WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«215 МАШИНОСТРОЕНИЕ Г.С. ИВАСЫШИН ГИСТЕРЕЗИС В ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Рассматриваются релаксационные процессы в зоне ...»

215

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Г.С. ИВАСЫШИН

ГИСТЕРЕЗИС В ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Рассматриваются релаксационные процессы в зоне фрикционного контакта твердых тел.

Гистерезис в трибологических системах - физическое явление, заключающееся в том, что

реакция системы (или ее элемента) на некоторые внешние воздействия различна, в зависимости

от того, подвергалась ли система ранее данному воздействию или подвергается ему впервые.

В каждый данный момент гистерезисные свойства системы являются, таким образом, результатом его предшествующего состояния.

Для триботехнических систем характерны гистерезисы: у п р у г и й, м а г н и т н ы й, с о р б ц и о н н ы й и т е п л о в о й [1,2,3].

Если упругий гистерезис является следствием упругого последействия, то магнитный гистерезис является следствием магнитного последействия, сорбционный гистерезис является следствием сорбционного последействия, а тепловой гистерезис является следствием теплового последействия.

Обнаружение среди действующих при трении фактора водорода, влияющего на износ, существенно изменило представление о природе трения и износа [4].

Тепловые, э л е к т р и ч е с к и е, м а г н и т н ы е я в л е н и я п р и т р е н и и, которые управляют концентрацией водорода, оказались, способны управлять износом.



В этой связи можно сделать вывод о том, что к о н ц е н т р а ц и я в о д о р о д а зависит, в частности, от т е п л о п р о в о д н о с т и и э л е к т р о п р о в о д н о с т и металла.

В то же время необходимо отметить, что факторы, определяющие т е п л о п р о в о д н о с т ь и э л е к т р о п р о в о д н о с т ь, одинаковы - движение электронов в металле. Причем, чем меньше помех для движения электронов, тем лучше проводимость [5].

Профессор Д.Н. Гаркунов считает, что электрические, магнитные, вибрационные и тепловые явления при трении влияют на износ поверхностного слоя, как силы, управляющие движением и концентрацией водорода.

Водородное изнашивание возникает в результате кооперативного (синергетического) взаимодействия поверхностных явлений: э к з о э м и с с и и, адсорбции и трибодеструкции, которые приводят к выделению водорода.

Трение, повышая э н е р г и ю р е ш е т к и металла, снижает работу выхода электронов и в зависимости от среды и режима нагрузки вызывает возникновение экзоэлектронной э м и с с и и.

Силы, которые стремятся удержать атомы в положении равновесия, приближенно можно считать пропорциональными их относительным смещениям, как если бы атомы связаны упругими "пружинками" (рис. 1).

Представление кристалла в виде совокупности частиц, связанных упругими силами, называется г а р м о н и ч е с к и м п р и б л и ж е н и е м [6].

В действительности межатомные "пружинки" не являются строго линейными, а к о л е б а н и я - строго гармоническими ( а н г а р м о н и з м ).

Под колебаниями атомов и ионов подразумеваются колебания массивных по сравнению с электронами атомных ядер. Это позволяет приписать к кристаллу потенциальную энергию, зависящую от координат ядер ( а д и а б а т и ч е с к о е п р и б л и ж е н и е ).

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Рис. 1. Представление объемно-центрированного кубического кристалла в виде совокупности частиц массы m, связанных друг с другом "пружинками" с жесткостью [ 6 ].

Нелинейность межатомных "пружинок" мала (малы амплитуды колебаний), однако благодаря ей отдельные, нормальные колебания не независимы, а связаны друг с другом [6].

А н г а р м о н и з м колебаний, в частности, объясняет тепловое расширение кристаллов, отклонение теплоемкости от закона Дюлонга и Пти в области высоких температур, а также отличие друг от друга и з о т е р м и ч е с к о г о и а д и а б а т и ч е с к о г о у п р у г и х п о с т о я н н ы х твердого тела и зависимость от температуры и давления.

На рис.2. приведены графики зависимости напряжения от деформации в процессе нагружения и разгружения образца. [7].

Рис. 2. Зависимость - при постоянном [ 7 ].

Некоторое время при деформировании образец остается под постоянной нагрузкой. Тангенс угла наклона линии ОМн дает модуль упругости материала образца, в котором еще не успела произойти полная деформация. Этот модуль отвечает адиабатическому процессу деформирования, при котором релаксация не успела произойти.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Модуль называется а д и а б а т и ч е с к и м, или нерелаксированным модулем упругости (Мн). Наклон линии ОМр дает значение модуля упругости материала образца, в котором деформация достигла своего равновесного значения в связи с окончанием релаксационного процесса.

В условиях медленного деформирования (изотермическое нагружение), продолжительность которого превышает время релаксации, получается величина модуля упругости Мр, меньшая, чем Мн, в связи с большей деформацией.

Модуль Мр называется релаксированным, или и з о т е р м и ч е с к и м модулем упругости [7].

Точные численные значения коэффициента Пуассона, модуля Юнга Е и модуля сдвига G имеют важнейшее значение в конструкторских расчетах прецизионных машин (станков а н г с т р е м н о й точности) и механизмов [8,9,10].

Для обработки дисков и барабанов памяти ЭВМ шаровых зеркал из алюминия и бронзы применяют станки а н г с т р е м н о й точности, позволяющие наносить или удалять такое количество материала, которое исчисляется отдельными атомами.

Сверхточная технология, или н а н о т е х н о л о г и я обеспечивает точность обработки порядка 0,01 мкм (10 нм) при шероховатости поверхности 0,001 мкм (1 нм).

Дальнейшее повышение качества и надежности прецизионных узлов и механизмов - одна из актуальных задач в области создания станков а н г с т р е м н о й точности.

Выводы:

1. Одним из современных направлений в области механики и машиноведения является м и к р о м е х а н и к а, или н а н о т е х н о л о г и я. Методы и средства классической трибологии здесь не приемлемы в полном объеме. Развитие нанотехнологий и появление нового класса приборов микроэлектромеханических и наноэлектромеханических систем привело к необходимости управления трибологическими процессами в микро - и наномасштабах, развитию теоретических и экспериментальных методов в области н а н о т р и б о л о г и и.

2. Исследование гистерезиса в трибологических системах (в зонах фрикционного контакта твердых тел), в частности, задержанной во времени теплопроводности, а также задержанной во время электропроводности,даст возможность управлять движением и концентрацией водорода в зоне фрикционного контакта твердых тел, управлять трибологическими процессами в микро - и наномасштабах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чичинадзе А.В., Браун Э.Д., Буше Н.А. и др. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов.2-е изд. перераб. и доп. / Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

2. Ивасышин Г.С. Нанотрибология и гистерезисные явления в трибосистемах. // Труды Псковского политехнического института, № 9. 3. - Псков.: Изд-во ППИ, 2005. - С. 265 -271.

3. Словарь - справочник по трению, износу и смазке деталей машин / В.Д. Зозуля, Е.Л. Шведков, Д.Я. Ровинский,

Э.Д. Браун, Отв. ред. И.М. Федорченко. АН УССР. Ин-т проблем материаловедения. 2-е изд., перераб. и доп. -Киев.:

Изд-во Наук. думка, 1990. - 264 с.

4. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность) : Учебник. - 4-е изд; перераб. и доп. - М.: Изд-во «МСХА», 2001.- 616 с.

5. Цянь Сюэ-Сень. Физическая механика. Перевод с китайского. Р.Г. Баренцева, Н.А. Спешнева, Б.В. Филиппова / Под ред. С.В. Валландера. - М.: Изд-во «Мир», 1965. - 544 с.

6. Физический энциклопедический словарь. / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. БончБруевич, А.С. Боровик - Романов и др.- М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 с.

7. Криштал М. А., Пигузов Ю.В., Головин С. А. Внутреннее трение в металлах и сплавах. -М.: Металлургия, 1964. - 246 с.

8. Ивасышин Г.С. Влияние упругого последействия и его аддитивности на сопротивление качению в шпиндельных опорах и роликовых механизмах свободного хода // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2006.

№ 1. - С. 23 - 31.

9. Ивасышин Г.С. Влияние упругого последействия на физико-механические свойства контактирующих материалов // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2006. № 8. -С. 11-17.

10. Ивасышин Г.С. Влияние упругого последействия и аддитивности упругого последействия упругой системы прецизионного металлорежущего станка на статическую характеристику трения, износостойкость и фреттингостойкость плоских направляющих // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2006. № 9. - 32 - 39.



Похожие работы:

«Утвержден: Предварительно утвержден: Общим годовым собранием Советом директоров акционеров ОАО «Трансмаш» г. Энгельс ОАО «Трансмаш» г.Энгельс «02» июня 2007г. протокол № 14 протокол № 10 от 26 апреля 2007г. Председатель собрания Председатель Совета директоров Шлычков Е.И. Шлычков Е.И. «02» июня 2007года 26 апреля 2007 года Годовой отчет открытого акционерного общества «Транспортное машиностроение» г. Энгельс. за 2006 год. Место нахождения: 413117, Российская Федерация, Саратовская обл.,...»

«В.М. Фокин ТЕПЛОГЕНЕРАТОРЫ КОТЕЛЬНЫХ МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ-1 В.М. Фокин ТЕПЛОГЕНЕРАТОРЫ КОТЕЛЬНЫХ МОСКВА «ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ-1» УДК 621.182 ББК 31.361 Ф75 Рецензент Доктор технических наук, профессор Волгоградского государственного технического университета В.И. Игонин Фокин В.М. Ф75 Теплогенераторы котельных. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2005. 160 с. Рассмотрены вопросы устройства и работы паровых и водогрейных теплогенераторов. Приведен обзор топочных и...»

«Д.А. ДМИТРИЕВ, Н.П. ФЕДОРОВ, П.А. ФЕДЮНИН, В.А. РУСИН ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ И МИКРОВОЛНОВЫЕ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛЕ Москва «Издательство Машиностроение-1» Д.А. Дмитриев, Н.П. Федоров, П.А. Федюнин, В.А. Русин ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ И МИКРОВОЛНОВЫЕ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛЕ Под общей редакцией Н.П. Федорова МОСКВА «ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ-1» УДК 537.86 ББК 842 П-42...»

«Ф.Ф.Дедус, С.А.Махортых, М.Н.Устинин, А.Ф.Дедус ОБОБЩЕННЫЙ СПЕКТРАЛЬНОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАССИВОВ. Задачи анализа изображений и распознавания образов Под общей редакцией д.т.н. Ф.Ф.Дедуса Москва «Машиностроение» 1999 УДК 517.5+683.32 ББК 22.18+32 Ф.Ф.Дедус, С.А.Махортых, М.Н.Устинин, А.Ф.Дедус. Обобщенный спектрально-аналитический метод обработки информационных массивов. Задачи анализа изображений и распознавания образов. Под общей редакцией д.т.н. Ф.Ф.Дедуса. В...»

«Анализ состояния инновационной деятельности российского машиностроения 41 УДК 621 М.Р. Ибрагимов** АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РОССИЙСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ В статье рассматриваются проблемы в российском машиностроении, проводится анализ состояния инновационной деятельности в данном секторе экономики. Предложен вариант существенного улучшения положения в машиностроении за счет перераспределения финансовых потоков. Ключевые слова: инновационная деятельность, технология,...»





Загрузка...


 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.