Основные понятия о контактной прочности
Работоспособность многих деталей машин ограничивается из-за недостаточной прочности рабочих поверхностей, по которым происходит контакт двух деталей. Под действием нагрузок, прижимающих эти детали, возникают местные напряжения и деформации, называемые контактными. Они возникают при малых размерах площадки касания по сравнению с размерами деталей (сжатие двух шаров, шара и плоскости, двух цилиндров). Когда размеры площадки касания сравнительно велики, то принято называть напряжения, возникающие на этих площадках, напряжением сжатия или удельным давлением.
Для деталей, в поверхностных слоях которых возникают контактные напряжения (например, фрикционные катки, зубчатые колеса, подшипники качения), решающую роль играет не общая (объемная) прочность, а прочность рабочих поверхностей контактная прочность.
Рассмотрим пример сжатия двух цилиндров с параллельными осями. До приложения удельной нагрузки д цилиндры сопри-касалисьцпо линии. Под нагрузкой линейный контакт переходит в контакт по узкой площадке. При этом точки максимальных контактных напряжений ан располагаются на продольной оси симметрии контактной площадки. Величина этих напряжений вычисляется по формуле г. Герца (при применении материала с коэффициентом пуассона):максимальные касательные напряжения, действующие в зоне контакта,здесь удельная нагрузка, кгприведенный модуль упругост , (ег и е2 - модули упругости первого рода материалов цилиндров, кгс/см2); приведенный радиус кривизны . ( радиусы цилиндров; знак минус применяется в случае, когда поверхность одного из цилиндров вогнутая).
Расчет на контактную прочность ведут по напряжению , сопоставляя его с установленным на основании опытных данных допускаемым напряжением . Условие прочности будет а. Если величина контактных напряжений будет больше допустимой то на поверхности деталей появляются вмятины, борозды, трещины и мелкие раковины, что недопустимо.
Подобные повреждения наблюдаются в фрикционных, зубчатых, червячных и цепных передачах, а также подшипниках качения. Более подробно о контактной прочности изложено в курсе «сопротивление материалов».