Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М. (1013700), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Для контакта поверхностей с макроотклонспиями типа псплоскостности схема контакта представлена на рис. 2-!2. Основными параметрами иоплоскостпости считаются «эквивалентная нсплоскостность» днр„=о!, +е!х и относп- лц тельная эквивалентная пеплоскостность 4„„/Ь, где Ь вЂ” радиус схематичного цилиндра. Лнллитическое рея~ение задачи по определению контурной плон!ади контакта осуи!сгз а ствляется путем использования формул Герца для упругого взаимодействия сферических я цилиндричсгких поверх. нос ~сй. С учетом допущений, аналога еных привсдеииь и чля волнистых поверхностей, получаем нз теории Герца для кон- такта двух поверхностей с нсилоскостяостыо иа каждой в форме сферы слсду|ощую формулу: 5х =2,4(, '! „,' — ', ) ' (2-18) при контакте плоскостно-шероховатой поверхности с по- верхностью, имеющей неплоскостность сферической формы, Ряс, а-!х.
Схемы контакта поеерхиостея с мекроотклонелнямя тяле ееллослостнгстн. и наитиях лоти яиптхлых пор рхнппп й; б — контакт импунлой и платной поиерхиоетей. 5к .=2,4 ® (2-!9) Площадь контакта при соприкосновения двух поверхностей с отклонениями от плоскости типа выпуклость (в формс единичной цилиндрической волны) определяет. 70 ся из выра>кения (2-20) а площадь контакта плоскостно-шероховатой поверхности с поверхностью, имеющей отклонения от плоскости типа выпуклость, 5, =1,52>ч >г ) (2-21) чхи где г>, гв г — радиусы поверхностей с кеплоскостпостью; 1 †дли цилиндра. В случае когда для определения фактической площади контакта нет возможности применить указанные зависимости (2-14) — (2-2!) (при нестандартных формах отклонений поверхностей от плоскости), целесообразно воспользоваться методом определения площади контакта с помощь>о лк>минесцснтной краски.
Люмннесцентнун> краску разводят и растворителе и покрывают тонким слоем " (г Т )/ хях~ одну из контактирующих поверхностей. Высушенную поверхность контактируют с неокрашенной, в результате чего / в местах контакта краска п«репосится на другую поверхность. Облучая последнюю ультра- ) ч' з фиолетовыми лучами, получя- ) х ем нзлучснис световых лучен видимой части спектра, что: l )г позволяет сфотографировать площадки фактического кон. такта. ! !лошадки фактического контакта на фотографии прслгтавляются в вилс белых пятен на черном фоне и могут быть заморены при помощи фотометрических устройств.
Деформациопные процессы в зоне контакта в условиях длительного >приложения нагрузки не являются чисто пластическими, так как при пластическом характерс процесса пронсходнлн бы бесконечно длительное увеличение площади контакта н бесконечный рост сближения, 71 чгго в действительности ист. В то жс время процессы деформации исрояиостеи ис явл~иогсгт чисто упругиин, так кяь с увеличением вр«мечи т действия нагрузки иа. блюдастси увеличение площади контакта или силы ~роняя покоя (рис.
2-18) [Л. 69]. Наиболее точно описывает процесс изменения сблпжсиия иоперхйос ~ей и зависимости от времени т действия нагрузки уравнение Ишлипскгио, которос решепо Крагсльскич [Л. 69]: «.оеч в, +~ где е,— отиоситсльное сб.тнхц кис, опредсляемое арсис. пеи действия порчальпой нагрузки; — сближснис, устаиавлияа~оц!соси по окончаиии этапа взаимодействия; е«-.сбдижсиггс при нулевом врсмеии контакта (практически упругая часть сближшщя), и, — скорость последейс гвия; их — скорость релаксации; ъ .параметр оиорзой кривой,поиертпости (см, ~збл.
2-6). Учитывая, что огиоситсльпая п.щщадь фактического коотакта может быть выражспа в соотгггтс~яии с (2-1!) 'и рсз огноситсльвос сблпжеиис, т. с. (2-22а) (2-24) при подстановке в это выражение (2-22) паходгпся зависимость относительной площади коитакта во времеви: «г +и :=-ь["' — (" '--; '1 " ) . (223) где Ь вЂ” параметр опорпой кривой човсрхиости (табл. 2-6). Бетичипа копсчиого сближения е определяется по зависимости, предложеииой и работе [Л.
68] для расчета фрикциоииых госднишщй: -=Г" "'1' где «« — коэффициент, заиигягиий от характера деформации (см. габл. 2-!). тг Зависимости (2-22) н (2-23) позволиют судить о влиянии времени т действия нагрузки н отдельных фнзнкомеханических и геонетрпчсских пзрамстроп на формирование фактической площади контакта и сближения. Анализ формул (2-22) и (2-23) показывает, что зависимость фактической площади контакта и сближения от времени действия нагр)зки определяется четырьмя параметрами: скоростью последсйствия пь скоростью рслаксапии 'а, и гсочетричсскичп параметрами Ь и т. В первый .чочшы приложения нагрузки плошадь контакта н сближение расгут достаточно инстепсивно, затеи рост нх снижается и стремится к постоянному зпачс:нпо.
Прсдложепшю зависимости (2-22) н (2-23) пс но исгх случаях могут быть прнпепспы в расчетной практике, гак как входящие в (щх параметры определены чкспернмсптально для частных случаев коптактз. Имеется ряд друпгх формул, описьюающпх связь чежлу напряжением и лефорчапией выступов неровностей поверхностей во времени. Зазиснмость сближения поверхностей контакта от времени т действия нагрузки представляется сравнительно несложной эчппрнчсскоп формулой из работы [Л.
70[, вынсдсппои па ос:!овапин зависимостей Лютнау [Л. 7![ и Ровинского [Л. 72[: е=е (1--е ), (2-25) где б н р — константы материала, харакгеризуюпгнс его способность к пластической деформапигь Относительное сближение в зависимости от време ш приложения нагрузки после подстановки выражения (2-24) н (2-25) ихгсст вид ,=~";,„'~ "(! — ° "'). (~-~б) Относительная площадь фактического контакта в зависичости пт восчепи дсйсзппя нагрузки опредслпегся по формуле (2-22,я), где т, выражается в соответствии с (2-!!) через оп!оситсчьпос сближение ее нмссто которого затем подстанлястся (2-26), и формула окончательно привыкает внд ч =-Ь|~ ( 1~, „(! е-м )' (2 27) Испочьзовапне формул (2-25) и (2-27) затрчдпяется отсутствием значений констант р и б для широкого диа. назона используемых в практике материалов, В табл. 2-9 приведены результаты опытного определении констант р и б прп различных температурах в зоне контактов нз материалов; рРК-1БЛ (рстипакс), гплава Й16Т и мсдп М2.
Таблица 2-0 Значения констант 3 и р в уравнениях (2-26), (2-27) для некоторых материалов пря различных температурах (по данныи автора) ере еенеерееур ' .к ере ". чпе"ееуре. 'К Ме еереее 4. Я юз ФК-1бЛ О, 212 Л16Т 0,46 н(2 ~ 0,32 0,24 0,478 0,36 0,27 0,40 0,384 2,32 2,01 1.78 1,87 2,14 3,1 2.12 2,6 Опытное определение реологических констант, приведенных в табл.
2-9, осуществлялось на прессе Бринелля с нагревательным устройством стальным ипдсптором сферической формы, хорошо моделирующим конфигурапи1о нерониосзей понерхпостн. Ипдептор погружался пол нагрузкой н исследуемый материал и выдерживался в течение всего процесса. Глубина погружения индентора замеряется микрометром. По крнвь1м погружения по методике, описанной в работе 1Л. 72), определяются значения констант р и б при различных температурах н зоне контакта. Следует отмстить, что на формирование фактической площади контакта и сближение опрсдслсжпос влияние оказывают окисные пленки на поверхностях контакта. Как известно, на поверхлости металла практически мгновенно образуетгя топкий слой окисла толщиной !9 — 15 Л.
Первая фаза окисления металла связана с образованием на металлической поверхности окисла ва счет хемосорбпни атомов кислорода металлической поверхности. Вторая фаза окисления сопровождается образованием вполне определенных, имеющих кристаллическое строение окислов. Окисление идет за счет внедрения атомов кислорода в решетку металла. Различают два вида окиспых пленок. Первый внп окисной пленки образуется на ноперхпостн металла в обычных атмосферных условиях при комнатных темпе- 74 ратурах, при этом толщина пленки порядка нескольких ангстрем [табл.
2-10) [Л. 73]. Таб»ица 2-!О Толщина окысиой пленки пп поверхности образца пры копыатной теппературе !Л. 731 и ы Ф юй оол~нгоннэ авааэцэ тоащннэ, А С>т>киг . Меха>.ическаи полировка Светлый отжщ а водороде Холодили прокатка . Гцехаснческаи голнровка '1'о же . !Π— 15 15 — 20 30 15 — 20 15 — 25> >5 35 0,1 ! 300 0,1 2,5 204 лежащие выше об>пего уровня. Рост пленки уменьшается со временем, а затем совсем прекращается. Топкие пленки обычно связаны с основным металлом, по мере же их утол>цеиии прочность их крепления уменьшается. В ряде случаев псбольшос Темный Свстло-розовый .
Ярко-розовый Светло-синий . Желтый И . Оранжевый 1! 190 200 330 410 700 980 Второй тип окисных пленок, возникает при повышенных температурах, а то.чщина пленок в этом случае нс ограничена. Например, па ал>оминии первич>!ая пленка достигает толщины Г>0 — 100 А н состоит из э>1гО„а при нагревании алюминия до 073 — 673е К толщина пленки достигает 2000 — 3000 А.
В табл. 2-1! приведены толщины пленки из купритл СцгО на меди при различных температурах иа:рева по данным [Л. 73]. При медленном окислении мсталла образующиеся пленки копируют псрвопачальный топографический рельеф лежащего под ними ме- Таблица 2-11 талла, в то врсмя как прн тсщщпыа окисыой пленки ыа быстром окислении обра- меди прп различных зуются,пирамиды окислов, темввратурах нагрева (Л. 73) ч«хапическос воздействие приводят к отслоению утосо шеппой окпспоп плевки <и хе<алла. Обыч<ю поверхности пчсики представля<от собои сосдппсни<п обладающие малои пластичностью ч большей твердостью.
чем основной металл. Исследования Сом«поза [)!. ?4) дают следующую относительную твердосгь окислов: ,Материе,( чара ам .. Л! <М Рп <:и Отногительнач -вер. гг<ь нингчпв . . . . 4,З <,5 1,З !,2 )забота Айбиидера и !«лиховой [Л. 75) по исследования~ поведении га.п вавич«скп иапессппых пленок. имитирующих окпсвыс, прп зиа:штсльпых па<рузках (обеспечивающих спсплсппс) позволила установить ряд особеп.юстей. Так, напри«ср, когда вовсрхногтный слой тверже и мопсе п,<астичсп (как и окислы), чем .пижслсжашпй металл, при пскоторых усилиях и степспп деформа.<и;< з~ог с«ой< ия шпз<т растрескиваться и разр)знать гн, причем симметрично па обеих поверхностях, после чего куски плевки <нижуг«~ п«<сто с растекающимися вследствие дефорчаяпп <пюсрхпошями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
