Трение эластомерных материалов
Полимерные материалы в зависимости от температуры могут быть в трех различных физических состояниях: 1) высокоэластичном 2) стеклообразном 3) вязкотекучем. Переход полимерного материала от высокоэластичного к стеклообразному состоянию происходит при температуре стеклования Высокоэластичнос состояние для разных эластомеров наблюдается в интервале от температуры стеклования до температуры пластичности ( При нагревании материала детали выше температуры пластичности эластомеры переходят в вязкотекучее состояние, сопровождающееся в процессе работы накоплением необратимой остаточной деформации, а также химическим распадом молекул полимера - деструкцией материала. Работа эластомеров при температуре, близкой к температуре пластичности Характер трения эластомеров зависит от 1) их физического состояния, 2) материала и профиля сопряженной поверхности, 3)режима работы сопряжения, 4) от смазочного материала. Эластомеры обладают несоизмеримо малым модулем упругости по сравнению с модулем упругости материала сопряженной детали. Вследствие этого площадь фактического контакта в узлах трения с полимерными материалами близка к номинальной даже при малых нормальных давлениях. Силы сопротивления перемещению эластомеров относительно сопряженной поверхности обусловлены молекулярным взаимодействием при малых скоростях скольжения и нормальных давлениях и силами упругой деформации при высоких скоростях и нагрузках. При определенных скоростях, различных для разных материалов, происходит скачкообразное движение деталей трения, вызванное упругой деформацией эластомера. В местах контактирования эластомера с твердой поверхностью возникают силы молекулярного притяжения, которые создают значительное сопротивление трению вследствие большой площади фактического контакта.
В зависимости от количества смазочного материала и режима работы сопряжения различают несколько зон трения эластомеров (рис. 4.12). Для условий трения без смазочного материала (зона 1) коэффициент трения
Где A₁; и B – параметры, характеризующие физико-механические свойства эластомера
Для эластомеров, работающих в сопряжениях, подверженных высоким давлениям (30-40 МПа) коэффициент трения определяют по эмпирической формуле:
Где А₂; и m - параметры, характеризующие нагружение и вид взаимодействия поверхностей. Для трения без смазочного материала А₂; =0,002, при наличии смазки А₂; =0,001, m =1/3 В условиях трения со смазочным материалом при толщине смазочной пленки
где А — параметр, характеризующий свойства материалов деталей сопряжения и смазочного материала (или рабочей жидкости).
Коэффициент трения эластомеров, полностью разделенных слоем смазочного материала (зоны IV, V),
Где При проектировании уплотнительных сопряжений, в которых наиболее часто используют эластомеры, стремятся обеспечить условия трения со смазочным материалом, отвечающие зоне IV(см. рис. 4.12).Для этих условий трения характерно сочетание минимального коэффициента трения и достаточно большой вязкости, обеспечивающей относительно малые утечки смазочного материала или рабочей жидкости (при уменьшении вязкости увеличиваются утечки). Коэффициент трения в этом случае определяется суммой
|