Так, частота образования каверн, при условии сохранения их изнашивающего воздействия, характеризуется критерием Струхаля Sh = NKd/v, где jVk- число каверн, возникающих в секунду; d- характерный размер тела; v - скорость потока жидкости.
Интенсивность кавитационного изнашивания зависит от частоты образования каверн и их размеров, температуры, свойств и состава жидкости, свойств изнашиваемого материала. Зависимость интенсивности кавитационного изнашивания от температуры воды отражается кривой с максимумом при Т = 50 °С. Рост интенсивности изнашивания в области малых температур, по-видимому, связан с увеличением концентрации кавитационных пузырьков в жидкости при прочих равных условиях.
При Т > 50 °С поверхностное натяжение воды падает и сила гидродинамического удара при схлопывании пузырьков снижается, что приводит к снижению интенсивности изнашивания. Это подтверждается результатами испытаний, в которых установлено, что введение в воду эмульгаторов и масла способствует снижению / благодаря снижению поверхностного натяжения жидкости.
Кавитационная стойкость металлов определяется их структурой и свойствами. Так, стойкость к изнашиванию сталей растет при повышении содержания углерода до 0,8 % и введении легирующих добавок, закалке ТВЧ, цементации и при других видах упрочнения, способствующих повышению усталостной прочности металла. Существует также корреляция между сопротивлением металлов кавитационному изнашиванию и их твердостью. С увеличением HV относительная износостойкость металлов растет. Подтверждением существования зависимости I(v) являются эксперименты, в которых изучалось влияние скорости течения жидкости на число углублений рк , образующихся на 1 см2 поверхности алюминиевого образца в 1 с при кавитации (рисунок 3.18). Видно, что рк увеличивается с ростом v, причем эта зависимость становится более существенной в области высоких скоростей.
Полимерные материалы и эластомеры отличаются высокой износостойкостью. В первую очередь это связано с тем, что, обладая низким модулем
v, м/с
Рисунок 3.18 – Влияние скорости течения жидкости на кавита-ционное изнашивание алюминия упругости, эластомеры способны к большим упругим деформациям и поглощению энергии ударов при схлопывании пузырьков. Кроме того, схлопы-вающийся пузырек отталкивается эластичной поверхностью, что снижает эффективность удара. Вследствие этого период времени до появления на поверхности резины микротрещин в десятки раз превышает период разрушения ее поверхности. После появления микротрещины происходит ее быстрое развитие в направлении, перпендикулярном к вектору скорости. В дальнейшем наблюдается задир и вырывы больших объемов материала. Очевидно, что кавитационное изнашивание эластомеров имеет усталостную природу.
3.8 УСТАЛОСТНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
Усталостное изнашивание - это процесс разрушения поверхности трения твердого тела, вызванный повторно действующими циклами напряжений (деформаций), амплитудное значение которых не превышает предела прочности материала. Возникает в результате многократного пластического или упругого оттеснения материала изнашиваемого тела внедрившимися неровностями сопрягаемого с ним контртела.
Этому виду изнашивания подвергаются подшипники качения и скольжения, шейки коленчатых валов, кулачковые механизмы, зубчатые передачи, тормозные и фрикционные диски.
Согласно усталостной теории, изнашивание обусловлено наличием следующих факторов:
• дискретным характером взаимодействия трущихся тел, т. е. взаимодействием неровностей контактирующих поверхностей на дискретных участках, образующих фактическую площадь контакта;
• многократно повторяющимися импульсным тепловым воздействием и деформациями локальных объемов материала поверхностного слоя в зонах контакта с неровностями контртела;
• наличием микродефектов структуры и их аккумуляцией в поверхностном слое изнашиваемого тела в процессе трения;
• существованием характерного для каждого материала предельного состояния, определяющего условия его разрушения (например, предельная плотность энергии, накопленной в локальном объеме).
Разрушение поверхности трения и образование частиц износа при усталостном изнашивании представляют собой многостадийный процесс. Подлежащий разрушению микрообъем поверхностного слоя изнашиваемого тела испытывает деформации в процессе трения. Это сопровождается появлением
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.