Научный архив: статьи

На модели электроконтактного соединения экспериментально исследовано влияние на процесс изнашивания при фреттинге основных факторов: материала контактирующих деталей, нормальной контактной нагрузки и величины тангенциальных микросмещений. Механизм этого влияния раскрыт с помощью так называемой карты режимов фреттинг-изнашивания. Приведен пример такой карты для исследованных контактных пар. На карте режимов изнашивания выделяются две основные области – область частичного проскальзывания и область существенного проскальзывания в контакте. Все исследованные экспериментально контактные пары попадают в область существенного проскальзывания, в которой основными механизмами фреттинг-изнашивания являются адгезионный и абразивный. Индикатором состояния изнашиваемого соединения служит величина контактного электросопротивления, очень чувствительного к свойствам поверхностей контактирующих деталей. Критерием достижения предельного состояния электроконтактного соединения служит резкий рост контактного сопротивления. Показано, что благодаря оптимальному выбору материала контактирующих деталей, нормальной нагрузки и тангенциальной жесткости контактного соединения можно существенно повысить его ресурс

В работе описаны результаты экспериментального исследования фрикционных и электроконтактных характеристик четырех наиболее распространенных материалов для электрических контактов. Исследования проводили на машине трения типа ГП (горизонтальная плоскость) по схеме торцевого трения одноименных материалов с коэффициентом взаимного перекрытия, стремящимся к нулю, при температурах от 20 до 150 оС. Представлены экспериментальные зависимости коэффициента трения f и контактного электрического сопротивления R в статике и при трении скольжения от температуры. Эксперименты показали, что при повышенных температурах определяющее влияние на эксплуатационные характеристики исследованных электроконтактных материалов оказывают поверхностные окисные пленки. Установлено, что результаты экспериментов находятся в хорошем соответствии с полученными ранее данными о параметрах удельной силы трения, толщине и прочности окисных пленок для изученных материалов

Рассмотрены корреляционные соотношения, описывающие зависимость линейной интенсивности изнашивания фрикционного контакта от коэффициента трения и твердости материалов компонентов пары трения. Соотношения получены статистической обработкой экспериментальных данных, относящихся к паре трения «щетка – коллектор». Установлена сильная корреляционная связь линейной интенсивности изнашивания компонентов пары трения с коэффициентом трения, а также обнаружена сильная положительная корреляция линейной интенсивности изнашивания с твердостью материалов щетки и коллектора, что противоречит известным результатам, свидетельствующим о возрастании износостойкости с увеличением твердости трущихся деталей. Приводится наиболее вероятное объяснение такого противоречия. Кроме того, указанная зависимость носит немонотонный характер с заметным возрастанием скорости изнашивания, если твердость материала щетки становится сравнимой с твердостью материала коллектора

Представлена схема и дано описание конструкции лабораторной установки для экспериментального определения коэффициента трения скольжения, собранной на основе классической машины Атвуда. Описана методика проведения измерений. Предложены формулы, позволяющие рассчитать коэффициент трения. Преимуществом представленной установки является предельно простая и самая надежная схема нагружения контакта трущихся поверхностей – гравитационная, которая обеспечивает стабильные и абсолютно точные значения как силы нормального давления на контакт, так и тангенциальной силы. Относительная приборная погрешность не превышает 0,5 %, что значительно меньше случайной погрешности, характерной для экспериментов по измерению коэффициентов трения. Рекомендуется использовать модернизированную установку и методику для создания лабораторной работы в курсах трибологии и триботехники

Исследовано влияние параметров дискретного контакта технических поверхностей на одну из составляющих контактного сопротивления – сопротивление стягивания. Основными факторами, определяющими электрическую и тепловую проводимость контакта шероховатых поверхностей, являются число площадок (пятен) фактического контакта пиков шероховатости и их средний размер. На основании аналитической и числовой (компьютерной) моделей контактного соединения проанализировано влияние номинального контактного давления на указанные факторы. Адекватность аналитической и числовой моделей реальным характеристикам контактного соединения проверена экспериментально. Показано, что реальный диапазон возможных изменений среднего размера площадок контакта весьма невелик, поэтому основным фактором, целенаправленным изменением которого можно снизить контактное сопротивление, остается число площадок контакта пиков шероховатости. Приведен пример такого целенаправленного изменения данного параметра контакта

Исследовано влияние волнистости технических поверхностей на контактное взаимодействие деталей машин. Приведены параметры шероховатости и волнистости поверхностей экспериментальных образцов по ГОСТ Р ИСО 4287-2014, механические свойства материалов образцов, дано описание методики эксперимента. Предложены теоретические зависимости контурной площади контакта от номинального давления, параметров шероховатости и волнистости контактирующих поверхностей и механических свойств материалов контактирующих деталей. Теоретически и экспериментально показано, что волнистость существенно влияет на величину площади контакта деталей машин. Отмечено, что в зависимости от величины номинального контактного давления контурная площадь, образовавшаяся в результате упругой деформации волн, составляет от нескольких единиц до нескольких десятков процентов от номинальной площади контакта

Проведен анализ энергетических параметров лазерной резки быстрорежущей стали и их влияние на шероховатость поверхности реза. Показано, что при разделении быстрорежущей стали с продувкой азотом возможно получение качества поверхности реза сопоставимое по параметрам шероховатости с такими обработками, как фрезерование или точение. Энергетические затраты при этом сравнимы по величине с резкой низкоуглеродистой стали

Приведены сравнительные экспериментальные данные по электроэрозионной и абразивной износостойкости композиционных материалов на основе меди для коммутирующих электроконтактных устройств с тугоплавкими добавками, изначально предназначенными для повышения электроэрозионной износостойкости материала. В качестве добавок использованы мелкодисперсные технические алмазы, карбиды хрома и вольфрама и их сочетания. Эксперименты выявили значительную степень корреляции характеристик электроэрозионного и абразивного изнашивания исследованных материалов. Показано, что некоторые добавки, повышающие электроэрозионную износостойкость материала, увеличивают его абразивную износостойкость. Сделан вывод, что такие материалы целесообразно использовать для изготовления деталей коммутирующих электроконтактных устройств, конструкция которых предусматривает в процессе коммутации относительное скольжение контакт-деталей