---

принятая методика расчета и ее обоснование;

расчетные и заданные характеристики износостойкости;

выводы о принципиальной возможности достижения требуемого уровня износостойкости для принятого варианта конструкторского решения;

выводы о возможности перехода к следующему этапу разработки;

задачи отработки изделия на износостойкость на следующем этапе разработки.

Требования к методам испытаний на износостойкость и рациональным циклам испытаний — по ГОСТ 30480.

информация об износостойкости изделий, полученная в ходе предшествующих испытаний или эксплуатации;

эксплуатационные данные о триботехнических характеристиках материалов или составных частей изделия, оказывающих влияние на износостойкость других элементов изделия;

экспериментальные данные о характеристиках случайного процесса изнашивания.

установление состава элементов изделий, подвергаемых износу. Примерный состав таких элемен­тов автомобилей приведен в приложении Г;

сбор и анализ данных о триботехнических характеристиках используемого материала и смазочных материалов на основе результатов предыдущих испытаний и справочных материалов;

выявление для каждого элемента основного вида изнашивания, исходя из условий его эксплуа­тации, эксплуатационной нагруженности, вида материала, вида и условий смазывания, технологии изготовления;

виды изнашивания — по ГОСТ 27674;

анализ информации об износостойкости изделий—аналогов;

установление конструктивных технологических факторов и факторов внешней среды, влияющих на износостойкость;

построение модели расчета с учетом имеющейся информации.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)

Расчет износостойкости на основе концепции фрикционной усталост

1 Основная расчетная схема исходит из следующих предпосылок:

рассматривается изнашивание двух номинально плоских тел в стационарном (установившемся) режиме сухого или граничного трения;

изнашиваемое тело — гладкое и деформируемое, истирающее (контртело) — жесткое и шероховатое;

номинальное давление, скорость скольжения и температура трения постоянны во времени и равномер­но распределены по поверхности контакта.

2 Интенсивность изнашивания вычисляют по формуле

/?тах (y+l)nl

По

(АЛ)

где — максимальная неровность поверхности, мкм;

є = р/^пах— относительное сближение контактирующих тел под нагрузкой;

р — абсолютное сближение, мкм;

п — число циклов фрикционного взаимодействия;

п ⁼А/А' ^lc с' а’

А_с— контурная площадь контакта, м²;

А_а— номинальная площадь контакта, м²;

£ — коэффициент, учитывающий отличие геометрической характеристики поверхности — опорной кривой tр(е) — от относительной площади фактического контакта n_r = А_г/А_с =£/ (е), возникающее из-за деформации неровностей под нагрузкой 0,5<^<1 (^= 0,5 при упругом контакте, 1 при пластическом контакте);

b, V — параметры степенной аппроксимации начального участка опорной кривой;

/ — средний диаметр элементарной зоны фактического контакта, мкм.

3 Относительное сближение Еу и средний диаметр элементарной зоны фактического контакта для упру­гого взаимодействия 1_у определяют по выражениям:

(А.2)

/у — 2^ А7?_тах Єу /V , (А.З)

где q_a— номинальное давление, МПа;

ft = (1 — — постоянная упругости истираемого материала, МПа^-1;

R— средний радиус кривизны вершин микронеровностей, мкм.

(А.4)

где Г— гамма-функция для пластического взаимодействия.

4

^— 2^27ІК_тахє_п

Относительное сближение е_п и средний диаметр элементарной зоны фактического контакта для плас­тического взаимодействия /_п вычисляют по формулам:

(А. 5) (А.6)

5 Число циклов фрикционного взаимодействия, приводящее к разрушению, вычисляют по формулам:

(А.7

)

«п = (/о / 4)'^п. (^А-8)

где о₀, L, l₀, t_a— константы фрикционной усталости истираемого материала, приведенные в таблице А.1;

о_Е, /_Е — амплитудные значения соответственно действующего напряжения и деформации на кон­такте.

Таблица А.1 — Усталостные параметры для узлов трения

Материал узла трения

а₀, МПа

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

23 24

26

28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Медь

Алюминий

Армко — железо

Латунь

Сталь 45

Сталь 55

Сталь 40Х

Сталь 50Г

ФМК-11 (металлокерамика) Чугун ЧН MX

Электрографит

Протекторная резина БСК Уплотнительная резина Поликарбонат Полиформальдегид К-82 (прессматериал) Фторопласт 4 Ретинак ФК-24А Капролон

Сталь 3

Сталь 5

Сталь 6

Сталь 10

Сталь 15

Сталь 20

Сталь 30

Сталь 35

Сталь 40

Сталь 45 (при 10 HRC)

Сталь 45 (при 20 HRC) Сталь 45 (при 35 HRC) Сталь 45 (при 50 HRC)

Сталь 50

Сталь 20Х

Сталь 35Г2

Серый чугун Полиамид

1050 7,9

0,39
0,34
0,32
0,17
0,095
0,095
0,095
0,14
0,26

660
250
160-270

840
147
1420

63
365
630
650
535
600

400 490 400-700 500-650

700
650
620-740
1700
3000
3700
3500
520
590
1350
500-1120
130-180

0,3

1,3

1,0

2

2

2

2

1,3
1,3

1,3

1,3

2
2-3

5,1
1,58
2-3

8-14
10-11
11-12
10-14
9-14
10-12
13-14
15

9-13
10-11
8-9

6. . Напряжение о_Е, действующее при сближении е, вычисляют по формуле При упругом контакте

о

(А.9)

_е = кУ1_у Тйгм)-¹,

где К^у = 2 / л^4/²(1 - И + Иг) + (1 - 2ц)

при qP / о? »1 Jj ' Jj

k^y_f= 4 / л/(1 + и) при / Ов « 1

;^ав / ^ав ^— пределы прочности материала соответственно при растяжении и сжатии;

о| / « 1 — для хрупких и высокоэластичных материалов;

°в / 1 — ^для материалов, склонных к значительным пластическим деформациям.

При пластическом контакте

(А. 10)

_п
_ /2(о_т+2/НВ) .

^гдеf V (а_т - 2/ НВ) ’

о_т — предел текучести.

6. Интенсивность изнашивания при микрорезании имеет вид:

для хрупких материалов при переходе от упругого контакта к микрорезанию:

(

■^м/у

^— А. И)

где С_м/у= Vv[4(v+ l)tf_v] ¹ — для материалов с ясно выраженной текучестью, у которых переход к микроре­занию происходит в условиях пластического контакта.

/м/п = Я м/п (?а / HB)¹⁺¹/(^2v> , (А. 12)

где q _м/п = 7(v / 2)Я_тах / R Ь(у + 1)(К)^1/(2”⁾Г¹ •

Критерием перехода от упругого взаимодействия к пластическому в условиях функционального контак­та служит условие:

о_Е > со_ти Пу > їй (А.13)

где с = 5—10.

Условие микрорезания:

для хрупких материалов и_у ~ 1

г (А 14)

для пластичных материалов п_л~ 1 ^v '

⁷

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)

Подтверждение износостойкости методом экстраполяци

1 Метод экстраполяции может применяться для подтверждения характеристик износостойкости (износ, коэффициент трения, интенсивность изнашивания, температура в зоне контакта и т. п.) по результатам изме­рения соответствующих характеристик на коротком интервале времени и прогнозирования значений этих характеристик за пределами имеющихся эмпирических временных рядов. На основе анализа статистических данных, определяющих характеристику износостойкости за предшествующий период, устанавливают законо­мерность изменения и тенденцию развития характеристики износостойкости. Затем определяют значения про­гнозируемых величин за пределами имеющихся эмпирических временных (динамических) рядов.

2. Метод экстраполяции применяют тогда, когда установлена зависимость во временных рядах, а также определена область, на которую распространяется экстраполяция.

3. Данный метод прогнозирования дает хорошие результаты, если правильно определена форма кривой, отражающей установленную закономерность изменения эмпирических данных.

4. Первое приближение к ожидаемой величине дает метод прогнозирования на основе вычисленного тренда (или тенденции), показывающего общее направление изменения исследуемой характеристики.

5. Тренд является, по-существу, линией регрессии в динамическом ряду.Если у(х)— случайные значения исследуемой характеристики, измеренные в моменты времени х, то трендом является функция у(х), значения которой в интервале произведенных наблюдений в каждой точке х равны среднему значению у(х).

6. Характеристики износостойкости имеют несколько видов динамических рядов:

с ярко выраженной устойчивой тенденцией;

с проявляющейся неустойчивой тенденцией;

с отсутствием тенденции.

7 Для определения вида динамического ряда выборочный коэффициент корреляции вычисляют по формуле

п —

^(Хі-х)(Уі-ў)

Гух = <^Б1)

-7 ^п-7

дї(х_г-х)²ї(у_г-у)²

V z=i z=i

Если г > 0,7, тренд устойчив. При невыполнении этого условия у динамического ряда тренд неустой­чив, а при г^, близком к нулю, — отсутствует корреляционная зависимость между у и х.

8 Если наличие устойчивой тенденции установлено, динамический ряд разлагают на две составляющие:

где y_t —тренд;

— отклонения, вызванные случайными причинами.

9 Различные виды функций тренда и выражения для определения этих функций способом наименьших

квадратов приведены в таблице Б.1, где за х принято t (наработка, ресурс, срок службы).

П одставляя в модель прогноза значения Z, получают теоретический динамический ряд у_t, у₂, ... Ошибка прогноза о равна

(Б.2)

Прогноз устанавливают для t, больших, чем время испытаний.

Пример. По результатам испытаний получены следующие данные:

Таблица Б.1 — Аналитические функции для описания тренда

Функция
тренда у

Формула для определения постоянных
функции тренд

а

+ 6Z|

a₀ =

«1 =

n

n

і=Гі

a_n>u

n

n

n

n

aolti +a₂Xti =

n

n

n

n

n