Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М., страница 5

пар с нециоскозаралле.гьиымн поверхностями значительно превышает величину созротивлеиия пар с плоскими поверхиостями, Результаты оиытан привели также к выводу о некелесообразьости абраоотки поверхностей выше '79, так как выигрыш в сншкеннн зслнчииы !3, незначителен.

Озрсдсленцый практический ичтсрес пред тавляет предложенный в работе )Л. 271 рзгчсгпг»й способ опрея~денна состанлнющнх коигактного термического сопротивления без постановки опытоз в глубоком вакууме на снекналгпых экспериментальных уста. попках В работе 1Л. 26) прн»аднтся поз)эмпирическая зависимость длн прггбггигкоигого расчета хаптактнай термической проводимости 2! где ! — «длина цуги» теплового потока н матсрнатс коптактнрующпх гол; ц — относительнан фактическая член!аль контакта) цз — геяловая праподнмость в межконтактцом зазоре лучеиснускапием. Вследствие того что фактическая площадь кагания в соединениях с малым контактным давлениеи и большими поминальными площадями соприкосновения деталей ксзпачитечьна, решение нро.

блемы сводится к зада~с о зазоре конечных размеров между плоскостямн. Решение задачи ддн олрелечения термического созротнпленкя иежкоитактной сревы в еидс разреженного газа или глубокога вакуума может быль полу~ено путем иопользонапия закоио. мерностей кинетической ~сории ~азов. В то жс время выраженно (1.9), рекомендуемое авторами рябо. ты (Л, 28] дзя выявления фмзикн явления, в расчетах ие испол'. »устоя, так кзк величиньг входягцих н е".о состав часнон О, ! и б неизвестны или их трудна вычислить. Вес это ззставляег авторов отдать прсдпачщсние экспериментальному исслгповаиию вопроса.

Задача экспериментальной про~раппы сводилась к определсаиз» тгрми кекого сопротивления контакта н вакууме лля соединений с иоперхиосгямн, именмцими отклонения ог плоскостности, при ма.тых усилиях сжатия р- (0,2.»2,4) 1О' н(мз. Исследованиям подвергались обра»ны и магния и а:помни:ю с иовсржюстнмн, характеристики чотн)гыт приведены э табл. 1-1. Таблица Хпрнктеристикм поверхностей алюммпмевых образцов И В О «»снчнчч е«о- с ко пюг »и н л П со~» ю Ниа гпо»загни но»с»им»*а О, 11 — О,:10 1, '!'1 — 1, 65 0,20 — 0,46 0,15 — 0,20 !!еобраоотзнцыс Строгщне Фрезере~инне 1!»обработанные, в зоне кои~акта свинцовая фозыа толщиной 0,2 млг То же, в зоне контакт~ члюминигяая белые толщиной 0,05 лм 1! 1 !14 О,!5- 0,20 Вля пес~наны и .пятое причеиялась установка, несколько юличиан от прсдыду.цпх. Использовался мего ! чгорячсй пластины», прн коюрам тол пина образцов значительно нсньшс эру~их раз и' ров (127Х!27Х3,15 мл).

В каждый образец с тыльной стороны закладывалось по четыре тсриопзры, отводы от когормх уклачывались з гтепиальио под~отовлснпыс канавкп. 1!отсрн тепла бокояымн поверхпостямя образцов сводились к чииимучу за счет призе. псина охранных нагревателей. Удельный тепловой поток черт» образцы определялся путеч аамера мощности огневиц~о нагрева. тела. Общее отклонение от плоскостности контактирующих поверх~вета!г паходплогь как сумма мпкгниальных рассюяиий от каждой из них до воображагчой плогкосги, проходящей;срез место кагчння пх. Чистота обработки контактных поверхностей заиерялась В нескольких местах при намощп профнлоисгра.

Методика озредс 23 д гр 2.р я,ряугг зайка Рис. 1-12. Тепловая проводимость контакта пары нч алюминия прн малык усилиях сжатия. [Числовые значения ня кривых соответстяуют порядконому номер! обрязпон в табл. 1-1.) [1-10) ленин термического соппотнзлспия контзкта была аналогична рассмотренным яыюе. В ряде опытоз исглелозалось влияние наличия в зочг контакта прокладок нз гнннпа и алюминия, л также ткани из топкой меди па термическое сопротивление такого рода соединений. Результаты экспериментов позволютн авторам работы [Л.

2Щ сделать ряд язтсресньщ практических пьюочов. 1. Наиболее сун1ествениаг влияние ия термическое сопротивление контакта при малых усилиях сжятнн и зиа!нтельных номинальных поверхнпгтях оказыяяет неплоскостнасть соприкасающихся ю. псрхппгтей [рис. 1-12). 2. Пряьгенеине чягкомсталличегкнх прокладок [свипяовых) прп малых усилиях сжатия зна!нтельио снижает термическое гоп»о:пиление контакта [кривая 4, рнс, 1-12) »10' мя 3.

Отношение усилия гжя- гз тия обравпов к прглслу текле!а убв о сти более мягкого нз соприка- сающихся материалов является Б параметром, позволяющим про- изводить выбоо необходимых .у матеоиалоз лля контактной па. Я Ры. С»едует, одняко, отмстить, ыо кзк по объем«, так и по йзз хаза«геру работа [Л. 28) позво- ляет судить лип!ь об узком р круге вопросов по теории коя. тактного тсплообмена. Неско.шко в лрчгом плане выглядит рягсчотоепне «арч«- тера теплоабмгиа з зоне кочтахтя прн гопрнкосионел !н чь нерююстей г откюпсниямн ог плоскости п интерпретаппн Клаузчнга и Чао [Л. 30).

Авто- Рамн этой Работы поедприничается попытка грояиализнровать пряролу тепловой проводимости кангак~я в вакууме па приморг собственной моделч. Анторы считают лалекимн от дейст. вительности предложспньге ранее модели, з котовых были сделаны допущения о равномерном расположении мнкроскопи ~вских контактных пятен по номи:!альпой аозерхчогтн соприкосновения. В лейстннтсльнгюти жг з реальных кпнтактпых госллиення«вследствие неплоскостностн сопрнгясмых попврхностей воз гикают крупиочагкыабкые аблагти расположения контактных пятен в так .на.

зывае«гых контурных областях контакта, которые гягачывают существенное нчияние ел ряспределспнс линий теплового потпка при юдходе к кониентрациим этих пятен. й соответствии с предлагаемой моделью тсрмнюское сопротивление контакта в накууьте .представлястгн н видо лзух последовательно соединенных сопротивлений; сопротивления, вызванного круппомзс~итабнымн, макросхопнчсскими коннентряпнями )гг, и сопротивления, вы«ванного мелиамаснюабпыьгн, мнкрогко!и! !ескнми кщп:ентраннячи )гя теплового потока, т. е. й',=Ма+а. Липин теплового,цошка з.!ачале конценърнруются у крупно.

масштабных областей конгакга (контурных), после чего онн стягиваются к микроскопическим пятнам касания. Дяя аналитического определении !силового сопротивлении, возникающего от стягивания линий тсплозого потчгка у крупномасштабных областей контакта, авторы работы (л. ОО) вводит следующие допущения: 1) длина двух цилиндрических образцов прееышаст их .радиус; 2) контактирование по всей манроскопнческой абластя контакта нгезльио, т. е, КещКгл 3) тепловой поток через все внешние поверхности образцов равен нулю; 4) образцы пзотропны н однородны и коэффициент тснлопроводности каждого из иих цостоннен.

Взяв за основу указанные допущения н применив известное решение Рпусса из работы (Л. 31), Клзузииг и Час находят дополннгельное термическое сопротивление за счет сужения проходного сечения теплового потока у макроокопн~сскнх контактных зои ч виде выражения уг )'с 2п,Л„ (1-1!) где ф~ — коэффнцкшгт, учитывающий сужение проходного сечения для теплового потока у макрокоптакта (изменястся в пределах от 1 до О); а~ — ралнус пятна макраконтакта. Входящий в вырзжыгне (1-11) радиус пятна мзкрокантакта предлагается определять по нзвестиыч зазнскмастям Герца (Л. 32). !1о аналогии с выражением (1-!1) величину термического со.

противлении микроскопических лнтвн касания с радиусом аз рекомендуется находить нз уравнения грз "з"нпа (1-!2) где фг — коэффициент, учитывающий сужение проходного сечения для теплового потока у микрохоитахта; лт . число микроскопических пнтен контакта на контурной площадке. !1рн этом прнпимаютсн следующие допущения: 1) коигяктные пятна разномерно распределены по всей поверхности контакта (ионтурной площадке касавин); 2) все контактные пятна имеют форму круга с одчнн н тем же радиусом; 3) выступы шероховатости поч нагрузкой претерпевают пластическую деформацию; 4) тепловое сопротивление поверхностной пленки незначительно.

Известный пракгнческнз интерес представляет лрсдложечное в работе (Л. 30) выражение в зиле отношения )(ьЯя.' (1 !3) пзйу, гле Ь вЂ” коэффициент, учитывающий упругую деформацию выступов шероховатости, предложенный Хельмом (Л. 29) (Π— 1); Ь вЂ” радиус схематичного цилиндра (образца); Вследствие того, что ирн заданных свойствах материалов коа. тактиой пары, геометрии поверхностей и нагрузки величины р, Нн, ь и Ь нзвестяы, можно оценить произведение величин азарт й отсюда определить отношение сопротивлений Яь(Да.

Приведсвнос авторамн отношение ((с(т(» показало, что сопротивление махрокае. ганга нв 2 порядка превышает сопротивление микроконтакта. На основании этого авторы работы (Л. ЗО) ставят под сомнение пригодность для расчетной практики ранее опубликованных теорий Для проверки предлагаемой теоретической модели э работе пркводятся результаты серии опмтов, постаалсниых яа устзповкс. аналогичной установке на рнс. 1-2, ио стандартной методике. В опытах лримеиялись образцы с отиогпеииеи размеров 1(Ь =б,б Таблица 1-2 Хпрактеристмки образцов, применяемых н роботе [я.

30) Материм сорвана Латуяь, сшив Анакондэ 271 То же й(агний АЗ 31В То же Нержавеющая сталь 303 То же Алюминий 2924Т4 То же 9 1О г( й — коэффициент соответствия поверхностен прн упругом контакте, равный отношению упругша перемещения к не. плоскостности; Ф(З] — фУнкциа коэффиЦиента 3 Коэффициент соответствия поверхностей Е яри упругом контакте обозначается в ниле комплекса (р(Е)(ЫЫ„,), где абгцая эквивалентная иеплоскостнссть г(ань бг+бг (Яг и Пз — отклшгевия от плоскости контактных иовсрхностей образцов). Входящая в вьдражеиие (143) функннн Ф(З) представляется в виде 233 Чз 1/31 яз латтни, м.ггяня, ньржавсющсй стили и здюмииия с контактными говгрхйогтяии, имскюгими макроотклонения порядка 0,03 — ),У лл/л, г або!си эквивалентной осзлоскостиостью г)чь,=04е24,1 лкм при -емпературе з зоне стыка в пределах 344 — 444'К и давлении р=.йп ° 101 л)кв [табл. 1-2).

Лля опрстслепня осевых температурных градиеатан а каж.гоя образце было заделано по .пять медь-констаитановых тсрмпоар. Эксперииентальчзи установка позволяла гоздавать вакуум от 1 10-' до о ° !О-" мл рг. сг Исследуемые яоверх~юстн образков получались путем многократных пп.тнраяаиий и притирок. Среднеквадратичная чыж тз микронврааиостей контактных поверхногтсй пбразиоз гостазляг!а около 0,1 якч, 1'езулыаты работы [Л. 30] со всей очевидностью показывакгг, что мякрокозпсшгрипии теплового потока во многих случаях имеют решающее значение.