Моделирование износа сферического шарнирного соединения с тонким композитным покрытием

Рассмотрена пространственная квазистатическая контактная задача для сферического шарнирного соединения, на одну из поверхностей скольжения которого нанесены тонкие полимерные композитные покрытия с матрицей на основе фенилона С-2 и наполнителями в виде мелкодисперсных порошков фторопласта Ф4МБ и вольфрамомолибденовой сини, а также цилиндрового масла С-52. Для решения поставленной задачи был применен метод конечных элементов и программный комплекс ANSYS. В качестве модели, описывающей процесс изнашивания, применена модель Арчарда. Исследовано напряженно-деформированное состояние соединения и определен линейный износ рассматриваемых покрытий на начальном этапе взаимодействия при одинаковых условиях нагружения и толщине покрытия. Установлено, что в начальный момент времени значения контактного давления и эквивалентного напряжения в зоне взаимодействия возрастают, что связано с этапом “приработки”, когда происходит формирование области контакта при раскручивании штампа. С выходом на стабильный режим вращения и постепенным увеличением площади пятна контакта вследствие износа данные значения снижаются. Зависимость износа (в основном от коэффициента износа) от времени на начальном этапе имеет линейный характер. Получены значения величины объемного износа для разных покрытий, что позволяет рассчитывать скорость и интенсивность изнашивания.