מאפייני חיכוך של מיקרו-החלקה של חריצים של מיסבי כדור ציר במהירות גבוהה ועמוסת אור

עבור בעיות המיקרו-החלקה וגלגול חיכוך של מיסבי כדור הפיר הראשי של מנועי מטוסים בתנאי מהירות גבוהה ועומס קל, ההנחה היא כי החיכוך המתגלגל של משטח המגע מתואם לשלילה עם אזור האזור ההדבקה. מודל מיקרו-החלקה נקבע על סמך עקרון העיוות האלסטי של חומר פני המגע כדי לחקור את קווי העקירה הזזה, קווי מהירות הזזה, לחץ מגע של הרץ, יחס גלגול הזזה וחיכוך מתגלגל של כדור הפלדה הנושא עומס בחריצים הפנימיים והחיצוניים. התוצאות מראות כי הגדלת מהירות הנשיאה הופכת את קו העקירה הזזה וקו המהירות הזזה של כדור הפלדה בחריצים הפנימיים והחיצוניים נוטים לאזור שיא לחץ המגע, החיכוך המתגלגל גדל ונטיית ההזזה משופרת; הפחתת העומס הרדיאלי של המיסב מוביל לעלייה בנטיית המיקרו-החלקה של כדור הפלדה בחריץ הפנימי, ויש לה השפעה קטנה יותר על החריץ החיצוני; כאשר המהירות היא 22 000 r\/min, יחס גלגול ההזזה של כדור הפלדה לחריץ החיצוני הוא פי 4.4 מזה של החריץ הפנימי; באותם תנאי מהירות, החיכוך המתגלגל בין כדור הפלדה לחריץ החיצוני הוא פי 7 עד 13 מזה של החריץ הפנימי; כאשר העומס הרדיאלי הוא 50 N, החיכוך המתגלגל בין כדור הפלדה לחריץ החיצוני הוא פי 7.6 מזה של החריץ הפנימי, וכדור הפלדה נוטה יותר להחליק הכללי וללאי מיקרו-החלקה בחריץ החיצוני.

מילות מפתח מיסב מתגלגל; מיסב ציר; מנוע מטוסים; חָרִיץ; חיכוך מתגלגל; מיקרו-החלקה
הרוטור של מנועי המטוסים המודרניים הוא קל במשקל ובמהירות גבוהה, ותנאי העומס המהיר והעומס הגבוה משפיעים על מאפייני החיכוך של המגע של חריץ הכדור הציר. במהלך פעולה רגילה, כדור הפלדה הנושא אסור להחליק מקרוסקופית על החריץ. עם זאת, בגלל ההידוק בין הטבעות הפנימיות והחיצוניות לכדור הפלדה (היחס בין רדיוס כדור הפלדה לרדיוס עקמומיות החריץ הטבעת) והעיוות האלסטי של חומר המגע, לכדור הפלדה תמיד יש מחליק מקומי זעיר באזור המגע. מהירות גבוהה גורמת להחליק המקומי של כדור הפלדה כדי נוטה לאזור השיא של לחץ מגע. מהירות החלקה במיקרו גבוהה מדי, וכתוצאה מכך ללבוש חריץ רציני וקיצור חיי הנושא. מהירות גבוהה מצמצמת את שטח ההדבקה של כדור הפלדה באזור המגע, מגדילה את החיכוך המתגלגל וגורמת לכדור הפלדה להיות נוטה להחליק מקרוסקופית. עומס קל על המיסב מגביר גם את החיכוך המתגלגל של כדור הפלדה, מה שמקל על כדור הפלדה להחליק בכללותו. לפיכך, מאפייני המיקרו-החלקה והחיכוך המתגלגל של כדור הפלדה הנושא בחריץ מגבילים את המהירות המרבית ואת תנאי העומס של המיסב. ברגע שהמיקרו-החלקה משתרעת על כל אזור המגע, היא תגרום לכישלון מנוע קשה. הבחנת אזור ההדבקה ואזור ההחלקה של אליפסה המגע וחיזוי מאפייני המיקרו-החלקה והחיכוך המקומיים של כדור הפלדה מועילים לתכנון, יישום בטוח וניתוח ביצועים.
חוקרים מקומיים וזרים ערכו מספר גדול של מחקרים על מאפייני החיכוך של המגע של חריצים הנושאים כדור [1-3]. המוקד הוא על לחץ גזירה של החיכוך, משיכת החיכוך ומומנט הגרירה של כדור הפלדה בחריץ. משיכת החיכוך הכוללת מתקבלת על ידי שילוב לחץ הגזירה של החיכוך באזור המגע כולו. עם זאת, בדרך כלל לא נחשבים מאפייני המיקרו-החלקה מקומית והחלפת מקל לאזור המגע, והגבול האינטגרלי של לחץ הגזירה אינו נבדל. למעשה, כדור הפלדה מתגלגל באופן לא מלא באזור המגע. ככל שיחס גליל השקופיות גדל, העיוות האלסטי של חומר פני המגע עולה. כאשר הוא מצטבר במידה מסוימת, לחריץ יהיה מיקרו-החלקה מקומית, ואז אזור ההדבקה האליפטי ימשיך לרדת, והחיכוך המתגלגל ימשיך לגדול. לבסוף, אזור המגע כולו מתפתח לאזור החלקה. החיכוך המתגלגל של כדור הפלדה קשור קשר הדוק למקדם החיכוך, לחץ מגע, מידות גיאומטריות ואזור הדבקה באזור המגע. Reuss et al. [4] הקים מודל חיכוך מתגלגל למסבי כדור ליניאריים, בהנחה שהחיכוך המתגלגל באזור הדבקה המגע משתנה באופן לינארי עם העקירה המתגלגלת. קו המעבר להחלפת המקל וקו הגלגול הטהור נקבעים באמצעות העקירה היחסית המקסימאלית ומומנט החיכוך המינימלי כתנאים, בהתאמה, ותכונות החלקה של המקל של המשטח האליפטי של מגע מנותחים כדי להשיג את החיכוך של כל אזור החלקה מקל. Kimura et al. [5] חקר את בעיית השחיקה במיקרו-החלקה בין כדורי פלדה לחריצים. אזור ההדבקה של אליפסה המגע נקבע על סמך תזוזת הזזה היחסית שנגרמה על ידי העיוות האלסטי של חומר פני המגע כדי להסתגל להבדל המהירות המתגלגלת, ואזור ההחלקה חולק על פי כוח המתיחה בנקודת המגע העולה על כוח החיכוך הסטטי המרבי. Ning Fengping et al. [6] הציע מודל מיקרו-החלקה למגע בין כדורי פלדה לחריצים, אך לא ביצע מחקר מעמיק על תהליך הדוגמנות, התנהגות מיקרו-החלקה וגורמים המשפיעים על חיכוך.
כמה חוקרים ערכו מחקר על מאפייני מגע החריץ של מיסבי הכדור לצורך הפחתת מסוקים וטורבינות רוח [7-8], תוך התמקדות בלבוש המיקרו-תנועה החריץ: Kwak et al. [9] הקים מודל מגע אלסטי מקומי של מיסבי כדור מגע זוויתיים של רכזת גלגלים על בסיס הנחת הגוף החצי-אינפיניט, והשתמש בפונקציות השפעה לביצוע ניתוח מגע תלת מימדי כדי להשיג את המיקום והגודל של אליפסה המגע החריץ תחת העומס הצירי המגבלה; Pathuvoth et al. [10] השתמש בלחץ המגע המרבי של גיזום האליפסה כדי להעריך את יכולת הנושא העומס הסטטי של מיסב הפטיפון; Ma Zikui et al. [11] חישב את מומנט החיכוך של מיסב הכדור המבוסס על תיאוריית הזחילה המתגלגלת, וחשף את ההדבקה והמאפיינים המתגלגלים של כדור הפלדה בחריץ. המחקרים לעיל מנתחים בעיקר את מאפייני המיקרו-החלקה של חריצים הנושאים כדור בתנאי עומס מהיר וכבד, והמחקר על יחס גליל החלקה החריץ אינו מספיק. בדרך כלל, יחס גליל החלקה בין כדור הפלדה לחריץ הוא קטן, אך זהו הגורם העיקרי המשפיע על חיכוך החריץ [12]: Zhao Erhui et al. [13] קבע מודל שימון אלסטו-הידרודינמי של מגע מגע כדי לחקור את ההשפעה של יחס גליל החלקה על ממשק סרטי הנפט בשמן אלסטואי-הידרודינמי, והצביע כי העלייה ביחס גלילת ההחלקה מובילה לעלייה משמעותית במשרעת החלקה ומטווח ההחלקה, ויכולת הנושא של אזור החלקה של 6.4%; ג'אנג Binbin et al. [14] חקר את ההשפעה של יחס גליל החלקה על השימון התרמי של אלסטו-הידרודינמי של מסבי כדור המגע הזוויתי. התוצאות מראות כי הגדלת יחס גליל ההחלקה גורמת לשיא הלחץ של סרטי הנפט ודיכאון לסרטי שמן נוטים למרכז הלחץ, והמשרעת ממשיכה לגדול; ג'אנג יו ואח '. [15] חקר את מאפייני החיכוך של מיסבי גלגול במצב שימון אלסטו-הידרודינמי וציין כי הגדלת יחס גליל ההחלקה יכולה להגדיל את מקדם החיכוך המתגלגל. לפיכך, יחס גליל החלקה של משטח המגע משפיע ישירות על חלוקת עומס המגע וגודל אזור ההחלקה.
לסיכום, בעבר, כאשר חקרו את מומנט גרירת החיכוך של כדור הפלדה בחריץ, אליפסה המגע כולה שימשה כגבול האינטגרלי של לחץ הגזירה, מבלי להבחין בין אזור ההדבקה לאזור ההחלקה, ואי אפשר היה לחזות את מאפייני ההחלקה והחיכוך המקומיים. היה גם חוסר מחקר על מאפייני החיכוך של מיקרו-החלקה של החריץ בתנאי מהיר ועומס קל. לפיכך, מאמר זה נועד לתנאי המהירות הגבוהה והעומס האור של מנועי מטוסים, מניח שכוח החיכוך המתגלגל של אליפסה המגע מתואם באופן שלילי עם שטח אזור ההדבקה, ומבסס מודל מיקרו-החלקה של הכדור הציר הנושא על בסיס עקרון העיוות האלסטי של חומר משטח המגע. קווי העקירה הזזה, קווי מהירות הזזה, חלוקת לחץ המגע הרציאני, יחס גלגול הזזה וחיכוך מתגלגל של כדור הפלדה בחריצים הפנימיים והחיצוניים נלמדים כדי לחשוף את מאפייני המיקרו-החלקה המקומיים ואת מאפייני החיכוך המתגלגלים של החריץ בתנאים גבוהים ועומס אור.