Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М. (1013700), страница 23
Текст из файла (страница 23)
6-8) и их сравнение. Материал итры ахн — ЕХФ аагрге. м н аге; чирии е 'араз .и Результаты опытов предиимрхи р бг- аг га-егз к ставлены и виде зависимо. сти (си=)(р) на графиках (рис. 5-)б и 5-17) и в табл, 11-7 (см..прнложение Н). Как показывают реаультзты опытов, наличие окнсных пленок увеличивает термическое сопротивление соединений. При этом повышение сопротивления В, определяется ростом толщины окнсной пленки.
Так, для медных образцов при толщине пленки 0=640А на начальной стадии нагружеция сопротивление )г возрастает в 2 раза ио сравнению с контактом чистых поверхностей. Дальнейигее нагружеиие хоти и незначительно снижает сопротивление Ри контактных пар с окисными поверхно)зо стими, но н конечиоы результате терыическое сопротивление в 5 — 8 раз больше, чем у контактных пар с чистыми повсрхносаями..Увеличение толшины окисной пленки до й:-1200А, т.
е. почти в 2 раза, ведет к дальнейшему «харарубааа .айь 2 а. хааа от «IАГ 6) Рис. 5.!6. Зависимость термического сопротиилсння контакта от нагрузки прн наличии и отсутствии аа поеерхпосгнх его окисных пленок (а) и поперечная профилограмма, олипаковая Аля обеих поверх.
настей (б). Мваеркьа е р«М2 — М2, чаевом отреаог чоееракос еа:гам — ок а; гк 333 К. а-окнснне нльк ещ а х =а 2ов и 2 — а кк, 3 113)н 3-частые чоьерх. „ам„„гуам ни 3 аар уам «мт Оагхезе ка кдаа ба Рис. 5-)7. Зависимость термического сопротивления коатакта от иагРузик при наличии н отсутствии на поеерхчостих его окнсных пленок (а) н поперечная профнтогранма, охннаковая хля обеих понг, т- настей (б), материал» варь дабт — даат: частота обрабм н пььер» естеа»к -оаеа г„мб' к.
а — акис не наенк ек ° е ь аВВА; 2 — те ке. ь ЬМА. 3 — ч сань ко верхиссы, !З! росту сопротивления /7, и вырождению зависимости 9г=/(р). Анализ поверхностей после проведения опытов показывает, что при давлениях до 300 10' н/м' каких-либо разрушений поверхностного слоя не наблюдается, т. е. контакт непосредственно металлической основы почти исключается.
Это в первую очередь и является причиной повышения сопротивления /г соединений с окисленными поверхностями. В.г. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, НАХОДЯШИХСЯ В КОНТАКТЕ В практике работы машин и аппаратов довольно часто встречаются соединения, подвергающиеся нествциоиарному тепловому воздействию. Для исследования особенностей контакта при нестационариоч тепловом режиме применялась установка по скоростному определению термического сопротивления в зоне контакта (см. рис.
4-11). Показания самопишущего потеициомстра в различные промежутки времени (4 интервала) нагрева образцов из материалов Д1 — сталь 45 и сталь 45— сталь 30 приводятся иа рис. 5 18 и 5-19, Здесь же приводится обработка данных в относительных координатах ИТ/дт=/(/) (1 — относительная координата) с целью определения величины Ь вЂ” изменения скорости роста температуры в контактной зоне и величины а — скорости подъема температуры иа границах образцов. Для не- стационарного режима расчет термического сопротивления /с„, ведется по выраженмю (4-5) и определяется изменение /см „в зависимости от времени т нагрева образцов (рис. 5-18 в и 5-19,в), Характер кривой /7ияст '/(т) может быть объяснен, исходя из физической сущности теплообмена в зоне контакта.
Действительно, как видно из рис. 5-19, в первом интервале нагрева (У) при т,=80 мин средняя температура контактной зоны лежит в пределах Т„=3!1'К, теплопроводность воздуха Х.=26,5 1О-' вг/(м град), эквивалентная теплопроводность контактирующих металлов Х„=47,8 вт/(м.град), модуль нормальной упругости Е=2005.10м н/м', в то время как в четвертом интервале (/У) при т,=138 мин, когда температура контакта Т„=333'К, соответственно Х =286 1Π— ' вт/(м ° град), Х =48,3 вт/(м ° град) и Е= =20,1 1Ом и/мз, Таким образом, имеет место увеличе1зз нис тснлоироводностн среды и мсталли при ноч<н неизменных и даопои примере механических характеристиках.
Если тепловая проводимость среды увеличилась на 7,35<«<О, то проводимость металлов — всего на 1,1<1«ы т. е. рост теилоиой ар<>водимости контактнои зочы <«сушест- л н бб » и зб <рб т. Ъ., м ' -э — ВО Т, дд ггг мг г' тгя уел" гл» а<р к уг» м,б л аг «« «ггь ббтл бг Рис. 5-18. Диаграммы показаний температур и их обработка при ие- стаиио<.арион тепловом режиме н зоне контакта. материалы пэры .1! — стель 43: «исто»э брвботки п«эевхнтгтев 'зэ — Обе; срезнпн эытстз ннкраьероэьостса О,,- а.б ккл ~ ч„=в,< мкм; нвгрузкв ' Рв 30 Ю«к«мн Гн — 343' К; О„=О«М <О-' и'- град вь и — ч кэзвинк сэмопншуп<енга потенцнометрв з четырех нэтерввлнх Всмекн нвтрсвв обрезное; Π— ээвнснмость дт<пт /<Гз — обрвботкв опь«томи ввниыэ Э относи«:льных к рлннвтвх; в — ээенснмгсть теринческ та с противления ьоптвкте .т ремеии нервов.
1ЗЗ мь ла нб н4 и пр л пп зса зьг.» мт ит мз иг амтФии» б,т бе ВР ам Гбп мин бр 134 11 гб бг Рлс. 5 19. Днагрьммм показвниб темпервтрр и ик обработка при нестапионврном теплово» режиме н зоне контакта. Материалы виры стель 4б т ль тб, ен«нмн обрвбмв» верзногтгн оз — - . СРЕННаа НЫСОта МННРОНЕРО На-тва и Основа МК Н а,„„ср МСМ Г~ЕПГРВН» Ент. гб' л~мб Гн „,н-тинб. Иь „„;Гбт- ~О- м грабове. л — ьоиазвння лотснм.истра Е е г рс н тсрваяа врс снн нв ра е обрати вп б — завнгг ость брай=рог — анни мсагь тор.
ческого соиро нвления к с- телса ог рсмс к нагрьва, вляегся в основном за .чет повышения проводнгюстн среды. Если же учссть также некоторый прирост фактической площади конгакта при длительном воздействии нагрузки (тг — т,=бб мин), то снижение термического сопротивления контакта в зависимости от времени нагрева (до !Оус) вполне закономерно. Показателен наЧаЛЬПЫй ХараКтЕр КрИВОй Яяя„=!'(Т), КОГда тОЧИИ бО- лес чувствительны ко времени нагрева образцов, что объясняется более интенсивным изменением скорости подъема температуры на границах и в контактной зоне.
В дальнейшем, когда режим но сути дела приближается к стационарному, имеет место вырождение зависимости Ямы:т =1(т) . Отмеченпыс особенности иестационарного теплообмсна между 1слами, находящимися в контакте, представляют определенный практический интерес. Так, прн умеренной скорости нзгрсва сопряженных тел в первом приближении термическое сопротивление при нестационарпом режиме равняется термическому сопротивлению при стационарном тепловом режиме, т.
е, )гꄄ— — )ск„, чего нельзя утверждать, когда скорость нагрева достаточно интенсивна. В последнем случае, очевидно, задача требует частных решений для каждого из отдельных периодов времени нагрева. При этом скоростной метод определения термического сопротивления контакта зна. чнтсльно облегчает решение задачи. З-а. МЕТОДЫ ИСКУССТВЕННОГО ИЗМЕНЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЗОНЕ КОНТАКТА Решение ряда технических аадач может потребовать применения одного из способов искусственного изменения термического сопротивления разъемных и перазъсмных соединений.
Например, в одном случае возникает необходимость интенсификации теплообмена через зону контакта, а в другом, наоборот, создании на пути теплового потока дополнительного термического сопротивления. Для решения этих вопросоз может быть предложен ряд практических рекомендаций. Тепловую проводимость зоны контакта можно увеличить путем повышения чистоты обработки (целесообразно не более 9 — (О-го класса), исключения макронеровностей, а также волнистости, н первую очередь выше 135 1Ы щщс.а, ри яичного рода окигиых пленок, и увеличении силы с ка гия до 200 !бч и/м-". Кромс того, повышения тепловой проводимости можно добнтьси введением в контактную зону среды с теплонроводностыо, близкой к генлопроводпости металлов ини превосходящей их, а также по возможности достаточно полно заполняющей иге неровности контактирующих поверхностей.
1!ижс приводятся мероприятия, направленные на снижение термического сопротивления контактных соединений. Для разъемных соединений: !. Напыление или гальваническое покрытие контактных поверхностей высокотеплопроводными и высокопластичнымн металлами. 2. Применение высокотеплопроводиых прокладок из мягких металлов (олово, свинец, кадмий и т.
п.). 3. Введение в зону контакта жидких металлов или сплавов. 4. Заполнение межконтактного пространства высокотеклопроводнымп газами. 5. Виедсиис в зону контакта порошкообразных веществ. 6. Наполнение межконтактной прослойки теплостойкнми вязкими веществами. Для неразъемных спели~пений !. Соедннсггия гипа пайки или сварки. 2. Клеевые соединения. Экспериментальная программа с целью детального изучения достоинств и педосгаткон каждого из предложенных способов уменьшения термического сопротивления контакта включала серию опытов с образцами, характеристики которых приведены в табл. 5-9. Результаты опытов представлены на рис.
5-20 — 5-28 и н табл. !1-8 †!1-!2 (сч. приложение 1!). Покрытия нз высокотеплопроводных и высокопластгчных металлов наносились электрохнмическнм способом, который обеспечивает прочное сцепление осадка с основным металлом и позволяет довольно легко варьировать толщину покрытия. Как видно из графиков иа рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
