Изучение максимальных температур, возникающих на микроконтакте в процессе трения

Изучение максимальных температур, возникающих на микроконтакте в процессе трения, является актуальной теоретической и прикладной проблемой.

Поскольку экспериментально сложно зафиксировать Твсп, поэтому используют расчет по уже выведенным формулам.

Итак, на примере пары  трения «сапфир-медь», где размер пятна 60 мкм, а коэффициент трения 0,36. С использованием формул Блока и справочных данных по физико- механическим свойствам сапфира и меди рассчитаем температуры вспышки Т_всп при различных малых скоростях и нагрузках

X.Блоком были получены формулы для расчета вспышек температуры при различных условиях контактирования. Выступ, приведенный в контакт с плоской поверхностью полупространства, неподвижен относительно него. Пятно контакта имеет форму круга с равномерным распределением q по поверхности. На практике это вращение круглой пяты (цилиндра), контактирующей торцом с плоской поверхностью сопрягаемой детали. В таком случае формула для расчета температуры вспышки на поверхности пятна касания имеет вид:

где q= ;

q - удельная интенсивность тепловыделения с пятна контакта площадью  ;

г-радиус единичного пятна контакта.

Следовательно:

Справочные данные:

Медь:

Сапфир:

Т.к. расчет  температуры вспышки Т_всп производиться при различных малых скоростях, то

следовательно:

проверка размерности:

Расчет нагрузки:

где  Н- твердость меди; Аг- площадь контакта

проверка размерности:

Расчет температуры вспышки  при  N₁=2Н и выбранных скоростях

проверка размерности:

Расчет температуры вспышки  при  N₁=2,2Н и выбранных скоростях

Влияние скорости скольжения на температуру вспышки

С увеличением скорости скольжения, Твсп ,согласно экспериментальным данным монотонно возрастает. Увеличение температуры обусловлено тем, что с ростом скорости увеличивается количество теплоты, выделяемой на пятнах контакта. Так же Твсп возрастает с увеличением нагрузки, т.к. растет давление на пятне контакта. Увеличивается доля пластической деформации и поэтому возрастает интенсивность тепловыделения на пятне контакта.

Вывод

Проведены расчеты максимальной температуры при нагрузке N=2Н, N=2,2Н и различных скоростях. Приведены данные эксперимента по определению величины вспышек температуры для пары трения медь-сапфир.

С увеличением скорости скольжения и нормальной нагрузки, увеличивается температура на пятне контакта.