Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Трение и изнашивание в машинах

Диссертационная работа:

Фадин Юрий Александрович. Кинетика разрушения поверхности металлических материалов при трении : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.02.04 СПб., 1997 208 с. РГБ ОД, 71:97-5/661-3

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

1.1. Введение 10

1.2. Виды трения... 10

1.3. Поверхностная прочность 14

1.4. Колебательные процессы при изнашивании материалов

1.4.1. Методы изучения 20

1.4.2. Усталостный механизм изнашивания

1.5. Понятие ресурса при изнашивании материалов 22

1.6. Заключение и постановка задачи 25

ГЛАВА II. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТРЕНИЯ

2.1. Введение 27

2.2. Комплексный метод изучения трения. 27

2.2.1. Установка для изучения трения 29

2.2.2. Выбор режима трения 31

2.3. Объекты исследования 35

2.3.1. Гомогенные материалы 35

2.3.2. Многофазные материалы 36

2.4. Микроструктурные исследования 39

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНАШИВАНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 44

3.1. Введение 44

3.2. Обзор литературы по изнашиванию... 44

3.3. Метод сбора и анализа частиц износа 49

3.4. Анализ параметров частиц разрушения 51

3.5. Применение фрактальной геометрии для анализа частиц износа

3.6. Корреляционные соотношения между параметрами частиц 61

3.7. Экспериментальное исследование изнашивания 64

ГЛАВА IV. ПРИМЕНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТРЕНИЯ 68

4.1. Введение... 68

4.2. Явление акустической эмиссии 68

4.3. Обработка сигналов акустической эмиссии 70

4.3.1. Амплитудный анализ

4.3.2. Распределение интервалов времени 72

4.3.3. Спектральный анализ 74

4.4. Акустическая эмиссия при трении 75

4.5. Установка для изучения акустической эмиссии... 77

4.6. Основные результаты 83

ГЛАВА 5. ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРИ ТРЕНИИ 102

5.1. Введение , 102

5.2. Поверхностный слой 102

5.3. Исходная структура материала и ее изменение в процессе трения 104

5.4. Шероховатость поверхности.. 105

5.5. Результаты определения шероховатости на меди... 108

5.6. Напряженное состояние поверхностного слоя ПО

5.6.1. Контакт шероховатостей НО

5.6.2. Динамика пятен контакта при трении 112

ГЛАВА UI. ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭНЕРГИИ НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ 118

6.1. Введение 118

6.2. Коэффициент трения и поступающая в трибосистему энергия 119

6.3. Температура на контакте трения 124

6.4. Механическая энергия 128

6.4.1. Работа разрушения металлов 129

6.4.2. Связь работы по деформации металла с акустической эмиссией при растяжении 134

6.4.3. Трещиностойкость и ее измерение 137

ГЛАВА ОН. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МИКРОСТРУКТУРА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ПРИ ТРЕНИИ 141

7.1. Введение. 141

7.2. Структурные изменения материала и трение ,. 141

7.3. Деформация поверхностных слоев 1

7.3.1. Метод внешних реперов 143

7.3.2. Метод внутренних реперов 146

7.4. Упрочнение поверхностных слоев металлов при трении 150

7.5. Применение волокнистых металлических композитов для изучения пластической деформации в поверхностном слое при трении 155

7.6. Рекристаллизация при трении. 163

ГЛАВА UIII. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛОВ ПРИ ТРЕНИИ 166

8.1. Введение 166

8.2. Кинетика разрушения поверхности при трении 166

8.3. Технические средства определения повреждаемости. 1

8.3.1. Применение акустической эмиссии в системах контроля энергетического оборудования по техническому состоянию. 173

8.3.2. Виброционный контроль , 176

8.4. Прогнозирование остаточного ресурса in-situ 177

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 182

ЛИТЕРАТУРА 1  

Введение к работе:

Понятие ресурса относится к числу важнейших понятий машиностроения. Как правило, под ресурсом понимают срок службы механизмов и машин. Он определяет их надежность и безопасность и, в конечном счете, технико-экономические показатели [1], Ресурс всего изделия, в первую очередь, будет определяться ресурсом его наиболее ответственных элементов. К числу таких элементов, несомненно, следует отнести узлы трения. Считается, что до 80 А всех случаев катастрофического разрушения механизмов и машин связано с явлениями трения и износа [2]. Большой интерес для практики представляет проблема прогнозирования остаточного ресурса или остаточного срока службы уникального, дорогостоящего или опасного в технологическом или экологическом смысле оборудования. Такого рода машины и механизмы применяются в гражданской и военной авиации, ракетной технике, космонавтике, энергетике, трубопроводном транспорте и т.д. Для численной оценки величины остаточного ресурса необходимо иметь соответствующие средства индивидуальной диагностики. Любой узел трения представляет собой контакт поверхностей одинаковых или разных материалов, и вопрос о прогнозировании его работы сводится к прогнозированию свойств материалов. Для решения задачи индивидуальной диагностики материалов узла трения в реальном времени эксплуатации требуется разработка сложной замкнутой системы технической диагностики, которая реагирует на изменение любых условий трения, С чисто технической точки зрения построение такой системы диагностики с использованием принципа обратной связи не является принципиально трудной задачей. Основные сложности состоят в поиске тех физических параметров, с помощью которых эта обратная связь будет организована, и в создании алгоритмов распознавания физического состояния узла трения в любой момент времени. Следует отметить, что понятие ресурса применительно к материалам разработано недостаточно. Обычно под ресурсом машин, механизмов и конструкций понимают суммарную наработку объекта, как правило, в единицах времени, от начала его эксплуатации до перехода в предельное состояние [1]. Понятия суммарной наработки, начала эксплуатации и предельного состояния требуют уточнения в каждом конкретном случае. Ресурс материала обычно определяется на стадии проектирования изделия, исходя из расчетных данных. Для материалов, работающих в условиях трения, при расчетах ресурса используются справочные данные, которые получены путем усреднения большого количества лабораторных испытаний при фиксированных условиях, а не конкретные данные именно того материала, из которого сделан узел трения. Кроме того, расчеты ресурса на стадии проектирования выполняются с учетом самого жесткого, но все-таки стационарного режима эксплуатации. Однако, известно, что переходные и даже кратковременные нестационарные режимы могут вызывать резкое изменение напряженного состояния материалов и приводить к их неожиданному разрушению,

Трение представляет собой очень сложный многофакторный процесс и имеет довольно большую классификацию видов. Первопричины трения каждого вида могут быть различными, но результат один -изнашивание. По сути дела, изнашивание представляет собой процесс разрушения контактирующих поверхностей. Согласно кинетической теории прочности, которая в настоящее время может считаться наиболее физически обоснованной, разрушение всех твердых тел, в том числе и гетерогенных, представляет собой термически активируемый процесс постепенного накопления повреждений [3,4]. Представляется, что и поверхностное разрушение при трении также подчиняется основным закономерностям кинетической теории прочности, Длительность процесса поверхностного разрушения также должна определяться объективными физическими параметрами - свойствами материала и характеристиками термосиловых полей. Поэтому ресурс изнашивания поверхности материала, являясь объективной физической величиной, может быть выражен численно.

Таким образом, задача повышения надежности и безопасности узлов трения машин и механизмов с помощью систем непрерывной диагностики по текущему состоянию обусловливает актуальность и необходимость темы исследования. Эта задача может быть решена с помощью детального исследования процесса поверхностного разрушения материалов, в результате чего должны быть определены физические информативные параметры, адекватно описывающие состояние трущихся поверхностей в любой момент времени эксплуатации, что также весьма актуально.

При проведении подобного исследования особое внимание следует уделить следующим вопросам. Прежде всего, отметим временной фактор. Так, в литературе по трению содержится мало сведений (или они отсутствуют вообще) о данных, полученных в in-situ экспериментах о кинетике трещинообразования поверхностных слоев во время трения, по изменению структуры и рельефа поверхностных слоев. В рамках такой работы необходимо провести оценку переменного характера напряженного состояния в контактирующих микрообъемах при трении, что поможет понять природу колебательных процессов, возникающих в поверхностных слоях материалов при трении, и их связь с усталостным механизмом изнашивания поверхности. Проведение ресурсных испытаний всегда связано с большими затратами времени, поэтому необходимо было, прежде всего, разработать методики ускоренных видов испытания. Следует учитывать, что для проведения поисковых работ большое значение имеет также выбор материалов, в которых исследуемые явления и процессы проявляются наиболее ярко,

Изложенные выше общие соображения и подходы определили постановку исследований в настоящей диссертации. Поскольку значимость вопросов безопасности и надежности оборудования по мере его использования все более возрастает, то представляется целесообразным провести систематическое исследование механизма поверхностного разрушенимя при трении в широком диапазоне условий нагружения с учетом энергетических процессов на контакте, изменений структуры и рельефа приповерхностных слоев, в том числе и динамических. Исследование этих вопросов проводится в данной работе с помощью комплексной методики, включающей в себя регистрацию основных изучаемых физических параметров в реальном времени эксперимента. Для исследования микроструктурных изменений материалов до и после трения, а также для изучения упрочнения поверхностей используются традиционные методы.

Работа состоит из восьми глав. В первой главе приводится обзор литературы только по проблемам поверхностной прочности, поверхностного разрушения и прогнозирования изнашивания. Все остальные вопросы обзорного характера рассматриваются в соответствующих разделах других глав. Во второй главе описаны основные методологические особенности и условия экспериментальной работы по теме диссертациии. Следующие шесть глав экспериментальные, В них приводятся литературные данные по конкретным направлениям данного исследования, описываются использованные в работе аппаратура и методики и приводятся основные данные , полученные в ходе экспериментов. В последней главе дается обсуждение всех экспериментальных данных, формулируются результаты работы, заключение, выводы и рекомендации. Завершает работу список литературы. 

Подобные работы
Соболь Дмитрий Александрович
Повышение износостойкости металлических пар в синтетических смазочных материалах трибомодификацией поверхностей трения
Гупка Богдан Васильевич
Электрический критерий оценки структурной приспосабливаемости материалов при трении
Зарубин Василий Павлович
Разработка и исследование триботехнических свойств смазочных материалов, наполненных порошками геомодификаторов трения
Мамыкин Сергей Михайлович
Разработка металлоплакирующих смазочных материалов для тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного транспорта
Юркин Юрий Андреевич
Верификация математических моделей механохимической кинетики трения и накопления повреждений в конструкционных материалах при разрушении
Сканцев Виталий Михайлович
Повышение механических и триботехнических свойств конструкционных материалов открытой пары трения качения за счет обеспечения их структурной стабильности
Кузнецова Елена Владимировна
Термоэлектрический метод контроля температур в зоне сухого трения с учетом термоэлектрической неоднородности материалов трибосопряжения
Азаренков Андрей Александрович
Разработка технологии получения порошковых антифрикционных материалов с реализацией эффекта безызносности при трении
Смольяков Иван Алексеевич
Повышение долговечности узлов трения лесных машин за счет применения новых антифрикционных материалов
Тютин Марат Равилевич
Кинетика множественного разрушения сталей при статическом и циклическом нагружении

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net