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■—1 微动位移对接触应力的影响’ 刘启跃周仲荣 I， 西南交通人学摩擦学研究所 四川省成都市 610031 摘要：微动位移的变化可以使微动处丁不同的两种微动区域，而不同的微动区域表面接触戊 力作_【}j形式有差异，导致了不同性质的表面磨损形式。冈此可以说研究微动能移对接触应力 的影响是研究微动损伤机理的基础。本文对球与平面接触、平移式微动的情况进行了位移幅 度对表面接触应力影响的研究，并进行了相庶的实验结果分析。 笑键词： 微动，位移值，滑动，接触麻力 1引言 微动是相互接触表面发生的极小幅度的往复运动。通常微动可以从两方面对部件产生危 ■1 害。一个是直接的，即表面磨损，这可能导致零件松动．或是磨屑聚集造成运动副咬死。另 一是间接的，是由丁局部反复麻力作_L}jr使表面或Ⅱ表面层产生微裂纹，继而发展成疲劳断 I 裂，其后果更具有危险性。 微动往往近似丁^“禁lr”状态，其运动幅度一般是微米量级的，而由丁I不同位移幅度可 以使微动处于不同的两个区域”+“。不同的微动区域其磨损机理不同，研究微动时必须确定 微动所处的区域。本文结合球与平面接触、平移式微动的情况进行了位移幅度与表面接触廊 力关系的力学分析，探讨了二种微动区域的受力形式，并进行了相席的实验结果分析。 2切向力产生的滑移 无摩擦力作_【}j时，球体与平面压在一起的法向力分布及接触区域可通过Hertz理论进行 求解“”。为了使压紧的球体产生切向位移，必须施加～个切向力Q，现在首先需要研究的是， I●●●l 表面之间的切向力作用是否影响接触Ⅸ域的形状利人小，以及是否影响法向乐力的分布。由 弹性力学知识可得，如果两个物体具有相同的弹性常数，则在两物体之间所传递的任何切向 力对丁接触面上的任何点产生出人小相等而方向相反的法向位移。冈此，一个表面的变形与 另外一个表面的变形完全一致，并且不影响法向压力及接触区域的分布。 一 {～ 球体径法而万F作用F与平面接触会形成二一个【即嘭嗣芰植区域■真j}乞径和压力分布可由 赫兹理论确定。如果再施加一个切向力Q而在接触区处产生无滑动的弹性变形，由弹性理论 可知，接触区域上各点的切向位移是相同的，如果力Q平行丁x轴，则切向力分布式为： 姒小‰(·一aj q，o：乓 2；,r72 式中，a为接触圆、I·径。而接触中牡个接触区域无滑动会使周边上的切向力达剑一个无限 人的值，这是实际中不可能的，即实际E切向乃Q。作HjF接触区边缘上总是存在一些微滑移 j，●，●，●，●●●- 区域。也即当切向力Q。lIP(极限胯撩力)时，接触区域总是由粘着区域与滑移区域组成的。 从式(1)切向力的对称分布性可判断山此时粑着区也是圆形的，f江丁接触区中心。对丁滑移 区，切向力与n二压力存在关系式，q、=uq(q、为切向力分布，q为乖向力分布)，故可得切 854 向力分布表达式为： “Ⅵ)叩水川叩q0(卜爿只 cSr≤口 (4) 而在枯着区内，作用的切向力小丁极限摩擦力 即muq，因此必定作用着一个负的切 向力分布，此分布力在粘着圆上，为： 州叫：一知卜身％ (5) 虱甲c是袖看lx圆嗣-‘r：砼。洲此任枯看lx内，切同力分币y,jqI科Iqx”之车u，所以叫得磁触