ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3
1. 
Качество поверхностей деталей машин.
Такой подход к разделению шероховатости и волнистости является сложившимся в процессе изучения неровностей под влиянием развития техники измерений. Однако он является весьма условным. Шероховатость и волнистость поверхности наряду с точностью формы служат основными характеристиками качества изделия. От них в значительной степени зависит износ трущихся поверхностей, а, следовательно, и качество. Шероховатость нормируется по ГОСТ 25142—82.
Температурные вспышки при трении. Эффективная глубина проникновения тепловых потоков на микро- и макроконтакте при сухом трении и граничной смазке.
Эффект заключается в том, что при относительном движении твердых тел, имеющих контакт, происходит превращение кинетической энергии поступательного или вращательного движения во внутреннюю тепловую энергию движения атомов поверхностных слоев трущихся пар. Теплота распространяется в поверхностном слое трущейся пары (от пятен контакта) в глубь контактирующих тел в виде температурных волн, амплитуда которых с увеличением глубины уменьшается. Чем выше скорость скольжения, тем на меньшую глубину распространяются температурные волны. Вместе с тем при возрастании шага неровностей на трущейся поверхности глубина распространения температурных волн в поверхностном слое увеличивается.
Известно, что контакт твердых тел происходит по пятнам контакта множества микронеровностей, совокупная площадь которых образует фактическую площадь контакта. Данная площадь на 2 - 3 порядка меньше номинальной площади контакта. Так как площадь пятна контакта двух микронеровностей очень мала, теплота, генерируемая в зоне трения, концентрируется на данных пятнах контакта (рис.1). Продолжительность существования контактов (вспышек температуры) колеблется от наносекунд, до нескольких миллисекунд. За это время температура на пятнах контакта может достигать сотен градусов по Цельсию, что существенно превышает допустимые температуры эксплуатации смазочных материалов. Принимая во внимание недопустимость установки в ответственные изделия подшипников с потенциально низким ресурсом, целесообразным является их предварительный трибомониторинг различными методами (входной контроль, доэксплуатационный контроль, технологический прогон). Для подшипников с ресурсным режимом смазывания интерес представляет разработка методов, позволяющих оценить на этапе технологической обкатки возможные температуры в зоне трения, так как это, в свою очередь, позволяет оценивать вероятные скорости термодеструкции смазочных материалов.
Рассмотрим тепловое воздействие на поверхность трения, с учетом колебательного характера контактирования. При трении металлов с умеренными скоростями скольжения источниками тепла на поверхности трения являются вершины микронеоднородностей, которые с некоторой частотой v взаимодействуют друг с другом. Чтобы не усложнять анализ учетом всех источников, которые распределены случайным образом по поверхности и во времени, рассмотрим плоский источник тепла. Тепловой поток направим по оси Z.
Эволюция структуры поверхностного слоя при трении. Масштабные уровни. Механизм образования сжимающих напряжений и ротационных движений в твердом теле при трении.
Трение является диссипативным процессом, в котором основная часть работы внешних сил затрачивается на пластическую деформацию поверхностного слоя и выделение тепла. При этом напряженно-деформированное состояние поверхностных слоев при трении имеет свои особенности. Так, в отличие от объемного напряженно-деформированного состояния, при трении максимальные напряжения возникают в микрообъемах поверхностного слоя, связанных с пятнами касания.
При трении в поверхностном слое выделяют характерные
зоны, отделенные друг от друга границами (рис. 1). Самый верхний слой (1), представляет собой слой адсорбированных молекул жидкостей и газов, включая ПАВ. Слой 2, называемый "третье тело" или слой переноса, отличается от нижележащих областей, состоящих только из материала основы, тем, что в нем присутствуют частицы контробразца и продукты химических реакций. В зависимости от условий трения и контактирующих материалов структура зоны переноса может быть в виде или тонкого слоя оксидов, или мелкокристаллической смеси материалов трущихся тел. Эта зона является результатом действия физико-химических процессов и механического перемешивания.Внутри зоны 3, в которой имеют место градиенты деформации и субзеренная структура, зарождаются несплошности и трещины как результат накопления элементов трибодеструкции, обусловленной влиянием циклов переменных напряжений. Обычно границы данной зоны определяются металлографически. Материал зоны 4 претерпевает только квазиупругие деформации со следами скольжения. Его структура практически не отличается от исходной.
По методам исследования можно выделить следующие характерные масштабные уровни.
Поверхностные слои имеют мезоскопические размеры по толщине и макроскопические - вдоль поверхности: Это вызывает ряд свойств со смешанными характерными масштабами lm, ljr и lM. Прежде всего, это плоский слой со средними напряжениями сжатия - рис. 2.
