Основы проектирования и расчёта узлов трения

78. Опишите тест «Вал-втулка».

Это схема характерна для анализа работы подшипника скольжения. Радиусы поверхностей трения обычно 20...50 мм, а длина поверхности трения в осевом направлении 5...20 мм. Полуугол  связан с полушириной а (мм) площадки контакта соотношением: a=arcsin(a/R), где R- радиус втулки. Среднее давление р; на контакте связано с усилием Р, шириной 2а и длиной ℓ площадки контакта соотношением: p=P/2aℓ. Тогда, а = l,128[_c (RrP)/(R-r) ℓ)]^1/2

Здесь, _с = ₁ +₂ - суммарная упругая постоянная материалов втулки и вала:

Θ=(1-μ²)/Е - упругая постоянная материала; Е, μ- модуль упругости материала и коэффициент Пуассона.

Нагрузку теста находят по формуле: P=5,09θ_c[Rrℓp²/(R-r)], либо Р = 0,2R_TP (ℓsin^2:) / θ_С. Формулы верны при большом радиальном зазоре  =(R-r) и малой нагрузке, то есть при  = arcsin(a/ R_Tp) < 0,7 рад.

79. Назовите и изобразите «Часто встречающиеся схемы трения деталей»

Варианты схем представлены на рис.35

Рис. 35. Схемы испытаний с обозначениями: а): трение по радиальной поверхности вала (ролика):

1- вал-втулка;

2- вал-колодка/вкладыш;

3- вал-гибкая нить;

4- вал-диск или ролик-ролик;

5- вал-палец;

б): трение о торен диска:

6-диск-диск или кольцо-кольцо;

7- конус-диск;

8-палец-диск:

в):вращение в конусе:

9- конус-конус;

10- сфера-конус;

г), д): поступательные перемещения:

11- перекрещивающиеся цилиндры;

12- цилиндр-цилиндрическая колодка;

13-сфера-плоскость;

14-плоскость-плоскость;

15- плоскость-палец.

80. Назовите «Триботесты и коэффициент взаимного перекрытия». Рис. 36.

Геометрии начального контакта: в точке; по линии; по поверхности.

Геометрии контактирующих тел: конус - конус; шар-конус; шар-плоскость: цилиндр - цилиндр; цилиндр-плоскость; плоскость-плоскость; плоскость-конус: прочие. При модельных испытаниях образцы изготавливаются с учётом подобия.

Коэффициент взаимного перекрытия образцов (К_вз) есть отношение площади поверхности трения одного образца к соответствующей площади другого образца (К_вз  1). При К_вз  1, как при торцовом трении, по схеме «кольцо-кольцо», тепло от трения сначала идёт в глубь колец, а затем к боковым поверхностям и далее в воздух. В схеме «палец-диск» (К_вз  0) основная часть тепла трения идёт в окружающую среду. Образец с меньшей поверхностью трения изнашивается быстрее в схемах «палец-диск» или «вкладыш-вал» из-за разного пути

Рис.36. Примеры создания нагрузок с учётом коэффициентов взаимного перекрытия испытываемых образцов для разных применяемых в экспериментах стендов

трения. Рис. 36 показывает возможности на разных типах стендов создания максимального давления Р_м с учётом коэффициента взаимного перекрытия К_вз= 2 / 360, где 2- угол контакта в сопряжении, а 0 < К_вз  1. Номинальная (расчётная) площадь контакта А_а = dℓsin. Здесь d- диаметр цилиндрического образца; 1- длина его образующей. Давление на контакте: p = P/dℓsin(180K_B3). Максимальные необходимые давления р_м в схеме «вкладыш/колодка-вал» при К_вз до 0.5 будет: р_м = Р_мА_а или р_м  P_M / dℓ.

За один оборот элемент скольжения (вкладыш/колодка или палец) работает на пути трения d, а для вала/диска- на пути ℓ_n= pdK_BЗ. Испытание пальцев на износ делают также на машинах Х4-Б или УМТ-1. А износ должен быть в 10 раз больше (на порядок), чем максимальная погрешность измерения.