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连接器技术 2.2 接触和摩擦上

 连接器技术 2.2 接触和摩擦 上

       本部分主要讨论点接触模式决定的接触接口的机械特性,尤其是对摩擦和磨损的影响。从连接器性能的角度来看,摩擦的重要性在于它对于连接器配合力的和接触接口的机械稳定性的作用。在连接器性能显然退化之前,磨损过程将影响连接器能经历的配合周期次数。点接触模式对摩擦和磨损的作用可以由图2.6 中得到解释。在图例中展示了两种点接触方式,其中a 区接触时间比b 区接触时间更长且经历的变形量更大。如2.2.2 部分中所述,在这些条件下a 区的接触面积将大于b 区,也就是说a 区的连接将会更比b 区稳固。

   此时a 区的剪切力(或剪切强度)也比b 区大。这种变化将会影响点接触的摩擦

和磨损。

   为预测将会遇到的问题,摩擦和磨损是两种不同的方法,来描述点接触接口在受到压力之下的分离。接下来的讨论仅仅涉及到单一点接触模型。当然接触接口的性能将会影响多个的点接触结构以及由各个独立的点接触性能总和表现出来。此时将首先考虑摩擦作用的影响。


2.2.1

   摩擦表现为一个力量,其作用是阻止两个接触表面之间在受到剪切力的作用下沿相对的方向移动。摩擦力可以由公式2.1 来确定:

Ff=μFn (2.1)

其中, Ff==摩擦力

μ==摩擦系数

Fn==维持两表面接触的力---对连接器而言是接触正压力

由Rabinowitz 的理论,摩擦力可看作是分离两表面间连接的必需力量。

摩擦力可以从下面公式中,由接触接口强度而进行简单的估计:

Ff=τs Ac (2.2)

其中, τs==剪切强度系数

Ac ==点接触面积

接触区域与硬度,H(接触高度),以及由等式(2.1)中的力Fn 有关:

Ac =κH/Fn (2.3)

比例常数κ由很多参数而定,例如表面镀层的作用,润滑的状况,表面粗糙度,接触正压力以及变形的种类(弹性/塑性变形),由此,我们将公式(2.1)与

公式(2.3)合并后可得到:

μ=κτs/H (2.4)

如Rabinowitz 所提出的,剪切强度和硬度同样要由材料的性质来决定,因此公式(2.4)中的系数可以被看作为1 的常数。

   在实践中,摩擦系数是从0.05 到>1 不等,与理论上的偏差仅仅反映的了假设的简化模式的限制,尤其是接触总面积是金属以及表面的分离产生在原来的接触接口上。

   低的摩擦系数值表明接触表面是由镀层覆盖的,其中有化学联接层(如氧化物),吸收层(如水或有机物),以及趋向于应用的润滑剂层。这些涂层对于减少这两种机械接触表面的剪切强度都是非常重要。

位于接触端的氧化层可减少金属接触面积。氧化层能支持但并不能促进机械式的金属接触。减少金属接触面积将导致剪切力的降低,其*终的结果是摩擦系数的减少。

有机涂层尤其是润滑剂,提供了在两表面间具有更低的剪切力的接触表面和inhabit 金属接触层,尤其是两表面之间具有相对运动。   高的摩擦系数表明,点接触的塑性变形作用和金属性连接的产生,将会导致比基础金属材料更高的剪切强度。应用到接触界面上的剪切力将会导致在接触接口上一定距离内接触碎片的产生,此时将会导致更大的碎片接触表面积同时也将导致更的摩擦系数。使连接的碎片从原来接触表面中分离出来的可能性提供一种磨损过程的模式。

连接器技术 2.2 接触和摩擦 上


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