旋转接头密封摩擦副的接触面积一般泛指名义接触面积,或称之为公称接触面积。它是当物体表面为曲面时,在外载荷作用下具有同样外形的两个理想光滑体的接触面积。常用相接触摩擦副接触面几何图形尺寸进行计算。
真实物体的表面不是理想光滑的。机械制造用材料在加工工艺过程中,其表面上回形成微观形貌,即加工工艺粗糙度。在使用中,这种微观形貌虽然会发生一定的变化,但不会消失。相对于理想表面轮廓微观偏差分为粗糙度与波度两类。
当这样两个表面相接触时,接触点不是连成一片的。表面上只有个别地方承受作用在物体上的载荷。这些离散接触面积的总和构成实际接触面积。这样,实际接触面积决定着接触提上发生相互作用的那部分表面。因此,当其他条件相同时,实际接触面积愈大,则摩擦力愈大。在求解摩擦发热问题时,实际接触面积决定了热源的尺寸,因为在实际接触面积上会发生机械能转变热能而后散热的过程。
旋转接头密封摩擦副在摩擦(磨损)过程中发生的表面破坏也与实际接触面积有着极其密切的关系,因为实际接触面积的尺寸决定了表层下受力最大的体积。
在载荷作用下,实际接触面积是由于各微凸体发生压入或挤压而形成的。如果这些变形愈大,则实际接触面积愈大。现已查明,实际接触面积与载荷的增减成正比。旋转接头密封摩擦副实际接触斑点在它们可能出现的面积上不均匀地分布,而集中在其个别区域。就连作为加工精度样板量块在接触时,接触点毫无例外都具有离散性,这与固体表面粗糙度有关。斑点分布的不均匀并不是这样普通,但是当接触面积相当大时,总会出现不均匀,这时由于固体表面上具有波纹所致。波度同粗糙度一样,也是产生在旋转接头零件的制造过程中(工艺波度)和零件的使用过程中(使用波度)。频率特性和幅度特性之比时用以区分波度和粗糙度的标志。波纹高度与粗糙度高度差不多大,而其节距要比各微凸体之间的平均距离大得多。因此,波纹的比值要比微凸体的比值大的多。正式这个标志被作为真实表面不平度分类的依据。
旋转接头密封摩擦副在接触时,由于其表面具有波度,实际接触斑点将主要出现在波峰上。各个接触区都位于实际接触斑点所在的轮廓范围内。由于轮廓面积的尺寸与基长属同一数量级,所以在轮廓接触面积范围内,从轮廓上得到的数据能反映材料分布的真实情况,因而也就能够直接用于计算实际接触面积。
轮廓接触面积是由于变形过程集中在接触体表层而产生的,因此它主要取决于载荷和材料的机械性能。轮廓接触面积是一虚构的面积,它可以用作由名义接触面积转为实际接触面积时的过度环节。
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