Результаты испытаний по оценке совместимости по критерию несущей способности

Вид эпюр экспериментальных данных: (вставить в протокол)

Число ступеней нагружения: 8

Длительность испытаний: 2 часа 25 мин.

Критическая нагрузка: 150 МПа.

№ Ступени	Коэффициент трения:		Температура		Коэффициент нестабильности коэф. трения
№ Ступени	начальный	конечный	начальная	конечная
1
2
…

Вид трения: ______________________________________________

Вид изнашивания: _________________________________________

Коэффициент запаса пары трения по несущей способности _______

1.4.5 Активационные критерии фрикционной совместимости
после приработки в области критических нагрузок

Схватывание трущихся поверхностей является механо- и термоактивируемым процессом, связанным с разрушением граничного слоя смазочного материала. При высоких нагрузках схватывание может быть вызвано также началом усталостного выкрашивания охрупченного поверхностного слоя материала, при котором граничный слой разрушается вместе с поверхностью, и обнажаются нижележащие слои с ювенильными, склонными к схватыванию поверхностями.

В монографии Регеля В.Р., Слуцкера А.И. и Томашевского Э.И. отмечается, что время до разрушения материалов даже в условиях сложного режима нагружения может быть удовлетворительно описано уравнением долговечности академика С.Н. Журкова [55]

в котором параметры и являются стабильными (в пределах рассматриваемого вида разрушения) параметрами, характеризующими ведущий в данных условиях элементарный механизм разрушения межатомных связей [53-56].

Известно, что поверхностно-активные вещества (ПАВ), содержащиеся в граничных пленках смазочного материала могут оказывать различный эффект на прочность поверхностного слоя в результате действия совокупности конкурирующих процессов, среди которых можно выделить механохимический эффект, хемомеханический, эффекты Ребиндера (расклинивающий и пластифицирующий) и др. Исследование влияния поверхностно-активных сред на активационные параметры разрушения материалов [55] показало, что «расклинивающее действие жидких сред, попадающих в устье трещин легко описать соответствующим изменением коэффициента ». Показано, что в случае разрушения волокон капрона в среде ПАВ коэффициент может меняться в несколько раз. При этом влияние ПАВ на величину энергии активации является спорным.

В работе [55] указывается, что «сильные изменения коэффициента при вариации состояния тела (отжиг, легирование, пластифицирование, холодная обработка, ориентирование) можно легко объяснить исходя из допущения о неравномерности загрузки межатомных связей». Так, показано [55], что структурно-чувствительный коэффициент для отожженного и легированного алюминия может изменяться в 6 раз при близких значениях энергии активации разрушения. Варьирование коэффициента в разы при небольших (до 15%) изменениях величины характерно также для цинка, никеля и др. материалов [55]. При этом величина практически не меняется.

Исходя из вышесказанного можно предположить, что вероятность разрушения поверхностного слоя при трении также может быть описана фактором Больцмана, лежащем в основе уравнения (1.2). Примеры успешного применения данного уравнения при расчетах изнашивания, описанные в работах Г.М. Бартенева, Д.Г. Громаковского, В.П. Тихомирова и др. подтверждает правомочность данного подхода.

Исходя из предположений: о термофлуктуационной природе прочности поверхностных слоев трущихся материалов, о схожести температурно-временных закономерностей разрушения материалов при одноосном растяжении и трении, а также, принимая допущение о стабильности параметров , и в пределах одного и того же физического механизма повреждаемости поверхностей, можно оценить активационные параметры разрушения серебряных покрытий в условиях наличия на поверхности активного вещества (смазочного материала) в области критических нагрузок.

С учетом вышеперечисленных допущений для оценки активационных параметров и достаточно получение двух достоверных оценок времени до образования задира, полученных при двух различных режимах нагружения для которых, исходя из постоянства , можно записать равенство

, (4.1)

из которого можно вывести величину структурно-чувствительного коэффициента

, (4.2)

после чего можно рассчитать энергию активации разрушения поверхностного слоя по формуле

. (4.3)

С учетом вышесказанного разработана методика испытаний по оценке активационных характеристик процесса схватывания трущихся поверхностей, в которой проводят испытания на схватывание при трех различных нагрузках и оценивают активационные параметре независимо для каждой пары экспериментов. В качестве примера на рис. 1.4-1.9 показаны результаты испытаний по оценке времени до схватывания пары трения «серебряное покрытие-сталь» в среде двух пластичных смазок (штатной JBL-713R и перспективной Probe A) в области нагрузок, близких к критическим. Время до схватывания определяли по резкому скачку момента трения.

Используя экспериментальные данные и формулы (4.2, 4.3) рассчитаны значения активационных параметров (энергии активации разрушения и структурно-чувствительного коэффициента) и занесены в таблицы 4.1-4.2 соответственно для серебряных покрытий, работающих в среде штатной смазки JBL-713R и перспективной смазки Probe A.


Рис. 4.6. Результаты экспериментов по оценке времени до появления задира на поверхности серебряных покрытий при трении в среде смазки Probe A в условиях форсированных испытаний при контактном давлении) 167 МПа	Рис. 4.7. Результаты экспериментов по оценке времени до появления задира на поверхности серебряных покрытий при трении в среде смазки Probe A в условиях форсированных испытаний при контактном давлении 157 МПа

Рис. 4.8. Результаты экспериментов по оценке времени до появления задира на поверхности серебряных покрытий при трении в смазке Probe A в условиях форсированных испытаний при контактном давлении 153 МПа	Рис. 4.9. Результаты экспериментов по оценке времени до появления задира на поверхности серебряных покрытий при трении в среде смазки JBL-713R в условиях форсированных испытаний при контактном давлении 166 МПа

Рис. 4.10 Результаты экспериментов по оценке времени до появления задира на поверхности серебряных покрытий при трении в среде смазки JBL-713R в условиях форсированных испытаний при контактном давлении 133 МПа	Рис. 4.11 Результаты экспериментов по оценке времени до появления задира на поверхности серебряных покрытий при трении в среде смазки JBL-713R в условиях форсированных испытаний при контактном давлении 120 МПа

Таблица 4.1

Результаты расчетной оценки активационных параметров

На-грузка, кгс	Давле-ние, МПа	Тем-пера-тура, К	Наработка до схватывания, с	Структурно-чувствительный коэффициент	Энергия активации, U0	Пара трения
250	167	343	30	0,297	100,0	Серебро+ смазка JBL- 713R
220	147	346	500	0,160	106,3
180	120	343	6480	0,218	113,0
Среднее значение:				0,225	106,5

Таким образом, эксперименты показали, что при трении в различных смазках параметры и имеют различные значения и составляют соответственно для смазки JBL-713R: , кДж/моль, а для смазки Probe A: , кДж/моль. Наиболее заметное различие проявляется в величине структурно-чувствительного коэффициента.