Результаты экспериментальных исследований относительной величины скрытой энергии при абразивном трении металлов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 620.178.1

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЕЛИЧИНЫ СКРЫТОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ТРЕНИИ МЕТАЛЛОВ

B.C. Комаров, аспирант В.Я. Коршунов, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Проведена математическая обработка данных, полученных в результате экспериментальных исследований абразивного трения металлов. Получены расчетные формулы для определения значений относительной величины скрытой энергии и коэффициента трения.

Ключевые слова: абразивное трение, коэффициента трения, относительная величина скрытой энергии.

Mathematical processing of the data received as a result of experimental studies of the abrasive friction metals. Received the calculation formulas for determination of the values of the relative size of the latent energy andfriction coefficient.

Key words: abrasive friction, coefficient of friction, the relative value of the latent energy.

Изнашивание деталей является закономерным процессом, неизбежно сопровождающим работу машин, механизмов, промышленного оборудования и представляющим одну из форм их физического старения. Изнашивание приводит к изменению размеров, формы и состояния рабочих поверхностей деталей и тем самым вызывает постепенное снижение функциональных качеств и производительности машин, а также возрастание вероятности их отказа. Износостойкость деталей определяет объем расходов на поддер-жание машин в работоспособном состоянии и общий срок службы до списания.

Обеспечение высокой износостойкости деталей является одним из обязательных условий надежной работы машин и получения максимального экономического эффекта от их применения, поскольку именно вследствие износа теряется работоспособность большинства (80-90%) подвижных элементов и рабочих органов машин.

В настоящее время существует большое количество расчетных формул для определения износа материала при абразивном трении, но в основном они носят эмпирический или полуэмпирический характер, а следовательно для использования их необходимо большое количество экспериментальных исследований.

В.Н. Кащеев объемный износ материала V при абразивном трении предлагает определять по формуле [1]

Pay/

V = CWL-

Hs

(1)

сти; Ь - длина пути трения; Р - нормальная загрузка на образец; а - поперечный размер зерна; \|/ - отношение числа режущих зерен к общему числу зерен; Н - твердость материала образца; в - сечение среза.

В этой же работе автор приводит соотношение для расчета износа материала V при абразивном трении с учетом его модуля упругости Е

у = р»

Е, (2)

где (3 - константа; N - нормальная нагрузка.

И.В. Крагельский предлагает оценивать износ материала при трении соотношением [2]

h =

2(1 + v)HB/

(3)

где 6 - угол у основания шероховатости; V - параметр опорной поверхности;

да - номинальное давление; НВ - твердость. В работе [3] предложена формула расчета на основе термодинамической теории прочности и разрушения твердых тел при различных условиях абразивного трения

J =

ô.œ 5еИРУт

U.-Un

AU,

ие

AU,

(4)

A U.=U.-Un Здесь 0

(5)

где 11* - критический уровень плотности внутренней энергии; и0 - начальный удельный

АС/,

уровень плотности внутренней энергии; -

накопленная материалом образца в процессе трения величина скрытой энергии; ® - удельная работа трения; 5 -относительная величина скрытой энергии; ^ - коэффициент трения; Р - давление;

где Сю - коэффициент пропорционально- Утр - скорость трения;

Сложность применения данной формулы для прогнозирования абразивного износа заключается в том, что в настоящее время отсутствует методика расчета значений коэффициента трения И и относительной величины поглощенной энергии 6 от условий трения. Для решения данной проблемы были проведены экспериментальные исследования с целью

изучений/* и 6 от различных условий абразивного трения: давления Р, скорости тре-нияУтр., твердости НУ. Эксперимент проводился на машине трения МИ1-М. главной отличительной чертой которой является возможность проведения исследований изнашивания о закрепленные и незакрепленные абразивные частицы. Для чего на установке установлен конусный бак. в котором находится СОТС -масло индустриальное 20А и абразив - песок. При помощи подключенного к баку компрессора происходит постоянное перемешивание абразива, что предохраняет его от оседания на дне. Ниже приведена фотография машины трения н образцов для испытания.

В процессе исследования было проведено две серии экспериментов: 1 серия - скорость трения Угроставалась неизменной и была равна 1.1 м/с. изменялось нагрузка Р - 250; 300; 350: 400:450 Н.При 2-ой серии экспериментов нагрузка Роставалась постоянной 250 Н. а скорость трения изменялась Утр - 1.1; 1.4; 1.7; 2.0; 2,3 м/с.

Математическаяобработка экспериментальных данных позволила получить расчетные формулы для определения относительной величины скрытой энергии и коэффициента трения при трении о незакрепленные абразивные частицы.

(6)

(7)

(8)

(9)

Полученные математические зависимости, на основе термодинамического подхода к прочности и разрушению твердых тел. позволяют прогнозировать износ материалов при различных условиях абразивного трения и наметить пути его уменьшения.

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

1.Кащеев В Н. Абразивное разрушение твердых тел [текст| /В Н. Кащеев - М.: Наука. 1970.-247 с.

2.Крагельский И В. Трение и износ|текст] / И В. Крагсльский. - М.: Машиностроение. 1968. -247 с.

3. Федоров В.В Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел [текст] / В В. Федоров. - Ташкент: Фан. 1979. -168 с.

4. Коршунов В Я. Прогнозирование абразивной износостойкости на основе механических и термодинамических свойств металлов |текст| / В.Я Коршунов. B.C. Комаров // Вестник Брянского государственного технического университета. № 2 - 2012. -С. 80-82

Рис. 2. Алмазный круг ACO 125/100 100% MI (тёмный) и образцы из стали У10