Ghostscript wrapper for D:\BBB-ARCH\MTS65\MTS65_t3z3\mts65_t3_z3.pdf M E C H AN I K A TEORETYCZNA I  STOSOWANA 3, 3  (1965) O  NAPRĘ Ż ENIACH   W SPRĘ Ż YSTYM   PODŁOŻU   POD   Ś LIZGAJĄ CĄ   SIĘ SZTYWNĄ   KULĄ PIOTR  S U K I E N N I K  (KRAKÓW) 1. Wstę p. Badan ia  doś wiadczalne  stan u naprę ż eń sprę ż ystych, towarzyszą cych  tarciu ś lizgowemu,  m oż na  wg.  stosowanych  metod  podzielić  na  dwie  grupy.  W  pierwszej grupie  o stanie  sprę ż ystym  ko n t akt u  ś lizgowego  wnioskuje  się   n a  podstawie  analizy przemieszczeń  wstę pnych  ( ST E WE N S—1899,  WI E R C H O WSK I —1926,  RAN KIN   — 1926,  K O N I AC H I N —  1951,  C U R TN EY  P R AT T - E I S N E R—  1957,  G REEN WOOD   i  TABOR  — 1957).  D rugą   grupę   zagadnień  stanowią   prace  uwzglę dniają ce  w  problematyce  typu hertzowskiego  skł adową   styczną ,  a nawet  analizują ce  efekty  statyczne  i dynamiczne wł aś nie  z  pun ktu  widzenia  skł adowej  stycznej  naprę ż enia  ( J O H N S O N —  1957). P rzedstawioną   pracę   m oż na  zaliczyć  do tej  wł aś nie  grupy  jako  pracę   doś wiad- czalną ,  analizują cą   jakoś ciowo  za pomocą   metody  elastooptycznej  rozkł ad naprę ż eń stycznych  dla trójwymiarowego  kon taktu  ś lizgowego. 2.  Opis  doś wiadczenia.  D la zbadan ia  rozkł adu  naprę ż eń  stycznych  pod ś lizgają cą się   kulą   m odelowan o  pół przestrzeń  za  pom ocą   warstwy  ż elatyny  7% o  gruboś ci 50  m m .  P o takiej  pół przestrzeni  ś lizgała  się  kula  szklana  o  promieniu  krzywizny 5  cm  dają c  «koł o»  styku  o prom ien iu  rzę du  0,5  cm.  Obraz  stacjonarny  izoklin dla kon taktu  ś lizgowego  (rys. 1)  ustala  się  po  przebyciu  drogi  rzę du  ś rednicy  koł a styku  i jest  dobrze  odtwarzalny.  F otografie  izoklin  0°, 10°,  20°,  30°, 45°, 60°,  70°, 80°  i 90° uzyskan o  w  ś wietle  sodowym  przechodzą cym,  padają cym  prostopadle do kierun ku  ruch u  i  do powierzchni  kon taktu. D la  uzyskania  obrazu  dwuwymiarowego  zastosowano  m etodę   warstwy  ś wiatł o- czuł ej  A  gruboś ci  kilku  milimetrów  naniesionej  n a pół przestrzeni B. W tym celu ż elatynę   B  h artowan o  gliceryną ,  ż elatynę   zaś A  formaliną .  Wpł yw  sposobu  h arto- wania  n a czuł ość  elastooptyczną   zauważ ono  wcześ niej.  Jest  on dość  znaczny,  lecz n ie  rozwią zuje  jeszcze  problem u,  ponieważ  róż nica  pomię dzy  czuł oś ciami  elasto- optycznymi  A  i B  nie jest  zbyt  wielka,  a na ż elatynie  trudn o uzyskać  wię kszą   ilość izochrom ,  niezbę dną   dla  iloś ciowego  opracowania  pola  naprę ż eń.  N atom iast ko n t akt  mię dzy  warstwą   A  i  B  uzyskany  przez  naniesienie  warstewki  A  w  stanie pł ynnym  n a  zastygnię tą   B jest  idealny i jedn orodn y pod wzglę dem  wł asnoś ci mecha- nicznych  i  optycznych  i  nie wymaga  ż adnych  klejów. Był a  też opracowan a  techn ika  badan ia  obrazu  izoklin  w  ś wietle  odbitym  przez chemiczne  naniesienie  warstewki  srebra  n a  m ateriał  B i nastę pne rozlanie  warstewki A.  Srebro  n an iesion e  chemicznie  skł ada  się  z  bardzo  drobnych  ł usek i  nie  wpł ywa w  sposób  widoczny  n a  wł asnoś ci  mechaniczne  ż elatyny.  Ta  m etoda  jest  jedn ak bardziej  pracowita  i  wym aga  przystosowywania  aparatury.  Obraz  izoklin  zaś jest 96 P I O T R  SU K I E N N I K w  zarysie  taki  sam, ja k  w  metodzie  ś wiatła  przechodzą cego; jest  tylko  mniej  wysy- cony.  D latego  zdecydowano  się   n a  badan ie  kon taktów  w  ś wietle  przechodzą cym i  n a  poszukiwanie  dla  dalszych  badań  materiał ów  A  o  konsystencji  gumy  bez Rys.  1 opóź nienia  sprę ż ystego,  dają cych  dużą   liczbę   izochrom  oraz  m ateriał ów  B  o  iden- tycznych  wł asnoś ciach  mechanicznych,  lecz  nieczuł ych  elastooptycznie. 3.  Dyskusja  wyników.  N a  podstawie  rys.  1  sporzą dzono  obraz  zbiorczy  izoklin (rys.  2),  a  nastę pnie  znaleziono  metodą   graficzną   trajektorie  n aprę ż eń  gł ównych (rys.  3)  i  trajektorie  maksymalnych  n aprę ż eń  stycznych  (rys.  4). 30° 20" 20" 3 0 Rys.  2 N a  rysunku  2  widać  jeden  pun kt  hydrostatycznego  rozkł adu  n aprę ż eń  w  okolicy ś rodka  koł a  styku. O  N APRĘ Ż EN IACH  W  SPRĘ Ż YSTYM   POD ŁOŻU   POD   Ś LIZGAJĄ CĄ   SIĘ   SZTYWNIĄ   KULĄ 97 I zoklin a  0°  rozdziela  zwykle  obszary,  których  naprę ż enia  styczne  mają   przeciwne zn aki.  D la  konfrontacji  sporzą dzono  fotografię   koł a  styku  z  naniesioną   siatką o  oczkach  kwadratowych.  R ysun ek  5a  przedstawia  zdję cie  w  stanie  spoczynku, a  rysunek  5b —  zdję cie  w  stanie  poś lizgu  n a  cał ej  powierzchni  styku.  N a rysunku  5b widać  wyraź nie  beczkowatą   deformację   przed  koł em  styku  a  poduszkowatą   za Rys.  3 Rys.  4 koł em  styku.  Obie  t e  deformacje  rozpoś cierają   się   gł ę boko  n a  obszar  styku.  N ato- m iast  przejś cie  od  stan u  zgniecenia  do  stan u  rozcią gnię cia  na  samym  kole  styku n ie  m a  swego  wyraź nego  odpowiedn ika  w  obrazie  elastooptycznym. Rys.  5 P roblem  zm iany  zn aków  n aprę ż eń w  kon takcie ś lizgowym jest  waż nym  z  pun ktu widzenia  zmę czeniowej  teorii  zuż ycia  trą cych  się   par  kinematycznych  (R AD C Z I K  — 1958,  KRAG IELSKI —  1962).  N a  podstawie  rys.  6  m oż na przewidzieć  rozwój  szczelin zuż ycia  n a  ś cież ce  tarcia  dla  przypadku  pół przestrzeni izotropowej  n p.  dla  gumy T Mechanika  teoretyczne 98 P I O T R  SU K I E N N I K i  mas  plastycznych  (JELKI N   —  1964,  C h ruszczow—1965) .  W  przypadku  m etali trzeba  by  modelować  pół przestrzeń  za  pomocą  m ateriał ów  elastooptycznych polikrystalicznych  typu  chlorku  srebra  (SZASKOLSKA  —  1964).  Jest  to  droga  bardzo Przewidywane typy   i figur  zniszczenia na  ś cież ce tarcia Punkt  hydrostatyczny Rys.  6 obiecują ca,  ponieważ  chlorek  srebra  znalazł   już  szerokie  zastosowanie  przy  ba- daniach  podstawowych  n ad  zmę czeniem  i  tarciem  wewnę trznym. Literatura  cytowana  w  tekś cie 1.  A. B.  BEPXOBCKHft,  >K.  IIpHKJI.  * H 3 O  4,  3(1926). 2.  J. S.  RAN KIN ,  Phil.  Mag.,  2, 8 (1926). 3.  H . n .  K O H H XH H , flH ccepTauH H j TOMCK 1951. 4.  Curtney  Pratt- Eisner, P roc. Roy. Soc. A,  238  (1957). 5.  Proceedings  of  the  Conference  on  Lubrication  and Wear,  London 1957. 6.  PAfl^HK,  flAH   C C C P ,  4,  141 (1961). 7.  A. H .  EJ1Ł KHH,  JjH CcepTauH S,  M ocKBa  1964. 8.  H , B.  KpArEJiBCKH tfi,  ycmaAocmnaH  nteoptm  tisiwca,  M ocKBa  1962. 9.  M .  I I .  U lACKOJibCKAH ,  KoHjfiepeMfUM no  nojvtpuaaifuoHHo  onmuvecKOM t   Atemody, 1964. 10.  M . M .  XPyiU OB,  FIjiamcMaccbi «  nodtuunuuKax  cxo/ Hviceuun,  M O C K B E  1965. P  e 3  IO  M e O  KACATEJIBHblX  HAnPHMCEHHHX  B ynP YTOM   OCHOBAHHH n oji;  CK0H b3H mH M   I U AP O M B  pa6oT e  o6cy>KfleH bi  aKcnepH MeH Tw  n o  H ccjieflOBamno  yc r a u o c T H o r o  MexaHH3iwa B  Ka4>eflpe  <£>H3HKH   KpaKOBCKOro  IToJiH TexH H TiecKoro  H H c m T yT a .  flnst  H a xo w- n o n n  Hanpa>KeHHft  n ofl  C KOJI Ł 3H I H HM  m apoM  B  o n Bir a x  npH M eH eH   (JxyroynpyrH ft  M eT o ^ ( . H TO  (^QToyn pyraa  KapTH H a,  cooTBeTCTByiomaa  K acaTen tH tiM   HanpHHKHOCTB  COnOCTaBJieH H JI  3THX  n p o B n e M   II  B03M0>KH0CTE  nOHCKOB  3aK0H 0M eplI 0C lefi  pa3BH TH H CppHKUHOHHOrO  II3H OC3  H a  flOpO>KI