1.3 Трение качения. Факторы, влияющие на сопротивление качению.

Качение – пр-сс взаимного перемещ. соприкасающихся тел, при повороте одного из кот. относит. мгновенной или постоянной оси, в контакт вступают новые участки обеих поверхн. тр., а относит. скорость точек катящегося тела определ. их удалением от контакт. площадки.

Р азличают чистое качение и качение с проскальзыванием. На практике всегда реализуется качение с проскальз., т.е. осущ. контактирование по некоторой площадке, а не по линии или точке, в силу деформации контактир. поверхн. При этом колесо в зоне контакта сжимается, а основание – растягивается, мгновенные скорости на контакте площадки в различных ее точках тоже будут различны, поэтому имеет место проскальзывание.

Коэф. тр. кач. – величина равная отнош. момента силы сопротивл. качения к нормальной нагрузке, прижимающей тела. .

П оскольку контакт тел качения предст. собой площадку конечных размеров, то линия действия реакции поверхн. не совпадает с линией действия норм. силы N. В этом случае N₁=N. – имеет линейную размерность и предст. собой расст., на кот. смещена р-ция опоры относит. O₁. Примен. безразм. величина – коэф. сопротивл. качению .

Теории трения качения.

1. Адгезионная теория. При повороте катящегося тела происх. сближение его поверхн., новые участки вступают в контакт с образов. адгез. связей. С др. стороны в это же время, происх. разрыв адгез. связей – для этого необходимо затратить усилие. Сопротивл. качению завис. от адгез. способности тел, нагрузки, температуры, наличия пленок загрязнений смазочного материала. Чем больше R, тем больше . 2 . Гистерезисная теория. При тр. кач. энергия затрач. на деформир. поверхн. В точке С упруго деформированный мат. восстанавливается, но из-за наличия пластич. деформ. р-ция в опоре т. А больше чем в С, т.е. возникает сила тр. кач. В общем случае гистерезисные потери обусловлены внутренним трением, пластической деформацией микровыступов и пластическим оттеснением материала. 3. Теория проскальзывания. На границе выхода тел из контакта, освобождающиеся точки контакта для подложки стремятся сблизиться, а для катящегося тела удалиться друг от друга, т.е. наблюдается проскальзывание на микроплощадках контакта.

Современное представление о тр. кач.: сопротивление качению обусл. адгезией, гистерезисными потерями, проскальзыванием.

Факторы, влияющие на сопротивление качению:

1) норм. нагрузка – ее увелич. приводит к росту сопротивления качения; 2) смазка – обильная смазка приводит к уменьшению ; 3) размеры тел качения; 4) температура – с увеличением наблюдается рост ; 5) скорость – с увеличением увеличивается; 6) микротвердость – с увеличением уменьшается; 7) микрогеометрические характеристики – вызывают рост .

1.4 Абразивное изнашивание и его виды. Повышение абразивной стойкости узлов трения.

Абраз. материалом наз. минерал естест. или искусст. происх., зерна кот. имеют достат. твердость и обладают способностью резания (царапания). А. изн. – это разруш. Поверхн. дет. в результ. ее взаимод. с твердыми частицами при наличии относит. скорости. К таким частицам относ.: 1) неподвижно закрепленные твердые зерна, входящие в контакт по касательной либо под небольшим углом атаки к поверхн. дет.; 2) незакрепленные частицы, входящие в контакт с поверхн. дет.; 3) свободные частицы в зазоре сопряженных деталей; 4) свободные абраз. частицы, вовлекаемые в поток жидкостью или газом. На пр-сс а. изн. может влиять природа абраз. частиц, агрессивность среды, св-ва изнаш. поверхн., ударное взаимод., нагрев и другие факторы. Общим для а. изн. явл. мех. хар-р разруш. поверхн. Для большинства Ме твердость окисных пленок больше твердости самих Ме. Наибольшую твердость имеет окисел алюм. Al₂O₃, твердость самого алюм. невелика. Вследствие этого при трении Al по стали окисные пленки, а также продукты разруш. этих пленок могут вызвать сильный износ даже самых твердых сталей.

Изнаш. поверхн. дет. твердыми абраз. частицами. Если абраз. частицы входят в контакт с поверхн. метал. дет. по касательной, то механизм изнаш. в этом случае представляется таким. Абраз. частицы упруго деформируют Ме, оставаясь целыми или разрушаясь; в зависим. от структуры абраз. мат. и среды частицы могут вдавиться в эту среду, повернуться или даже выйти из зоны контакта. Абраз. частица вдавливается в Ме дет., если она обладает большей твердостью, чем метал. тело. Внедрившаяся частица при движении относит. поверхн. может процарапать риску или срезать микроскоп. стружку. Если бы микрорезание было ведущим или сопутствующим пр-ссом разруш. поверхн. при а. изн., то интенсивность изнаш. была бы настолько высокой, что рабочие органы (строит. и дорожные машины) выходили бы из строя после нескольких часов работы. Частота внедрен. абраз. частиц мала, а их осн. действие – царапание с оттеснением мат. в сторону.

Абраз. изн. при ударе. Пр-сс разруш. дет. при ударн. взаимод. между дет. и абразивом наз. ударно-абраз. изн. Уд.-абр. изн. поверхн. происх. о монолитн. или свободный абразив. Для уд.-абр. изн. хар-но образов. на поверхн. тр. лунок в результ. локальн. пластич. деф. Ме. Края лунок образ. те выступы, кот. внедряются в сопряж. поверхн. и имеют тверд., превыш. тверд. Ме, или имеют наиб. благопр. располож. своих граней к поверхн. дет.

Изнаш. от абраз. частиц в зазоре пары тр. Попавшие в зазоры пар тр. абраз. частицы под действием нагрузки могут в завис. от усл. впрессовываться в поверхн. тр., дробиться на более мелкие фракции, скользить или перекатываться вдоль поверхн. изнаш., упруго и пластич. деформируя ее.

Изнаш. от абраз. частиц в потоке жидкости или газа. При допущении, что среда неагрессивна к поверхн. дет., следует различать 2 случая взаимод. абраз. частиц с мат.: 1) Удар прямой, угол атаки α=90°. В завис. от массы частиц, скорости их падения, св-тв абразива и физ.-мех. св-тв мат. дет. возникают упр. деф., пластич. деф., хрупкое разруш., перенаклеп с отделением мат. в виде чешуек. 2) Косой удар, 0<α<90°. При углах атаки не больше угла тр. на хар-р повреждения поверхн. сильно влияет касательная составляющая импульса и сопротивление мат. воздействию касательных сил на поверхн.

Влияние влажности и агрес. среды на абраз. изн. Влажность увелич. интенс. а. изн., так же как и агрессивность среды. При динам. возд. твердых частиц на поверхн. Ме и наличии воды возможна реакция Ме+Н₂О→МеО+Н₂. Вода действует как окислитель и приводит к коррозии. Она может оказать разрушающее действие и привести к опасным поврежд. механически напряженных дет. маш.