Трение эластомеров

Зависимость интенсивности истирания от нагрузки определяется уравнением (10.15) для случая трения эластомера по грубой поверхности. Однако в более общем виде эта зависимость описывается уравнением [c.239]

Трение эластомеров относительно различных твердых поверхностей играет как положительную, так и отрицательную роль. Положительную—при фрикционной передаче, фрикционных тормозах, в транспортной и ременной передачах. Отрицательную — при работе подвижных уплотнений, подшипников и т. д. В первом случае трение имеет место либо при практически неподвижном контакте, либо при малых скоростях скольжения V, не приводящих к заметному разогреву и износу. Во втором случае трение стремятся снизить применением смазочных материалов, что позволяет применять резиновые подшипники при больших скоростях. Кроме того, трение играет важную роль в процессах изготовления изделий из резины (прессование, штамповка, шприцевание, вальцевание и каландрование резиновых смесей). [c.367]

Тейбор [33] распространил на эластомерные материалы первоначально развитое для металлов представление о двух составляющих коэффициента трения адгезионной и деформационной. Он отметил, что деформационная составляющая становится существенной при трении эластомера с высоким гистерезисом по грубым неровностям с закругленными вершинами в присутствии смазки. Гринвуд и Тейбор [34] установили связь трения качения и трения скольжения сфер по резиновым подложкам. Они показали одинаковое влияние гистерезиса на трение в обоих случаях. Эти же авторы [35] позднее усовершенствовали свою раннюю теорию, установив связь потерь энергип с напряжением, а не с общей энергией деформации за ка-ж ],ый цикл. Флом и Бики [36] связывали сопротивление качению вязкоупругих материалов с временем релаксации. Норман [37] исследовал трение качения жесткого цилиндра по вязкоупругой плоскости и установил теоретически, что коэффициент трения (обусловленный гистерезисом) является сложной функцией тангенса угла механических потерь мягкого материала. Результаты испытаний по трению при высоких скоростях, полученные в ранних работах Тейбора, были подтверждены данными Сэйби [38] по трению сферических и конических инденторов по смазанной поверхности резин. [c.13]

Природа трения эластомеров ф Теория трения эластомеров ф Сопоставление выводов теории с экспериментальными данными [c.7]

Трение наряду с прочностью является одним из основных факторов, влияющих на процесс износа (истирания) резины. Так как в эксплуатации сухое трение применяется при практически неподвижном контакте или малых V, знание закономерностей сухого трения эластомеров необходимо прежде всего в этих условиях. При малых V коэффициент трения смазанных поверхностей близок к значению, характерному для сухого трения. Поэтому смазки эффективны при больших V, когда применение сухого трения практически исключено. Природа внешнего трения эластомеров и низкомолекулярных твердых тел по твердым поверхностям принципиально различна. Значение и характер изменения силы трения при увеличении V у эластомеров по сравнению с твердыми полимерами иные (рис. 13.6). При сухом трении сила трения резины по стали резко возрастает, а для твердого полимера — почти не изменяется с увеличением и. [c.367]

Природа трения эластомеров [c.367]

Полученная экспериментально зависимость силы трения эластомера по стали в вакууме и атмосфере от температуры состоит из [c.376]

Рис. 13.12. Зависимость силы трения эластомера на основе НК по гладкой стальной поверхности в вакууме (сплошная кривая) и в атмосфере (пунктирная кривая) от температуры

Все некристаллические полимеры дают температурную зависимость силы трения, аналогичную приведенной. Смещение этой зависимости по шкале температур вправо или влево обусловлено положением области стеклования того или иного полимера. Следовательно, адгезионный механизм трения эластомеров связывается с рассеянием энергии при многократных деформациях полимерных цепей, частично выходящих на поверхность в процессе непрерывного разрушения и восстановления физических связей между полимерными цепями и твердой гладкой поверхностью. [c.377]

Рис. 13.13. Зависимость между обратным коэффициентом трения эластомера СКН-18 по алюминию и нормальным давлением при разных температурах (/ — 296 К и 2 — 333 К)

УгОл г может быть рассчитан, исходя из геометрических характеристик червячной машины и коэффициентов трения эластомеров по металл [20]. [c.257]

Современные представления о трении эластомеров [c.16]

Согласно современным представлениям о трении эластомеров обе компоненты силы трения (адгезионная и гистерезисная) имеют вязко-упругую природу. При какой-либо одной температуре увеличение скорости скольжения (от О до очень высоких значений) приводит к изменению силы трения по кривой с двумя максимумами адгезионным — в области малых скоростей и гистерезисным — в области очень высоких скоростей. Вследствие повышения температуры максимумы сдвигаются в сторону больших скоростей скольжения. Отсюда следует, что коэффициенту трения, полученному при какой-либо скорости V и температуре Т, соответствует другой коэффициент трения, полученный при более высокой скорости (7-Ь Л У) и более высокой температуре (Т - - АТ). Для описания влияния скорости (частоты) и температуры на силу трения можно использовать преобразование Вильямса — Лэндела — Ферри (WLF) и получить одну обобщенную кривую. [c.16]

Трение эластомера по жесткому шероховатому основанию. Рассмотрим теперь случай трения эластомера по жесткому шероховатому основанию в присутствии смазки [см. рис. (5.12)1. В этих условиях нельзя пренебрегать гидродинамическими эффектами. Допустим, что скорость скольжения и достаточно мала, и нельзя не учитывать наличие смазки на пиках неровностей (см. гл. 7), но в то же время она достаточно велика для создания гидродинамической силы реакции в зоне впадин между соседними выступами. В таких условиях возникает граничное трение, но в отличие от случая трения металлов (рис. 5.11) пленка жидкости непрерывна между поверхностями. Пленка на пиках выступов очень тонкая и имеет свойства, отличные от свойств массы смазки во впадинах между выступами. Если при граничном трении металлов зона контакта металла с жидкостью четко определена (рис. 5.11), то при трении эластомера это не так (см. рис. 5.12). Вблизи вершин максимальных выступов в результате физико-химического взаимодействия смазки с эластомером ее свойства существенно изменены. Пусть есть часть номинальной поверхности А зоны контакта, по которой происходит касание вы- [c.100]

Механическая теория взаимных зацеплений выступов имеет тот недостаток, что не учитывает рассеивания энергии при взаимодействии выступов, а объясняет трение диссипацией энергии. По теории электростатического взаимодействия рассеивание электронов в зоне трения происходит в течение длительного периода времени, что должно снижать силу трения, но это пока на практике не установлено. Теория Боудена дает возможность наиболее удовлетворительно с физической точки зрения объяснить природу трения металлов на макроскопическом уровне. В случае трения эластомеров в настоящее время общепринятыми являются теории молекулярного взаимодействия. [c.24]

Рис. 2.7. Составляющие силы трения эластомера ( ) по поверхности жесткого контртела (2).

Физический смысл уравнения (2.45) заключается в том, что оно показывает возникновение гидродинамического давления внутри пленки жидкости вследствие действия клина, растяжения и сжатия. В большинстве простых случаев, когда применяются гладкие твердые поверхности (опоры и вращающиеся втулки подшипников) действие растяжения и сжатия можно не учитывать, и реакция на внешнюю силу обусловлена лишь действием клина. Последняя составляющая является следствием непараллельности и соприкосновения выступов поверхностей при относительном движении. Если одно или оба тела пары трения — эластомеры, то относительное растяжение материала приведет к дополнительному увеличению противодействия внешней силе в соответствии с уравнением (2.45), хотя эффект растяжения в общем случае мал по сравнению с действием клина. [c.35]

Истирание резин и полимеров представляет собой сложное явление, зависящее от комбинации механических, механохимических и термохимических процессов. Для изучения механизма этого сложного явления прежде всего необходимо выделить и исследовать более простые закономерности и затем создать общую картину явления износа [1]. Все больше внимания уделяется причинам износа, способам его измерения, факторам, влияющим на его интенсивность, и приемам ее уменьшения. Как следует из молекулярно-кинетических теорий адгезии, рассмотренных в гл. 8, механизм образования связей, их деформация и разрыв представляют собой диссипативный и, следовательно, необратимый процесс. Адгезия в свою очередь вызывает некоторое физическое разрушение поверхностей при трении. Это относится в полной мере к трению эластомеров по жесткому грубому контртелу. Однако имеются разные точки зрения относительно трения по гладкому контртелу [2]. Не следует считать, что истирание происходит только на грубых поверхностях, так как трение возникает как на грубых, так и на гладких поверхностях. Советские исследователи [1] показали, что при трении по гладким поверхностям возникает новый механизм истирания — посредством скатывания. Очень трудно определить истирание резины в условиях скольжения с малыми скоростями по гладкой поверхности. Однако можно предположить, что истирание сопровождает адгезию во всех случаях и на практике следует выбирать оптимальные условия для обеспечения максимальной адгезии и минимального износа. [c.224]

Требования по совместимости включены в спецификации, разработанные производителями оборудования. Совместимость оценивается по изменению объема и твердости эластомера, происходящему при пофужении его в смазку. Эти значения не обязательно отражают фактические изменения, происходящие при реальной эксплуатации. Тесты обычно используются для автомобильных смазок, работающих при умеренных температурах и нафузках. Условия испытаний — 70 ч, 100°С (для хлоропреновых каучуков) или 150°С (для термостойких нитрильных каучуков). Аналогичные испытания проводят после трения эластомера (методики ASTM). [c.274]

Рис. 5.12. Схема граничного трения эластомера (1) по жесткому основанию (2).

Рассмотрим трение эластомера по поверхности жесткого тела со скоростью V. Допустим, что адгезия существует в точке А (рис. 8.5) в течение времени, за которое полимер перемещается на расстояние К, а затем происходит разрыв адгезионной связи. Определенная деформация растяжения, развивающаяся в полимере, приводит к накоплению упругой энергии в элементе объема. Когда упругие силы превысят силы адгезии, произойдет разрыв адгезионной связи и элемент будет релаксировать (сокращаться). Если максимальное напряжение на площадке бл равно оо, то работа растяжения элемента [c.181]

Трение эластомера относительно выступов поверхности трудно-осуществить на гладких текстурах, а деформируемость эластомера ограничена. [c.219]

Эти показатели использовались при разработке теорий истирания, они в равной степени применимы как для трения эластомера по жесткому контртелу, так и для трения металла по металлу. В случае трения металлов применяется еще один показатель износа. Средний диаметр изношенных частиц, которые образуются на гладкой поверхности, связан с отношением поверхностной энергии к твердости более мягкого металла [5] следующим образом [c.226]

Эти ограничения применимости молекулярно-кинетической теории трения эластомеров подтверждаются экспериментальными исследованиями разных авторов. Согласно данной теории, при Т— = сопз1 сила трения должна линейно возрастать с увеличением логарифма скорости скольжения. Оказалось, что это верно лишь до определенных значений V, а при дальнейшем росте 1п о и Т сила трения резко уменьшается. [c.374]

Во всей области нагрузок экспериментальные данные (рис. 4.34), обработанные в координатах 1п (с5 — Р), р (рис. 4.35), удовлетворяют формуле (4.65). Следовательно, формула (4.65) является более точным выражением закона трения эластомеров. Из наклона прямой следует, что коэффициент р = 0,17. Малое значение коэффициента указывает на то, что поверхности трения обладали малой шероховатостью. [c.124]

Метод всестороннего сжатия свободен от недостатков метода тонких пленок. Он применим главным образом к трению эластомеров. Существует, однако, возможность сочетания данных методов исследования. Образец высокоэластического полимера заключается в оболочку из исследуемой пленки. Это дает возможность считать, что давление передается равномерно (метод всестороннего сжатия), а сила трения пленки о полимер выше силы трения пленки о металлическую поверхность. Подробности такого метода обсуждаются в гл. 4. [c.227]

Данная книга восполняет пробел в текущей литературе по вопросам, касающимся трения эластомеров. Предполагается, что она будет полезной для студентов старпшх курсов и выпускников инженерных специальностей в этой важной новой области. Материал книги изложен с точки зрения инженера-механика. Несмотря на то, что материал рассматривается на теоретическом уровне приводятся практические примеры динамического поведения прокладок, конструкций стеклоочистителей и амортизаторов, оптимизации текстуры взлетно-посадочных полос аэродромов и текстуры дорожного покрытия. Рассматривается также качение и скольжение шин на мокрых дорогах. Взаимодействие трущихся поверхностей с учетом адсорбции, смазки и размягчения, которое происходит на поверхности эластомера в присутствии смазки, объясняется с физической точки зрения, так что от студентов не требуется специальных знаний по физической химии. [c.5]

Глава 1 представляет собой детальный исторический обзор развития представлений о трении и смазке, начиная с ранних исследований до настоящих дней. В главе 2 рассмотрены основополагающие принципы трения. Глава 3 посвящена способам измерения текстуры поверхности. Главы 4, 8, 9 и 10 касаются проблем гистерезиса и адгезии и механизма износа легкодеформируемых поверхностей. Теории и экспериментальные данные указывают па вязкоупругую природу трения эластомеров. Главы 5, 6 и 7 касаются взаимодействия поверхностей в условиях смазки, делается упор на эласто-гидро-динамическое взаимодействие, имеющее место при трении эластомеров по грубым подложкам. В главе И обсуждаются некоторые методы испытаний, применяемых в различных лабораториях. Хотя весь текст представлен в систематизированном виде, главы во многом независимы и могут изучаться самостоятельно. В книге сделана попытка изложить простым языком сложные теоретические представления о поведении материалов при сухом трении и со смазкой и иллюстрировать это примерами из повседневной жизни. [c.5]

За последние два десятилетия в исследовании эффектов поверхностного трения были достигнуты большие успехи. Большинство работ было посвящено изучению взаимодействия твердых тел (обычно металл — металл) в условиях сухого трения или трения со смазкой и сравнительно мало внимания уделялось взаимодействию таких важных пар, как твердое тело — легкодеформируемое тело (металл — эластомер, резина — бетон и др.). Б связи с тем, что в данной книге рассматривается главным образом трение эластомеров, исторический обзор по трению металлов весьма ограничен и основное внимание при этом уделяется исследованиям, где по крайней мере одна из взаимодействующих поверхностей — эластомер. [c.7]

Трение эластомеров в условиях скольжения и качения возникает при движении автомобильных шин. В данном случае особенно важно понять различие в поведении конструкции как шины, так и дорожного покрытия. Если принять, что поверхность дороги хотя бы частично состоит из идеализированных выступов, то характер качения шины будет оказывать влияние на динамическое скольжение протекторной резины относительно отдельных выступов (см. гл. 7). При скольжении острые выступы дорожного покрытия могут привести к раздирам и разрывам протектора, что вызовет интенсивный износ шины. Смазка, введенная между взаимодействуюш,ими поверхностями, оказывает сложное расклиниваюш,ее действие и вызывает макроэластогидродинамические эффекты, которые будут рассмотрены в гл. 6 и 7. В данной главе анализируются и сравниваются механизмы трения качения и скольжения но идеализированным элементам текстуры поверхности. [c.58]

Дренажная зона. Активная площадь каналов, по которым происходит удаление смазки, зависит от природы взаимодействующих поверхностей, а также от условий опыта (скорости, нагрузки). Случай смазки движущихся металлических поверхностей и упругопластические деформации пиков выступов, приводящие к их износу, представлены на рис. 2.2. Расстояние между выступами, или дренажная зона, в значительной степени определяется пластической деформацией наиболее высоких выступов, причем поверхности как целое остаются недеформированными. С другой стороны, для случая трения эластомера по поверхности дороги (см. рис. 2.1, е), наблюдается его перетекание по макрошероховатой твердой поверхности контртела. Здесь эластичность резины в присутствии жидкости определяет эффективную дренажную зону (этот хорошо известный эластогидродинамический эффект будет детально рассмотрен в гл. 7). В качестве меры дренажной способности автор предложил средний гидравлический радиус (СГР), равный площади потока для типичного канала, деленной на параметр смачиваемости [6]. Он установил для различных поверхностей дренажные числа, представляющие собой СГР при определенной постоянной нормальной силе. [c.112]

Величины Vm и /щах изменяются в зависимости от вязкоупругих свойств эластомера. Тождественность теорий Шалламаха [3] и Сев-кура [11] очевидна, что проявляется в зависимости /адг и (t/x) от скорости (см. рис. 8.3 8.4 и 8.11). Несмотря на использование упрощенной модели, данная теория указывает на вязкоупругую природу трения эластомеров. Влияние изменений температуры и нормальной силы в приведенном анализе не рассмотрены. Теория предполагает наличие статического коэффициента трения при очень малых скоростях. Согласно теории смещение эластомера в области адгезионной связи происходит до тех пор, пока не будет преодолена локальная адгезия. Сила, вызывающая нарушение адгезии после бесконечно большого периода времени, будет обусловливать статический коэффициент трения, а на практике это будет соответствовать динамическому трению при очень малых скоростях скольжения. [c.190]

В данном разделе рассматриваются две теории адгезии эластомеров, разработанные в последнее время. Унифицированная теория Каммера основана по существу на молекулярном подходе к явлению адгезии. Вторая упрощенная теория Лудема и Тейбора основана на суперпозиции площади контакта и сдвиговой прочности, что приводит к получению ожидаемого вязкоупругого пика при трении эластомеров. [c.190]

Наиболее современные унифицированные теории трения эластомеров [1] связывают обе компоненты трения с механической диссипацией упругой энергии на разных уровнях. Так, среднее расстояние молекулярного перескока, типичное для адгезии эластомеров, составляет величину порядка 100 А, в то время как среднее расстояние между выступами макрошероховатости, определяющими гистерезисную компоненту силы трения, равно примерно нескольким миллиметрам. Адгезия эластомеров в этом случае имеет место в пределах микроскопически тонкого слоя эластомера, микрогистерезис будет зависеть от амплитуды микрошероховатости вершин выступов по отношению к этому слою. [c.207]

Перечень экспериментальных методов для исследования трения эластомеров очевидно слишком большой. В данной главе была предпринята лишь попытка выделить наиболее общепринятые из них. Наиболее простым и экономичным является устройство с вращающимся диском, в частности, потому, что скорость скольжения может изменяться путем регулировки радиуса от центра вращения до точки контакта. Прибор для изучения трения на внутренней поверхности барабана дает более точные результаты за счет применения специально приготовленных наборов выступов и обеспечения равномерности Т0Л1ЦИНЫ пленки. Наиболее точные данные получаются с помощью оптических интерферометров, хотя они имеют ограничения лишь малые скорости и гладкие поверхности. Упрощенная машина для изучения износа обеспечивает возможность широкого варьирования переменных, что является особым преимуществом. Износ часто измеряется радиоактивными методами. Наконец, применение упрощенных моделей для воспроизведения сложных динамических явлений дает информацию, которая не может быть получена другими методами. [c.253]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология