10 марта 2016г.
Классические схемы статического локального контакта, которые служат основой расчета и проектирования многих деталей современных машин, являются слишком упрощенными и не всегда соответствуют запросам практики. В этих классических схемах идеализируется качество поверхностей соприкасающихся тел, не учитывается влияние тепловыделения от трения, не принимается в расчет эволюция поверхностей контакта, вызванная их изнашиванием. Эти вопросы и некоторые другие, имеющие отношение к современным проблемам механики контактных взаимодействий, затронуты в данной работе.
Наиболее перспективным путем оценки долговечности и надежности узлов трения машин и механизмов является развитие алгоритмов исследования изнашивания высших кинематических пар с учетом свойств их тонких приповерхностных слоев. Строгое решение этой проблемы возможно на основе изучения контактного взаимодействия тел с покрытиями, позволяющего вскрыть тонкие механизмы процессов, происходящих на рабочих поверхностях таких деталей. Предложен ряд механических моделей покрытий и соответствующих им постановок задач, учитывающих некоторые реальные явления на контакте [1–17].
Следует отметить, что использование уточненных уравнений деформирования пластин, полученных на основании асимптотического анализа первой основной задачи теории упругости для слоя [18,19], при решении смешанных задач для тел с покрытиями [19–23] позволило: 1) устранить бо льшую часть математических некорректностей, возникающих в контактных напряжениях на линиях смены граничных условий; 2) провести систематизацию уравнений деформирования тонкостенных упругих элементов и установить их качественное и количественное соответствие уравнениям теории упругости в контактных задачах; 3) сформулировать критерий выбора приближенных моделей для описания свойств покрытий в зависимости от геометрических и механических характеристик покрытия и основания, а также от степени их адгезии.
Рассмотрены квазистационарные плоские и пространственные контактные задачи несвязной термоупругости для тел с покрытиями (прямолинейные направляющие, цилиндрические и сферические опоры скольжения и т.п.) при учете износа и тепловыделения от трения. Предполагаются весьма общие зависимости коэффициента трения, контактного термосопротивления, закона изнашивания и закона смятия шероховатостей от контактного давления и температуры.
Между взаимодействующими телами осуществляются условия как идеального, так и неидеального теплового контакта при наличии тонкого промежуточного третьего тела переменной по глубине теплопроводности, содержащего распределенные источники тепла [9–11, 24–31].
Показано [24], что существуют такие критические скорости относительного движения тел, при которых происходит потеря соответственно режимов квазистационарной теплопроводности и термосиловой устойчивости работы сопряжения. Это накладывает определенные ограничения на скорости движения контактирующих тел, процессы их охлаждения и условия отвода тепла.
Изучен [32] износ оплавлением одного их взаимодействующих тел, когда расплавленный материал выжимается из-под штампа, за счет чего происходит его осадка. Найдена критическая скорость относительного движения тел, при которой начинается процесс плавления.
Список литературы
1. Коваленко Е.В. Контактные задачи для тел с покрытиями (постановки и методы решения) // Изв. АН Арм.ССР. Механика. 1988. Т.41. №1. С. 40–50.
2. Александров В.М., Коваленко Е.В., Фурин В.В. Контактная задача теории ползучести для стареющего слоя // Изв. АН СССР. МТТ. 1989. №3. С. 105–110.
3. Коваленко Е.В. О расчете тонких пористых покрытий // ПММ. 1990. Т.54. Вып.3. С. 469–473.
4. Коваленко Е.В. Расчет износа подшипника скольжения с тонким пористо-упругим вкладышем // ПМТФ. 1991. №5. С. 163–168.
5. Kovalenko Ye.V. Modeling the contact interaction between rough bodies in the presence of a lubricant // J. Appl. Maths Mechs. 1994. Vol.58. No1. P. 123–131.
6. Коваленко Е.В. Контактная задача об износе сферического подшипника скольжения с тонким пористо- упругим вкладышем // Трение и износ. 1994. Т.15. №4. С. 549–557.
7. Generalova N.V. and Kovalenko Ye.V. On the contact interaction between a strip-shaped punch and a linearly- deformable base through a covering of variable thickness // J. Appl. Maths Mechs. 1994. Vol.58. No6. P. 1069– 1078.
8. Generalova N.V. and Kovalenko Ye.V. The effect of a strip-shaped punch on a linearly-deformable foundation strengthened by a thin covering // J. Appl. Maths Mechs. 1995. Vol.59. No5. P.789–795.
9. Дроздов Ю.Н., Коваленко Е.В. О расчете долговечности цилиндрических опор скольжения // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998. №4. С. 55–60.
10. Дроздов Ю.Н., Коваленко Е.В. Теоретическое исследование ресурса подшипника скольжения с вкладышем // Трение и износ. 1998. Т.19. №5. С. 565–570.
11. Дроздов Ю.Н., Коваленко Е.В. Расчет долговечности сферических шарнирных подшипников скольжения по критерию износа // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1999. №6. С.38–45.
12. Generalova N.V. and Kovalenko E.V. Indentation of an annular punch into an elastic layer with a thin reinforcing coating // Mechanics of Solids. 1999. Vol.34. No3. P. 21–26.
13. Коваленко Е.В. Давление кольцевого штампа на упругое основание, покрытое винклеровским слоем переменной толщины // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказкий регион. Естественные науки. 2000. №3. С. 78–79.
14. Коваленко Е.В., Ковалев В.А. О построении эффективного приближенного решения интегральных уравнений неосесимметричных контактных задач для кольцевого штампа // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказкий регион. Технические науки. 2001. Спецвыпуск. С. 64–67.
15. Коваленко Е.В., Большаков А.Н. Контактная задача об износе пары цилиндрический штамп-упругий слой, усиленный тонким покрытием // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2014. №8. С. 9–12.
16. Коваленко Е.В., Буяновский И.А. Износоконтактная задача о взаимодействии упругого цилиндра и слоя через тонкое усиливающее покрытие // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2015. №5.
17. Коваленко Е.В., Буяновский И.А. О расчете долговечности пары упругий цилиндр-упругий слой, армированный тонким, покрытием по критерию износа // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2015. №4.
18. Коваленко Е.В. Об уточненных уравнениях деформирования тонких пластин // Прикл. механика. 1989. Т. 25. №10. С. 111–116.
19. Kovalenko Ye.V. The contact of a solid with an elastic half-space through a thin coating // J. Appl. Maths Mechs. 1999. Vol.63. No1. P. 109–116.
20. Авилкин В.И., Александров В.М., Коваленко Е.В. Об использовании уточненных уравнений тонких покрытий в теории осесимметричных контактных задач для составных оснований // ПММ. 1985. Т.49. Вып.6. С.1010–1018.
21. Авилкин В.И., Коваленко Е.В. Асимптотический анализ плоской контактной задачи теории упругости для двухслойного основания // ПМТФ. 1985. №1. С. 133–138.
22. Александров В.М., Гришин С.А., Коваленко Е.В. Контактное взаимодействие толстой плиты с упругим слоем большой толщины // Изв. АН СССР. МТТ. 1985. №5. С. 64–69.
23. Коваленко Е.В. Контактные задачи для тел с покрытиями // Механика контактных взаимодействий / Под ред. И.И.Воровича и В.М.Александрова. М.: Физматлит, 2001. С. 459–475.
24. Коваленко Е.В., Евтушенко А.А. Износ подшипника скольжения с учетом тепловыделения от трения // Трение и износ. 1993. Т.14. №2. С. 259–269.
25. Yevtushenko A.A. and Kovalenko Ye.V. The interaction of frictional heating and wear at a transient sliding contact // J. Appl. Maths Mechs. 1995. Vol.59. No3. P. 459 –466.
26. Евтушенко А.А., Коваленко Е.В. Влияние термосопротивления на основные характеристики контакта в условиях плоской задачи // Изв. РАН. МТТ. 1995. №4. С. 56–62.
27. Коваленко Е.В., Евтушенко А.А., Иваник Е.Г. К расчету температуры при торможении // Трение и износ. 1996. Т.17. №4. С.435–441.
28. Евтушенко А.А., Иваник Е.Г., Коваленко Е.В. Нестационарный фрикционный разогрев упругого шероховатого тела // Трение и износ. 1998. Т.19. №1. С.17–25.
29. Евтушенко А.А., Коваленко Е.В., Кульчицкий-Жигайло Р.Д. Осесиммет-ричный контакт между термочувствительными телами с различными температурами // Изв. РАН. МТТ. 1999. №1. С.70–77.
30. Коваленко Е.В. Контактные задачи с учетом тепловыделения от трения // Механика контактных взаимодействий / Под ред. И.И.Воровича и В.М.Александрова. М.: Физматлит, 2001. С. 476–490.
31. Евтушенко А.А., Коваленко Е.В. Осесимметричная контактная задача при учете нестационарного теплообразования вследствие трения скольжения // ПММ. 2003. Т.67. Вып.4. С.668–674.
32. Yevtushenko A.A. and Kovalenko Ye.V. The contact problem of the wear caused by melting of the bushing of a sliding bearing // J. Appl. Maths Mechs. 1993. Vol.57. No1. P. 171–180.
