Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М. (1013700), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Осаооож,<сниый от загрязнений металл па обеих позсрхпостях после соответствующего сбли<щ нпя <и<сали< тся. В заключепис обюра осповпых положений механического коптактпровапиа твердых поверхностей следует отмстить. чго к настоящему зрсмсии <ж<сстся большое «оличсстио расчсгиых заииспмосгсй по опрсдслсниюфакги ~с«кой плошади копгакта и сб.<пжспия <одрикасаюшихси повсрхпостсй как и. огких (2-9), <ак и с определение<си< отк.<ояепп< чп (2 !4) (2-2!). Имеютги зависимости для определен~и плошади контакта п сбли<нспии в зависимости от врс««пп приложения сжпмаюшегп усилпя (2-26) и (2-27). й! югие из приведенных зависимостей, учить<вающих особсппостп механического кои<акга, дают качсстпсппо пряв<гльпыс розу.<ьгагы, сели при:щма<отся при гобл<оде<~и!< услоый, з гложсииых з основу их вывода.
Однако а ряде случаев згп форм!лы пс могут обеспечить при рагчетах прапильяыс рсзу.птагы из-за неучета всех особенностей рассчитывас«ого коитакта (например, перегуляряая волпистость и и«плоскостность исправп.1ьпои гсомс<рп ~сткой формы) илп и«достатка даппых по из<<си«пик< различных входящих в пих параметров, Тхшда следует отдать предпочтение опы гному опрсдслс<ппо указанных па ра метров.
76 глава трцтни теплООБйтен В зОне кОнтАктА 7 ВеРдых тел с Рхзличиый(и пОВеРхнОстями зл. ткпзгоовмтн прн контдктнровдннн плоскостнолцсноховлгых повн хноствн зал,р а,„= — "- (3-!) ~дс а — радиус еднпи:нюго пятна контакта;  — козффнциецт стягивания линий теплового потока к пятнам фактического копгакта; н — щсло единичных цаген контакта ца номинальной площади. 77 Прн рассмотрении процесса передачи телла через зону контакта обычно принимают следующие допущения (Л. б, 14, 22]: 1) нягна факыгчсхко~о кон~акга равномерно распре. делоны по всей поверхности сопряжения; 2) зсе пятна фактического контакта имеют форму круга с одним н тон жс радиусом а, практически остаюпгихгся псизмсцщам при приложении нагрузки; 3) выступы мпкронерозностей претерпевают чисто пластическую деформацию; 4) тепловое сопротивление окнсной пленки прсцсбрс'кнмо мало.
Первые два допущения не вызьющот особых возражений, так как онн в основном не противоречат полонгспиям теории механического контактировання (Л. 12, 69], чего нельзя сказал о третьем и четвертом допущениях. Дсисгзительно ю гл. 2 зиппо что в большигютве случаев поверх~ости контактируют как упруго, так н пластически. Пренебрежение жс термическим сопротивлением окцсвой пленки нс нсегда <шрандано, Исходя нз первых днух допущений, авторы работы ]Л. 78] предлагщот для определения первой составляющей в правой часги уравнения (1-1), г.
с. гсцловнй проводимости через места фактического контакта (в условиях глубокого вакуума), следующее выражение: Количество единичных пятен на поминальной поверхности контактя опрсделяется нз выражсния 8 и= — —,. Ф (3-2) Ряс. 3.1. Схема элемептлрпо"и ппляпара с оаяям круглым пятном контакта. (3-4) Кривая зависимое>м> <р=!(Пл) представлена на графике (риг. 3-2). После подстановки (3-2) в (3-1) с учетом приведенного выше значения среднего радиуса единлчного пятна контакта получим выражение для определения тсрмического сопротивления фактического контакта: )т„= — г — 1О '. 2,12кмЧ> (3-5) Наличие я формуле (3-5) относительной площади фактического коп>акта т1л позволвет выРазить теРмическое сопротивление >с„в зависимости от давления, механических свойств материалов, геометрических характс7н Средпяй радиус единичного пятна контакта соприкасающихся поверхностей с нсровпослямп согласно опытным данным работь> [Л.
98) раасн 3 ° !О-в лг. 7, Входящий в формулу (3-1) коэффициснт стягивания линии теплового потока к пятнам фак>ического контакта гр определен в работе Роусса [Л.31). Автор работы [Л, 31), >юслсдуя термическое сопро>явление прн передаче тепла пряному,кругл>>му цплипдр> радиусом Ь через наотсрмнческое круго- П все пятно радиусом а, расположенное на торце цилиндра, получил >2=1 — 1,4!х+ОДхл+О,053хв+ ..., (З-З) где х=а>г> — коаффициснт сужения, равный отношению радиуса пятна касания к радиусу схемати пюго цилиндра (рис.
3-1). Выразив коэффициент сужспия через относительную плошадь фактического контакта, получим следу>г>п1се ре- п>спие дл5! чч ристик контактных поверхностей отдельно для первоначального и последующих прн;юженнй нагрузки. Так, подставив в (3-5) выражения (2-1) и (2-9), получим соответственно формулы для определенна термических сопротивлений факп>чсского контанта для плоских поверхностей ~нря начальном нягружепни (3-6) и нри последующих поиложсннях нагрузки (3-7) .(".:" )'. а„,нК,В ) Расчетная формула (3-7) применима для теплового контакта плоских поверхностей, поэтому при подстановке (2-9) в (3-5) контурное даплепис б>ыло заменено контактным давлением р.
Кроме того, как слс- оп дует из теории л>еханичсского контактирования, прн неодио- да кратных нагружепиях повсрхпо. стей максимальнь>с пыступь> неровностей йнп>,п омипаются до размеря средних выступов; отсюда в формуле (3-7) Ьнпьо заменено йер. пз . При пользовании формулой и г е и в«го> (3-7) в широкой расчетной прях- рн тико необходимо либо п[>нисн>пь конффпннентт стяги- данные табл, 2-3 — 2-7, либо опрс- пения линий тепловодслять параметры поверхностей го потока от отпоспопыткьпн путем.
тельной плп>пади фак- тического контакта. Опрсдслспный интерес представляет упрошспнан зависимость для определения' относительной плошади фактического контакта т)'и с учетом коэффициента слягивапия линий теплового потока к пятнам контакта г н функции >)а, име>ошая вид (3-8) Рве. З.З. Зависимость ковффн. цвезтв и„, хврлктервзуюп1его геонетрнчеенне свозе~во ноелвктнрунл!нлх гооерьно т<н. сунны срезннх высот выступов чнкронеровностей. '2.1ЗХ ( Р И 1 (3.9) в Зависимость (3-9) пригодна также для расчета при пернопа шлыюм контзктс плоских попсрхностей с чистотой обработки выше 11-го класса п 11атсриалоз с Е~18 !01' и!жл, когда наблюдается упругий контакт (см. таол.
2-2). При теплоноы нонтакте поверхностей с 1истотой обработки иышс 5-го класса прп первоначальном нагружспгш, когда имеет место унруго-пластическая дсформацгы микронерозиостсй, лля приближенного расчета тсрмическсио сонротнилсния фактического контакта ыогкио применять выражение (3-9) и слсду1ощсм ипдс: ов 1 о,! Л„(-~ Лв) Л (3-10) зо Эта зависимость пызедепа путем усреднения значений параметров з аыражсиип (2-9), полученных прнобработке поперечных и продольных профилограмм с позерхиостсй с чнстотои обработки от сыто,1о 10-го класса.
для ма- териалоз с Е>7 ° !О'" н)гл", Г относительных нагрузок па гв — — ко:1тактпых попсрхиостях ргЕ=5 10 "' —:5 10-", а так. гв же значений пзраыстрои, взятых из 1зол. 2-0 Входящий и (3-8) козффициентВ„, Ю ! ' ' ""' еле ХаРаКтЕРНЗУ1ОПГнй ГЕОМЕтРИ- 1йы Ча,. а М го 1В ЬВ Важны чсские спойстнз позерхногтей, представлен иа графике на рис. 3-3 и зависимости от суммы средних высот микронероипостсй коптактнруны щих поверхнпгтсй Ььь~ +Ь,;ье Тнким образом, зля при- ближенного расчета термичесного сопрогннл1ения фактического контакта Р„при иоиторпых приложениях нагрузни (иа позерхипстях различнь1х клагсоп обработки н различных матсризлоп) из (3-5) с учетом (3-6) имеем слсдуюшую зависимостги » дс д — коэффяниент, учить»накппнй разность между фактичгскныи площадями контакта при пачалыюч и последующих ирнлг.жениях пагрузк» (рнс.
3-4). Введение коэффипнсита и объясняется весьма огра. ии!синымн сведениями о формировании фактической плонгади контакта прп начальном иагружеппн в зависимости о» высо. НГ7 габ ты неровностей и меха- йа . » 77 ничесьих свойств ма- =-«гбб терна.»ов. За огпо»б! дн блн ирнннт метод обработб,гбб бэг ки экспсримснталынбч данных н ряб»»гс ()1 12), ' ав нрслстлвлеипых в внд» зависимости яр,=((й») аг ' а Ю га ба ы для ря .»и шы«»»агсриалов !»ри начальюч Ргс. З4, Згынсимость «о»ффыоони последующих пряла- т«аэ эч»»тыва«»шего разность факто- «ос«нх оло»н»коа кы»такта пря нл. жсиннх нагрузки»зльчо»» л яослсауюжнк ориложе- йпачс:»ис коэффинн- чояч»»лгрэз»н. от мбкслмалыюа вы- ента В»ь характер»пу»о соть вист!ооо микрочсровмостоа я!сто геометрические "" ' » срк Рлбчн*юых отмоснтелы»ых счо чггва поверхностей.
хлоленоях. для формулы (3.1О! находится по тому жс графику на рис. 3-3,:.ю с учетом гчо зависимости от суммы максимальных высот микРОНЕРОВПОСтей КаитаК7ИРУННПНХ ПОВСРЮНОСтей [6«»«м«»+ 1- й,ыл»7) . Функпиог!яльпаи зависимость отнпснтгльной площади фактического контакта с учетом коэффи»!пента стягивания т!', от силы сжатия, механических гвойстз материала о»»рг»б!!»7н и качества их попер«пас!и теоретически получена при условии ввода ряда допущений, достоверность кот»»р!б ч цс»»есообразио подвергнуть проверке. Принс.гя выражение (3-1) с учетом (3-2) и (3-8) к бедра»мерному анку:!у»см 'умножения обеих егз Чаетсп На а/г,м: «лег н7р'ол и, обомжчнн ком!»лекс о„аг»г, череч !»»и«, псыучны уравнение вида  — 1510 )(н„- — '.
В„) ' . »»» йр (3-1 1) в! Таблнна 3-1 Характеристика обраамов и условия опытов Темпера. урп в1п»е ипн.апта, 'к давпенне р.!еьа и,'и* Класс имеют.» обрита «» м п,'и. Материи» оараацов 1Х181 !УТ Д16 Д16 1Х !81 19Т 1:таль 46 Стиль 45 Сталь 15 Стиль 45 М2 М2 Д16Т !1167 1 3 4 б 6 7 8 9 16 11 1т 5 б 8 бв 24,5 196 98 :171 371 393 393 396 390 ба бь 8« 8н бн Зв Такая форма уравнения эксперичлентальным данным от контактного давления, ч стой и фнзико-механических ко1!тактируюшсго материала л лают атмр5 аав5 Рнс. 3-5.
Результаты обработ. ан опытных данных по нонтантному теплообмену н вакууме. По наина «о — 1л. !»ь х !Л а1: втмра с1«ер!» состветст»тют и»рнп«пипм «амерам сбраацп~ ( м табл. а-П 82 дает возможность найти по зависимость комплекса )ь!и истоты обработки поперхпосвойств поверхностного слоя и позволяет произвсстп обработку экспериментальных данных ряда исследований контактного теплообмена при глубоком вакууме !табл. 3-1). Результаты обработки опытных данных различных авторов, сравнение которых пре:!ставлено пп рис. З-сз,показывают, что больп!пист!ю опытных точек г погрешностью -й (1Π—: 2О) аю обобшлетгя зависимостью 13-1!).
Определение характсра влияния поверхностных пленок на тсрмичсскос сопротипле п1е контакта теоретпюскпм путем заарудпяетсп нз-за отсутствия расчстнь1; зазисачостей по динамите процесса роста пленок, их сопротивлению усилиям сжатия и т. п. На данном этапе, очевидно, следует отдать предпочтение накоплению экспериментальных данных по вопросу тенлообмена в зоне контакта при налипин поверхностных пленок. Вторая составляющая в правой части уравнения 11-1), т, с. тепловая проводимость прослойки мсжкоптактной срсды может быль представлена выражением Х, Й с — з е а (3-12) Выражение для эквивалентной толщины проглойки б„,„(рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
