Основы расчета прочности фрикционных пар
34. Основы расчета прочности фрикционных пар. Материалы, применяемые для изготовления катков
Фрикционные пары выходят из строя по следующим причинам:
1. Усталостное выкрашивание наблюдается в передачах, работающих в масле, когда образуется жидкостное трение. В этих условиях рабочие поверхности разделяются слоем масла, а износ сводится к минимуму.
2. Износ наблюдается в передачах, работающих без смазки, или при отсутствии условий для образования режима жидкостного трения.
3. Задир поверхности связан с буксованием или с перегревом передачи при больших скоростях и нагрузках в условиях недостаточной смазки.
Все виды разрушения зависят от величины контактных напряжений, поэтому тела качения фрикционных пар рассчитывают на контактную прочность. Расчет контактных напряжений при касании по линии( тела качения – цилиндры, конусы, торы, ролики с образующими одного радиуса ) определяют по формуле:
.
При начальном касании в точке ( все другие случаи):
,
Рекомендуемые материалы
N – нормальное давление( сила прижатия );
b – длина линии контакта;
Епр – приведенный модуль упругости материалов сопряженных катков
,
rпр – приведенный радиус кривизны тел качения в зоне контакта
,
m – коэффициент, зависящий от формы тел качения.
« - » - принимают тогда, когда одна из поверхностей вогнутая.
Формулы удобны для проверочного расчета. Для проектного расчета их преобразуют, принимая за искомые размеры катков.
В виду многообразия форм тел качения общей формулы расчета не получено, в каждом конкретном случае формулу Герца преобразуют индивидуально.
Для цилиндрических катков 
мм,
,
b - запас сцепления,
f – коэффициент трения,
zМ –
Для конических катков 
мм - размер в среднем сечении катка, где 
.
Для других случаев смотри справочники.
Материалы. Требования к материалам
1) высокая износостойкость и поверхностная прочность;
2) высокий коэффициент трения во избежание больших сил прижатия;
3) высокий модуль упругости во избежание повышенных потерь на трение, связанных с размерами площади контакта;
4) незасаливаемость в процессе работы;
5) малая способность к поглощению влаги.
Ещё посмотрите лекцию "73 Французская философия XVIII в начало формирования" по этой теме.
Материалы: закаленная сталь по закаленной стали обеспечивает наименьшие габариты и высокий коэффициент полезного действия передач, но требуется высокая точность изготовления и высокая чистота отделки поверхности.
Наилучшие результаты получают от применения шарикоподшипниковых сталей ШХ15, 18ХГТ,18ХНВА и других. HRC³60 на поверхности.
Чугун по чугуну применяют в передачах со сложной конфигурацией тел качения, больших габаритах, чаще для работы всухую.
Поверхностный слой катков делают повышенной твердости путем закалки или отбелки. Поверхностный слой катков часто делают с обкладками из других материалов. Сочетание материалов сталь – пластмасса предъявляет менее высокие требования к точности изготовления и чистоты отделки поверхностей.
В связи с большим коэффициентом трения требуется меньшая сила прижатия, коэффициент полезного действия получается несколько ниже, а габариты больше. Более надежны конструкции, у которых ведущее тело изготовлено из менее твердого материала, так как при случайном буксовании на нем не образуется лыски.
Материалы: кожа, прессованный асбест, феррадон, прорезиненная ткань; по стали или чугуну применяют как облицовку рабочих тел чугунных или стальных катков.
