Analiza wpływu zużywania na ustalone pole temperatury pary tarciowej

Prezentowane w literaturze przedmiotu modele procesów cieplnych spowodowanych tarciem zbudowane są na założeniu równości pracy i ciepła tarcia. Uproszczenie takie jest uzasadnione niewielkim, najczęściej kilkuprocentowym udziałem w bilansie energii składowej potrzebnej do tworzenia się produktów zużycia. W pracy [L. 1] autorzy wykazali istotny wpływ tego udziału na niestacjonarne pole temperatury elementów modelowej pary tarciowej, którą stanowiły dwie półnieskończone rury cienkościenne wymieniające ciepło z otoczeniem. Niniejsza praca nawiązuje do pracy [L. 1] i poświęcona jest analizie stacjonarnych procesów cieplnych w elementach systemu tribologicznego również przy założeniu, że część pracy tarcia powoduje zużywanie. Dodatkowo uwzględniono skończone długości rur cienkościennych. Wybór do analizy pary tarciowej z liniowym polem temperatury został podyktowany potrzebą uzyskania przejrzystej interpretacji wyników. Ustalono temperaturę styku tarciowego i rozkłady temperatury w poszczególnych rurach. Uwzględniono własności fizyczne materiałów, warunki wymiany ciepła z otoczeniem i niektóre cechy geometryczne trących się elementów. W celu zilustrowania wpływu zużywania na pola temperatury przybliżono także model trących się rur cienkościennych, oparty na założeniu o równości między pracą i ciepłem tarcia. Następnie porównano ze sobą oba modele. Przykłady obliczeniowe wykonano, stosując programy komputerowe Delphi i Excel. Wykazano, że zużywanie przyczynia się istotnie do zmniejszenia temperatury w poszczególnych punktach analizowanej pary tarciowej.

The article investigates the models of the heat processes due to friction were constructed based the assumption of equality of work and the friction heat. Such a simplicity is justified by a small (most often a few percentage) share in the power balance of the power component is needed to create wear products. In publication [L. 1], the authors showed the significant effect of this small share on the non-stationary temperature field of the elements of the model friction couple, which were two half-non-finite, thin-walled tubes that exchange heat with the environment. This study refers to study [L. 1] and is dedicated to analyse the stationary heat processes in elements of a tribological system with the assumption that part of the friction work causes the wear. Additionally, finite lengths of the thin-walled tubes were considered. The selection of the friction couple of the linear field of temperature was governed by the need to obtain a transparent interpretation of the results. The temperature in friction contact and the temperature distributions in individual tubes were determined. In this study, the following was taken into account: the physical properties of materials, the conditions of heat exchange with the environment, and some of geometrical features of friction elements. In order to illustrate the impact of wear on the temperature fields, the assumption of the equality of work and friction heat in the model of friction thin-wall tubes was done. Then, two models were compared. Examples of calculations were performed using Delphi and Excel software. The calculations indicate that wear contributes significantly to lower temperatures at particular points of the analysed friction couple.