Расчет коэффициентов трения скольжения. Построение экспериментальных зависимостей коэффициента трения от среднего давления

Коэффициент трения скольжения рассчитывают по формуле [40,45,54]

f = F_тр F_n , (2.17)

где F_тр – сила трения, Н; F_n – сила нормального давления, Н.

Силу нормального давления рассчитывают по формуле

F_n = р · А_n (2.18)

Силу трения определяют, используя данные измерения маркерами значения двойной амплитуды колебаний сигнала на экране компьютера при данном удельном давлении и данные тарировки тензобалки. При тарировке тензобалки ее нагружают через динамометр, записывая усилия динамометра и показания маркеров. Таким образом, при тарировке выясняют какое значение силы в ньютонах соответствует одному вольту сигнала на экране компьютера. Учитывая, что исследуется возвратно-поступательное движение, при расчете коэффициента трения следует разделить на два измеренное значение в вольтах двойной амплитуды сигнала ( см. рис. 2.41).

Все измеренные и рассчитанные значения грузов, удельных давлений, величин сигналов, сил заносятся в протокол испытаний (см. табл. П 7.1 в приложении 7). По результатам расчетов строится график изменения коэффициента трения от среднего удельного давления на контакте образцов эластомера и нижнего стального образца. Примерный вид таких графиков приведен на рис.2.42. В работе [6] эти данные вносятся непосредственно в одно из окон программы STAR (рис.2.43)

p, Н/мм²

Рис.2.42. Характерный вид зависимостей коэффициента трения от удельного

давления для различных типов резин

Рис.2.43. Диалоговая панель ввода зависимости коэффициента трения от удельного давления

Анализ полученных результатов и составление отчета

Главными выводами в данной работе являются зависимости коэффициентов трения от удельного давления на поверхности образцов, полученные экспериментально-расчетным путем. Отчет выполняется на бригаду и должен содержать:

- заполненные таблицы значений удельных давлений, нагрузок, сил и рассчитанные текущие значения сил трения и коэффициентов трения;

- цифровой протокол, изображение экрана при одном из значений удельного давления и график изменения коэффициента трения в зависимости от удельного давления для данного типа резины;

- анализ результатов и выводы.

Форма отчета приведена в Приложении 7. Бланк отчета выдается преподавателем или оформляется студентами самостоятельно до начала работы.

Лабораторная работа №8. Определение износа эластомеров

Цель работы

- умение экспериментально определять износ эластомера при возвратно-

поступательном трении скольжения;

- умение рассчитывать интенсивность изнашивания эластомеров по

результатам экспериментов;

План работы

1. Ознакомление со схемой испытательной установки, ее конструкцией и

методикой испытаний.

2. Составление плана испытаний.

3. Экспериментальное определение износа эластомеров.

4. Расчет интенсивности изнашивания эластомеров по результатам

экспериментов.

5. Анализ полученных результатов и составление отчета.

Методика экспериментального определения износа эластомеров

При возвратно-поступательном трении скольжения

Из теории трения и изнашивания известно, что интенсивность изнашивания при усталостном характере износа, характерном для большинства эластомеров, зависит от многих факторов [4, 19,51,55]

(2.19)

где K₁- коэффициент, зависящий от геометрической конфигурации микронеровностей трущихся поверхностей; - коэффициент перекрытия, определяемый как отношение поверхности трения резины к поверхности сопряженного образца; - среднее удельное давление на контакте; E – модуль упругости; Δ - комплексная характеристика шероховатости трущихся поверхностей; K₂ – коэффициент, характеризующий напряженное состояние на контакте, для высокоэластичных материалов K₂= 2,5 – 3,5; - коэффициент трения; , - значения параметров фрикционно-контактной усталости при трении в эмпирической кривой выносливости.

, (2.20)

где , - действующее и разрушающее напряжения при однократном растяжении.

Непосредственные расчеты по формуле (2.20) затруднены, так как требуют целого ряда сложных физических экспериментов по определению K₁, K₂, , . Их величины связаны с адгезионными и другими физико-механическими свойствами материала. Однако формула (2.20) дает возможность проанализировать влияние таких факторов как среднее удельное давление на контакте, модуль упругости резины, коэффициент трения и прочность резины на интенсивность ее изнашивания.

Анализ формулы (2.20) показывает, что при усталостном характере износа следует ожидать следующего влияния управляемых факторов[34,41,50]:

1) При увеличении коэффициента трения интенсивность изнашивания должна резко возрастать так как

(2.21)

Это связано с увеличением температуры в зоне трения. Показатель фрикционной усталости может быть определен из экспериментов для одной резины при различных удельных давлениях. Oн составляет для уплотнительных резин обычно t = 7÷8.

2) При увеличении модуля упругости резины интенсивность изнашивания должна возрастать так как

(2.22)

3) Увеличение среднего удельного давления на поверхности трения резины должно приводить к увеличению ее интенсивности изнашивания так как

(2.23)

4) Увеличение прочностных характеристик резины должно приводить приводит к снижению интенсивности ее изнашивания так как

. (2.24)

Кроме перечисленных факторов следует также учитывать, что при определенных удельных давлениях на поверхности трения резины установившийся процесс изнашивания может резко интенсифицироваться и перейти в катастрофический износ. При катастрофическом износе микроотделение частиц заменяется образованием макродефектов и отделением макрочастиц. Это связано с резким увеличением температуры в зоне трения при определенных удельных давлениях. Удельные давления на поверхности трения резины , при котором это происходит, называют предельными удельными давлениями по износу. Эксплуатация узла трения при удельных давлениях выше предельных удельных давлений по износу не рекомендуется.

Экспериментальное определение износа эластомеров проводилось на стенде, который использовалась в лабораторной работе № 7 для определения коэффициента трения эластомеров при возвратно-поступательном движении. Схема этого стенда представлена на рис.2.39.Там же приводится описание его конструкции.

Для определения износа эластомеров в качестве образцов используются, как и в лабораторной работе № 7 пластинки из резины с размерами 5×10 мм, вырезанные из пластины резины толщиной 2,2 мм и наклеенные в паз на верхнем стальном образце. (см. рис.2.40).

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 420; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!