2.3. Контакт шероховатых поверхностей.

При контактировании шероховатой поверхности с гладкой сначала соприкасаются наиболее высокие выступы поверхности, а затем, по мере сближения поверхностей, в контакт вступает все большее число менее высоких выступов.

Если контактирует менее твердая шероховатая поверхность с более твердой гладкой, то выступы шероховатой поверхности в процессе деформации расплющиваются. Если же гладкая поверхность имеет меньшую твердость, чем шероховатая, то выступы шероховатой поверхности внедряются в нее. И расплющивание, и внедрение сопровождаются упругой осадкой выступов.

При контактировании двух шероховатых поверхностей первыми вступают в контакт уже не самые высокие выступы, а те из них, которым противостоит на сопряженной поверхности такой выступ, что сумма высот выступа первой поверхности и противолежащего ему выступа второй поверхности окажется наибольшей. По мере увеличения нагрузки в контакт вступают все новые пары противостоящих выступов, обладающие все меньшей суммой высот.

Образовавшаяся таким образом площадь контакта, состоящая из площадок контакта отдельных пар выступов сопряженных поверхностей, составляет фактическую площадь контакта A_r (ФПК). Площадки фактического контакта сгруппированы на вершинах деформированных волн в отдельных зонах, образующих контурную площадь контакта Ac. Вся площадь контакта, на которой расположена шероховатость и волнистость называется номинальной Аа.

На рис.12 схематически показаны фактическая, контурная и номинальная площади контакта. Фактическая площадь контакта обычно составляет от номинальной десятые и сотые доли процента, а контурная - несколько процентов.

Рис.12. Фактическая, контурная и номинальная площади контакта.

При расчете характеристик контакта значительно проще решать задачу для контакта шероховатой поверхности с гладкой, чем для контакта двух шероховатых поверхностей. Поэтому для расчетов контакта двух шероховатых поверхностей используют понятие эквивалентной функции распределения материала, отражающей микрогеометрию обеих поверхностей вступающих в контакт. Для рассматриваемой поверхности функция распределения материала образуется как, композиция законов распределения материла первой и второй поверхностей. Вид этой функции находится с помощью компьютерного моделирования. Поверхность, имеющая эквивалентную шероховатость, обладает тем свойством, что при контакте ее с абсолютно гладкой поверхностью площадь фактического касания меняется в зависимости от сближения таким же образом, как и при контактировании двух шероховатых поверхностей.