Определение износных характеристик при тепловых режимах трения

Как известно из усталостной теории изнашивания твердых тел И. В. Крагельского, интенсивность линейного изнашивания для пластического контакта где ih — удельный износ (критерий И.В. Крагельского); ра и рr- номинальное и фактическое давление; Аа и Аr — номинальная и фактическая площадь контакта.

Представим для тепловых режимов трения, при которых в большинстве случаев имеет место пластический контакт,.

где индекс обозначает зависимость от температуры.

Удельный износ где е', hmах и н — параметры кривой опорной поверхности; drcp — средний статистический диаметр фактического пятна касания; drcp определяется из выражения; п — число циклов до разрушения единичной неровности вследствие усталости.

После подстановок и преобразований получим для интенсивности линейного износа без учета нагрева следующее выражение:

Для режима трения с тепловыделением выражение для 1 М напишется так:

Для удобства анализа перейдем к относительным единицам:

Где.

Как показали экспериментальные исследования, можно с малой погрешностью принять.

Кроме того, как правило, уменьшение максимальной высоты единичной неровности hmах под нагрузкой сопровождается увеличением радиуса ее выступа rср, поэтому можно также принять.

При этих допущениях параметр К 0 будет таким:

Как показано в работах Й. В. Крагельского, Г. М. Харача, Е. Ф. Непомнящего и А. В. Блюмена, число циклов и, приводящее к разрушению единичных неровностей поверхности трения, пропорционально относительному удлинению поверхностного слоя материала, так как за разрушение в основном ответственны растягивающие напряжения при трении в поверхностных слоях материалов. Учитывая это, можно написать:

где Щt — изменение температуры во времени; сЩкоэффициент, характеризующий изменение относительного удлинения от температуры.

Как показал В.П. Г речин, для сталей обычно сЩ — положительное число, а для некоторых чугунов сЩ — отрицательное число. Если использовать известный закон изменения твердости от температуры (НВЩ = НВ 0е-mЩ1, то можно написать, учитывая этот закон для НВ и формулу:

В эту формулу необходимо подставлять реальное значение Щt, которое является максимальной температурой на дискретной поверхности трения, используя гипотезу суммирования температур для стационарных и нестационарных режимов. Таким образом, выражение может быть использовано для дальнейшего развития теории усталостного изнашивания твердых тел с учетом реального температурного режима. В зависимости от соотношений коэффициентов сЩ и т можно определить влияние фактора изменения относительного удлинения от температуры, т. е. изменение числа циклов, приводящих к разрушению, а также фактора изменения твердости материалов от нагрева материала на относительную интенсивность линейного износа.

Для проведения оценочных расчетов рекомендуется в качестве исходной интенсивности линейного износа Ih принять экспериментальные данные, полученные при испытаниях на фрикционную теплостойкость на малых числах оборотов, т. е. при малых температурах.

Коэффициенты сЩ и т определяются из независимых экспериментов по стандартным методикам.