2.5. Температурно-временные свойства фрикционного контакта.

Температура фрикционного контакта оказывает сильнейшее влияние на процессы трения и изнашивания [1, 3, 8]. Это влияние проявляется, прежде всего, за счет изменения свойств материала.

. (43)

Применяя эту модель к сферическому выступу, контактирующему с пластическим полупространством, мы можем выразить временную зависимость твердости, удобной для расчетов формулой в виде [5]:

(44)

где H_t - твердость при времени контактирования t_к, H_н - твердость при времени её измерения t_н, m - реологический коэффициент. В таблице 5 даны значения m для некоторых металлов.

Для определения зависимости твердости от температуры, воспользуемся результатами работ В.В.Измайлова и А.Ф.Гусева, где на основании термофлуктуационной теории С.Н.Журкова, получено для твердости при повышенной температуре следующее выражение [9]:

. (45)

Здесь Н_T - твердость при гомологической температуре Θ_Т, Н₀ -твердость при начальной гомологической температуре Θ₀. Гомологической температурой называют отношение температуры тела к его температуре плавления.

Табл. 5. Значение m для некоторых материалов (данные П.Д.Нетягова)

Используя (44) и (45), твердость в зависимости от времени t и гомологической температуры Θ_Т выражается как:

……………………….(46)

С увеличением температуры значение модуля упругости также будет убывать, однако для металлов его изменение весьма невелико и им можно пренебречь.

Рис.15. Влияние гомологической температуры ΘТ на изменение характеристик контакта: А - ΘТ = 0,5; Б - ΘТ = 0,7. 1 – qr/qr0; 2 – Ar/Ar0; 3 - ∆Ar/∆Ar0; 4 – δ/δ0; 5 – V/V0;6 - L/L0.

Подставляя значение твердости в (26) и применяя описанную выше модель контакта можно оценить влияние температуры и времени на характеристики фрикционного контакта.

На рис.15 показано относительное изменение характеристик контакта с увеличением температуры для стальных поверхностей (HB=2500 МПа). Как видно из диаграммы наиболее существенно меняются фактическая площадь и давление, на объем зазора температура почти не влияет.

На рис. 16 показано влияние времени контактирования на фактическое давление и деформацию контакта при различных температурах. Расчет выполнен при t_н = 1с. Как видно из рисунка, существенное влияние на характеристики контакта время приложения нагрузки оказывает только при температуре приближающейся к Θ_Т = 0,5.

Рис. 16. Влияние времени контакта на изменение фактического давления и деформацию при различных гомологических температурах (tн = 1 с). 1 - qr/qr1, ΘТ = 0,5; 2 - qr/qr1, ΘТ = 0,3 ; 3 - δ/δ1, ΘТ = 0,5.