Способ определения силы трения в подвижном сопряжении при заедании Советский патент 1985 года по МПК G01N19/02 

I11 Изобретение относится к испытайиям мат сериалов треНием и может быть использовано для определения работоспособности сопряжений по величине усилий трения в экспериментальных условиях, сопровозщанмцихся заеданием. Известен способ определения силы трения путем измерения коэффициента трения .и нормальной нагрузки в-сопряжении l. Однако при заедании в процессе работы сопряжения коэффициент трения изменяется в очень широких пределах (от сотых долей до единицы) в зависимости от размеров образующихсяповреж- 15 дений и их соотношения с неповрежд ной поверхностью трения. Измерить возникающий при заедании коэффициен трения на работающем сопряжении не возможно, поэтому способ может быт практически использован для экстре мальных условий трения,сопровождаю 1ЦИХСЯ заеданием. Наиболее близким к изобретению является способ определения силы трения в подвижном сопряжении при заедании по повреждениям их поверхностей при локализуемом схватьгеании заключающийся в том,что снимают Механ ческую характеристику материала , деталей (прочность на срез и на смятие игеометрические размеры об разующихся задиров, а силу трения определяют из расчетной зависимос ти 21 .. Недостатком известного способа является низкая точность определени силы трения, обусловленная тем, что для оценки силы трения используется измерение прочности материала на срез и смятие, которое для реальных деталей бьгоает трудно опре делить, в процессе заседания в задире происходит местное упрочнение материала, по&ышение его механических свойств из-за наклепа, котор не учитывается,поскольку измерить прочность материала на срез и смяти в малых объемах материала в задир вообще невозможно, кроме того, не учитывается изменение сил трения на поврежденных участках поверхности, в том числе обусловленное дополнительной нормальной нагрузкой,вызываемой расклинивающим действием возникающего при заедании нароста, t Цель изобретения - повышение точности определения сил трения в 9 подвижном сопряжении при заедании за счет учета изменения механических свойств материала и нормальных сил в сопряжении в процессе заедания. Поставленная цель достигается тем, что при способе определения силы трения в подвижном сопряжении при заедании, заключающемся в том, что измеряют . геометрические размеры образующихся задиров, снимают механическую характеристику материалов деталей сопряжения, а силу трения определяют из расчетной зависимости, измеряют коэффициент трения Д| на участках поверхности деталей сопряжения, где отсутствуют задиры, в качестве геометрических размеров выбирают площадь нароста в задире, в качестве механической характеристики выбирают микротвердость Н материала на границе задира, а величину силы трения при заедании определяют из расчетной зависимости F HS (0,28-я )-(UN при (I) HS (0,28+fA )-(N при H.,(2) cima трення, Н; площадь нароста в задире. микротвердость материала на границах задира, МИа; коэффициент трения между неповрежденными деталями сопряжения; ( - заданная иормальняя сила, сжимающая детали, Н. . На фиг.1 и 2 показаны форма и характерные размера задира и зоны Н, в которьк измеряется микротвердость материала в задире; на фиг. 3 5 - три этапа схемы развития заедания в сопряжении с фиксировапньозазором и возникающие при этом силы; на фиг.6 - характер изменения нормальных сил (а) и сил трения (б) на трех этапах развития заедания в сопряжении с фиксированимм зазором. Способ осуществляют следующим образом. Определяется площадь иаростл в задире ia , коэффициент трения (U материалов деталей сопряжения в условиях, близких к реальным условиям работы, на при отсутствии заедания могут быть использованы аналогичные детали или образцы, имеютие аналогичное состояние ловерхяглс ги, пл детали с задирами, но составленные так,чтобы поверхности с задирами н контактировали) , и нормальная сила /V действующая в сопряжении (на основе расчета или Непосредственным измерением) . Затем измеряется микротвердость материала на границе задира. Для этого изготавливается мйкрошлиф вдоль поверхности детгши через задир так, чтобы бьш сошлифован нарост. На шлифе на продолжении границы борозды в задире в зонах Н, фиг.2) г}роизводится измерение микротвердост (15-20 измерений) и вычисляется ее среднее значение Н. Затем вычисляется значение HS, сравнивается с N. Если , сила трения вычисляется по зависимости (0 ,если - по зависимости (2). Возможность определения силы трения в.подвижном сопряжении при заеда нии по предлагаемому способу обеспечивается следующим (фиг.3-5). При возникновании задира в подвижном сопряжении сила трения в нем складывается из составляющих: связанной с задиром силы Fj и снпы трения на неповрежденной поверх нрсти F,| : F-F,,t-. Сила, связанная с задиром, F складьюзется из сопротивления срезанию Fcp J определяемого прочностью материала на.срез t и площадью нароста S , и сопротивления вдавливанию нароста во впередилежапщй материал, которое зависит от твердости материала Н и площади бокового сечения задира 5юц . На основании многочисленных измерений зa Jирой найдено, что 5 «/Tab, S55, -j-bh Ь 0,16 а, где Ьи а - половины пшрины и длины Нароста; п - глубина задира вблизи нароста (фиг. 1 и 2J При этом F, .bvH|bK Hir«b(b..y Известно что И 3(о , ,б6. Тогда 0,2. Сила трения на неповрежденной поверхности зависит от коэффициента трения на ней /и и внешней нагрузки N, за вычетом той ее части, которая воспринимается образующимся в задире наростом упрочненного металла ( фиг. 3 ). Нарост, вдавливаясь в поверхность деталей сопряжения, воспринимает усилие , , зависящее от его площади S и твердости материала Н. При этом F Jl( (N-R,,) При этом этапе суммарная сила трения в подвижном сопряжении при заедании выражается зависимостью F, 0,zi HS + /u(N-.HS)-HS(o,) t (ц N/, При дальнейшем увеличении нароста в процессе заедания наступает момент, когда Rj ctaнoвитcя равным N (П этап развития задира). При этом происходит размыкание неповрежденных поверхностей и исчезает сила трения между ними (фиг.4). При этом F 0,28 HS. При дальнейшем скольжении детали раздвигаются задиром. В сопряжениях с фиксированным зазором внутренняя (схватываемая)деталь прижимается к противоположной стенке охватьтающей детали, и между ними возникает нормальная сила Rj. и сила трения FI. (фиг.5) . Усилие прижатия R. и сила трения Fi зависят от. размеров задира F XHS-N), ,й- ,2i HS + jw(H&-Nb HS(o,l4 /M)- {1лЫ . Изобретение позволяет повысить точность определения силы трения в подвижном сопряжении при заедании за счет более правильного определения еханических свойств материала в зое задира и учета изменения механиеских свойств и сил трения на оверхности деталей.

ш

2

I

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ В ПОДВИЖНОМ СОПРЯЖЕНИИ ПРИ ЗАЕДАНИИ, заключающийся в том, что измеряют геометрические размеры образующихся задиров, снимают механическую характеристику материалов деталей сопряжения, а силу трения определяют из расчетной зависимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения силы трения F при заедании, измеряют коэффициент трения ,« на участках поверхности деталей сопряже кия, где отсутствуют задиры, в качестве механической характеристики выбирают микротвердость И на границе задира, в качестве геометрических размеров выбирают площадь S наростов в задирах, а в качестве расчетной зависимости используют F HS

Fr,

.

h

Wj Яз

Фг/г.5

G

ст

Фи&.5