлических, сказывается влияние скорости скольжения на температуру и грузоподъемность. Добавлением небольшого количества ( 1 - 5 %) двусернистого молибдена или коллоидального графита увеличивается антифрикционное свойство подшипников. 

В полиамидных подшипниках вследствие их малой теплопроводности резче, чем в металлических, сказывается влияние скорости скольжения на температуру и грузоподъемность. 

Крупные исследования были выполнены ЦКТИ, ВТИ, ХТГЗ, КТЗ и другими организациями по изысканию оптимальной геометрической формы сегментов и их числа, а также влияния скорости скольжения на устойчивость движения и несущую способность подшипника. 

Величина разогрева на стадии независимых деформаций сдвига внутри жидкой прослойки превышает как температуру плавления Т так и среднюю температуру Тср в прослойке и в значительной степени зависит от величины и. С увеличением давления влияние скорости скольжения и на величину Гтах уменьшается. При этом величина перегрева существенным образом зависит от конкурирующего влияния тепловых эффектов, приводящих к уменьшению вязкости, и эффектов сжатия, увеличивающих вязкость.

Эти результаты еще раз со всей очевидностью подтверждают положение, согласно которому температура является важнейшим фактором, определяющим износ полимеров. С этой точки зрения понятны также противоречивые сведения о влиянии скорости скольжения на износ, поскольку не был определен температурный режим износа. 

Допускают ошибку, когда износ определяют не по истинной интенсивности изнашивания в установившемся периоде, а по средней интенсивности изнашивания за общий путь трения, включая также повышенный износ в период приработки. Изучая влияние на износ скорости скольжения, неправильно наносить на график зависимости износа от времени испытания отдельные точки, относящиеся к разной скорости скольжения, поскольку при этом учитывается не только искомое влияние скорости скольжения, но также путь трения при переходе от одной скорости к другой. 

Для изучения влияния скорости скольжения и удельного давления на интенсивность взаимного изнашивания стали при трении в нейтральных солевых растворах авторами проведены две серии опытов: при одинаковом пути трения и при одинаковой продолжительности трения. Ввиду того, что при эксплуатации большинства современных узлов трения, находящихся под воздействием агрессивных жидкостей, скорость скольжения колеблется в пределах 0 1 - 1 0 м / сек, влияние скорости скольжения и а интенсивность износа образцов также изучалось в этом диапазоне скоростей.