16 regimurile de frecare ungere

Download 16 Regimurile de Frecare Ungere

If you can't read please download the document

Post on 27-Jun-2015

171 views

Category:

Documents

9 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

16. STADIILE (REGIMURILE) DE FRECARE-UNGERE ............................................................... .......................133 . . 16.1. Introducere. Defini ie, clasificare................................ .............................................................. ............................133 . . . 16.2. Frecare uscat ................................ .............................................................. ............................... ...........................133 . . . . 16.2.1. Defini ie ............................................................... .............................................................. .............................133 . . . . 16.2.2. Teorii asupra frec rii uscate ................................ .............................................................. .............................133 . . . 16.2.3. Aspecte n cazul frec rii de rostogolire. Existen a frec rilor de alunecare, rostogolire sau combinate....... 135 16.3. Regimurile de frecare-ungere fluid ................................ .............................................................. .......................137 . . . 16.3.1. Introducere ............................................................... .............................................................. ........................137 . . . . 16.3.2. Regimul HD(GD) prin efect de pan (film autoportant)............................................................... ................137 . . 16.3.2.1. Definirea regimului. Elemente dehidrodinamica lubrifica iei ............................................................... 137 . . 16.3.2.2. Asupra m rimii for ei de frecare fluide ............................................................... ................................... 141 . . . 16.3.3. Regimul HD prin efectul de expulzare (apropiere) ............................................................... ........................142 . . 16.3.4. Regimul HS ................................ ............................... .............................................................. .......................143 . . . . 16.3.5. Regimul elastohidrodinamic (EHD) ................................ .............................................................. ................145 . . . 16.4. Regimurile de frecare-ungere intermediare................................ .............................................................. ............ 147 . . . 16.4.1. Regimul de frecare-ungere limit ................................ .............................................................. ....................147 . . . 16.4.2. Regimul de frecare-ungere mixt ................................ .............................................................. ....................148 . . . 16.5. Alte aspecte specifice regimurilor de frecare-ungere ............................................................... ............................149 . . 16.5.1. Particularit ile ungerii cu gaze ................................ .............................................................. .......................149 . . . 16.5.2. Regimurile fluide turbulente ................................ .............................................................. ............................150 . . . 16.5.3. Mi carea sacadat ................................ .............................................................. ............................................ 150 . . . . 16.5.4. Gama valorilor coeficien ilor de frecare (sintez ) ................................ .........................................................151 . .

133

16. STADIILE (REGIMURILE) DE FRECARE-UNGERE16.1. Introducere. Defini ie, clasificareStadiile (regimurile) de frecare sunt determinate de mod important de prezen a lubrifiantului sau a altor corpuri separatoare (din al 3-lea corp), precum i de starea geometric i fizico-chimic a suprafe elor cuplei de frecare.

O clasificare a tipurilor acestor stadii este dat n fig 16.1. de frecare uscat de frecare-ungere intermediar Studiile (regimurile) hidro(gazo)dinamic HD,GD elastohidrodinamic , EHD de frecare-ungere fluid hidro(gazo)static HS, GS termohidrodinamic magnetohidrodinamicFig. 16.1. Clasificarea stadiilor(regimurilor) de frecare-ungere

la limit mixt prin efect de pan prin expulzare

16.2. Frecare uscat16.2.1. Defini ie Frecarea uscat apare cnd ntre suprafe ele cuplei nu exist nici un strat intermediar str in.

n aceast accep ie, frecarea uscat este ntlnit numai n vid sau n spa iul cosmic (riguros uscat ). n tehnic (frecarea tehnic uscat ), se consider c exist n prezen a pe suprafe e al celui de al 3-lea corp, dar numai n forma de oxizi, praf, umiditate local .

16.2.2. Teorii asupra frec rii uscate

a) b) c) d)

Se poate considera c teoriile de baz care explic fenomenul frec rii uscate sunt: mecanic ; a adeziunii moleculare; a microjonc iunilor; electric .

Teoria mecanic a fost prima abordat istoric. Ea a fost studiat (experimental) cu mult timp n urm : Leonardo da Vinci (1500), Amontons (1699), Coulomb (1781).

134

v2 1 1. idicarea rugozit ii 2. e orma ii elastice sau elasto-plastice 1 3. or ecarea rugozit ii

Se consider c frecarea uscat este cauzat de (fig. 16.2): a) ridicarea rugozit ilor unele pe celelalte; b) deforma ii locale elastice, elasto-plastice sau plastice; c) forfecarea rugozit ilor.Ridicarea asperit ilor unele pe altele se manifest mai mult la nceputul deplas rii relative (frecarea de repaus ). Dup aceea, punctele de contact ntre suprafe e ac ioneaz n mi carea lor relativ ntr-un plan median i for a de frecare se reduce ( frecarea cinetic ).

Fig. 16.2. Explica ii mecanice pentru frecarea de alunecare

Pe considerente mecanice a fost enun at legea Amontons-Coulomb pentru frecarea de alunecare: Ff ! Q N , (16.1) n care: f este for a de frecare de alunecare; Q - coeficientul de frecare de alunecare; N reac iunea normal la suprafa a de contact a unui corp asupra celuilalt. a) b) c) d) Legea de mai sus arat : directa propor ionalitate a for ei de frecare cu nc rcarea normal la suprafe e; independen a for ei de frecare de aria suprafe ei de contact; independen a for ei de frecare de viteza relativ ; dependen a for ei de frecare de materiale.

n forma de mai sus, legea nu surprinde alte influen e. A a de exemplu, for a de frecare depinde - a a cum s-a ar tat mai sus de viteza relativ : Ff static "Ff cinetic , sau Qas"Qak, Qasb2Qak, n care Qas este coeficientul de frecare static , iar Qak este coeficientul de frecare cinetic . Al i factori de influen : propriet i fizico-chimice ale suprafe ei; tehnologia de prelucrare, duritatea etc.Teoria adeziunii moleculare. Cercet rile n acest domeniu au nceput n secolul 18 (Desaguliers, Coulomb) i au fost aprofundate de Hardy (1919). n aceast teorie se consider c frecarea se bazeaz pe efectul ac iunii cmpurilor de for e moleculare n zonele suprafe elor corpurilor. Exemplul pe baza c ruia este sugerat existen a frec rii ca ac iune a for elor moleculare este lipirea a dou cale plane care sunt puse n contact i care se manifest i n lipsa for ei de ap sare a suprafe elor. De fapt, lipirea se datoreaz ac iunii for elor moleculare ntre suprafe ele corpurilor n contact i stratul intermediar de grosime 0,01-0,07 Qm existent pe suprafe e (s-a demonstrat c frecarea maxim apare la unele valori de grosime de strat intermediar, i anume de 0,02-0,03 Q m. Teoria microjonc iunilor (propus de Bowden i Tabor) consider c sub ac iunea presiunilor reale (locale) foarte mari ( pr } 200 210 MPa ), care dep esc limita de curgere a o elului moale, are loc o sudare la rece a microsuprafe elor n contact; se ob in, astfel, a a numitele microjonc iuni sau microsuduri. Are loc ruperea i refacerea lor continu a mi crosudurilor la

135

intervale de timp foarte reduse, 10-4 s. Pe baza acestei explica ii rezult o expresie specific a for ei de frecare: F f ! X r Ar . (16.2) n care X r este tensiunea tangen ial de rupere a materialului. Dac se scrie for a de frecare conven ional n func ie de reac iunea normal , se ob ine prin dezvolt ri: F f ! Q ak N ! Q ak p r Ar . (16.3) Ca urmare, din ultimele dou expresii rezult coeficientul de frecare definit prin aceast teorie: Q ak ! Xr . pr (16.4)

Se observ c valoarea coeficientului de frecare este mai redus dac : a) tensiunea tangen ial de rupere a materialului microjonc iunii este redus (material moale); b) presiunea real este ridicat (duritate mare a materialului). Apar, ca urmare, dou cerin e contradictorii. Ele pot fi realizate la cupla o el durificat/material antifric iune, prin depunerea unui strat sub ire de material antifric iune (de circa 0,1 mm grosime) pe un suport dur (cazul Corp dur cuzine ilor bi sau trimetalici) (fig. 16.3). Sunt Strat moale ~ 0,1 mm ndeplinite astfel condi iile existen ei unui coeficient de frecare redus conform teoriei Suport dur microjonc iunilor.Teoriile electrice explic frecarea prin ac iunea cmpurilor electrostatice (corpurile n repaus) sau electromagnetice (corpurile n mi care relativ ), care determin o rezisten la naintarea corpurilor ap sate reciproc. Fig. 16.3. Model corp dur (o el durificat) pe strat moale depus pe suport dur Concluzii: a) trebuie s se considere c frecarea uscat are diverse cauze; b) ponderea cauzelor depinde de numero i factori: materiale, tehnologie, duritate, stare geometric (microgeometric ) a suprafe elor, structura fizico-chimic ; c) teoriile servesc la explicarea fenomenului frec rii uscate, dar coeficientul de frecare se determin experimental.

16.2.3. Aspecte n cazul frec rii de rostogolire. Existen a frec rilor de alunecare, rostogolire sau combinate

O imagine a deform rii a dou corpuri, planul 1 i cilindrul 2 (contact hertzian), care nu sunt considerate rigide este dat n fig. 16.4. Fie cazul n care cilindrul 2 este nc rcat cu for a F i este ac ionat de for a de tragere T . Ca urmare