Темы для реферата по триботехнике
Обновлено: 30.06.2024
Пример готового реферата по предмету: Технология машиностроения
Содержание
1. Триботехника: цели, задачи и методы исследования 4
2. Процессы, вызывающие ухудшение технического состояния и снижение работоспособности машин в эксплуатации 10
3. Взаимодействие рабочих поверхностей деталей при трении; виды трения; показатели, оценки процессов трения 13
Список использованной литературы 18
Выдержка из текста
Роль и значение науки трибологии обусловлено тем, что изучает трение, износ, смазку в процессе взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. Она охватывает теоретические и экспериментальные исследования физических, химических, биологических и др. явлений, связанных с трением.
Одной из важнейших проблем трибологии является проблема повышения износостойкости конструкционных материалов, составляющих трибосопряжения и узлы трения, именно поэтому наряду с улучшением антифрикционных характеристик, снижение износа относится к приоритетным инженерным задачам.
Трибология является одной из самых молодых наук. В ближайшее время следует ожидать, что современное представление по ряду проблем будут дополняться и корректироваться, например, из классической науки технологии машиностроения в последние годы сформировался раздел триботехнология, из дисциплин материаловедение и конструкционные материалы – трибоматериаловедение.
Список использованной литературы
1.Березовский, Ю.Н. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов [Текст]
/ Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров; Под ред. Н.А. Бородина. – М.: Машиностроение, 2009– 384 с., ил.
2.Гаркунов, Д. Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. – 4-е изд., переработ. и доп. [Текст]/Д. Н. Гаркунов – М.: Издательство МСХА, 2009. – 369 с.
3.Голего, Н.Л. Особенности построения и реализации банка данных по трибологии [Текст]/Н.Л. Голего [и др.]// Проблемы трения и изнашивания. – 2010, вып. 36. – С.11-20
5.Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. -5-е изд., перераб и доп. [Текст]/П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов — М.: Высшая школа, 2008.-447 с., ил.
6.Захаров, С. М. Задачи компьютерной трибологии. Т.2 [Текст]/С.М. Захаров// Трение и износ. – 2009. — № 3. – С. 15-29
7.Основы трибологии (трение, износ, смазка) [Текст]/ А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше и др.; Под общ. ред. А. В. Чичинадзе: Учебник для технических вузов. –
2. изд., переработ. и доп. – М.: Машиностроение, 2008. – 388 с.
8.Силин, А. А. Трение и его роль в развитии техники [Текст]/А.А. Силин – М.: Наука, 2010. – 355 с.
9.Сорокин, Г. М. Проблемы технического обновления различных отраслей машиностроения. Т. 22 [Текст]/Г.М. Сорокин// Трение и износ. – 2009. — № 3. – С.15-29
10.Трибология: Исследования и приложения: опыт США и стран СНГ [Текст]/ Под ред. А. В. Белого, К. Лудемы, Н. К. Мышкина. – М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон Пресс, 2009. – 269 с.
1.1 Общие предста вления о триботехни ке и трибологии
1.3 Этапы раз вития триботехники и кратк ий обзор некотор ых работ
1.3.1 Сведения из истории о процессах тре ния и изнашивания
1.4 Понятия о надеж ности машины в эксплуатации и еѐ свойствах
1.5 Причины выхода из строя отдельных деталей, узлов и агрегатов
1.6 Осо бенности износа д еталей судовых двигателей и другой
1.7 Некотор ые сведения о сро ках службы изделий при э ксплуатации
и причинах низкого ресурса отрем онтированных машин
1.8 Констр уктивно - технологическ ие и эксплуатационны е
мероприятия в решен ии проблемы трения и изнашивания
2.1 Понятие о поверхности, еѐ качестве и структуре пов ерхностного
2.2 Классификация и номенклатура параметров качества
2.3 Основные характеристики геометрически х п араметров
2.5 Влияние услови й обработки на микро рельеф поверхности
2.6 Способы и ср едства оценки и измер ения микронеровносте й
2.7 Деформ ационное упрочнение (на клеп) поверхност ного слоя и
2.9 Форм ирование остаточных напряже ний в поверхностном сло е
2.11 Площади конта ктирования твѐрдых те л и их характеристики
2.12 Ф изико - химические свойства повер хностного слоя
2.12.1 О некоторых особенностях (свойства х) поверхностного
2.12.5 Адсорбцион ный эффект понижения прочности (эффект
2.13 Явление наводороживания поверхностного слоя и влияние
2.14 О механизме во дородного охрупчиван ия и мето дах защи ты
3.1 Общие предста вления о природе трен ия и особенностях
3.5 Тр ение при жидкостной, вязкопластиче ской и контактно -
3.10 Сер вовитная пленка и е е влияние на взаимоде йствие тр ущихся
3.12 Наво дороживание воз никающее пр и трении. Сегрегация и
3.13 Б елый слой на поверхности трения и причины его о бразования
4.2 Механизм изнаши вания металлическ их поверхностей
4.2.1 Влияние температ уры на состо яние поверх ностного слоя
4.6.3 Характерные проявления во дородного изнашивания в
эксплуатации и некото рые рекомендаци и по его снижен ию
4.6.4 О различиях водор одного изнашивания и из бирательного
4.6.5 Отличие водо родного изнашивания металла от водоро дного
4.7.2 Изнашивание поверхностей дета лей твѐрдыми части цами
4.7.4 Изнашивание от абразивных части ц в зазоре пары трени я
4.7.5 Влияние мелки х абразивных част иц на изнашива ние
4.9.1 Изнашивание вследствие пластической деформации
4.12 Из нашивание при фре ттинге и фреттинг - коррозии и методы
4.13 Из нашивание при заеда нии. Сущ ность про цесса сх ватывания и
4.14 Виды поврежде ния поверхностей трен ия при схватыван ии
4.15 Схватывания дета лей из - за наличия окислов в зазо ре
4.16 Сущность корр озионно - механического изнаш ивания
4.17 Связь сопротивления усталости деталей с трением и
5.3 Физико - химичес кие хара ктеристики смазочны х материалов
5.8 Основные п одходы к выбору смазоч ных мате риалов при
6 Конструкторские с пособы повышения износо стойкости
6.1 Задачи конструктора в повышении долговечности и надежности
6.4 Критерии работоспосо бности матер иалов в парах трени я
6.5 Некотор ые правила выбора м атериалов для пар трения
6.8 Замена внешнего трения внутрен ним трением упругого
6.11 Спосо бы за щиты р абочих поверхностей пар трения от
7 Технологические методы повышения износо стойкости дета лей
7.1 Влияние метода получения заготовок на свойства деталей
7.3 Понятие о равновес ной шеро ховатости и ее влияние на
7.4 Мо дели качества рабочих поверхносте й деталей и технология их
7.5 Про грессивные технологические мето ды и инстр умент для
упрочнения и регуляр изации качества по верх ностного слоя
7.8 Использование тре ния в технологи ях упрочнения по верхностей
7.10 Возможности фри кционного ла тунирования детал ей из чугуна,
7.11 Ф инишная антифрикц ионная беза бразивная обработка ( ФАБО)
7.12 По вышение износостойкост и деталей применен ием
7.13 По вышение износостойкости термичес кой и химико -
7.15 По крытие дисульфидом молибдена и графи тирование
8 Износостойкость узлов трения машин и пути ее обеспечения при
8.1 Тр ебования к очистке изделий в связи с износостойк остью
8.5 Влияние условий эксплуатации и режима работы на
8.6 Изменение свойст в смазочного м атериала в эксплуатац ии
8.8 Рациональны й способ зап уска двигателя в холод ное врем я года
8.10 Сущность и эта пы безр азборного восстановлен ия деталей
8.11 Результаты эксплуатационны х испытаний изделий, прошедших
1.1 Общ ие представления о т риботехнике и т рибол огии
В последние десятилетия в развитых странах мира ш ирокое разв итие
получило научно – прак тическое направление, связанн ое с триболог ией и
триботехникой. Это вызвано требованиями создания надежных, долг о-
вечных и экономичны х машин , приборов, аппаратов, технологич еского
оборудования и инстр ументов, а также эконом ическими пробл емами [1].
Трибология – это наука о тр ении и процессах, сопровождающи х тр е-
ние. Название этой научной дисциплины произошло от греческих слов
на, охватывает экспериментально – теоретические исследован ия физ ич е-
ских (механических, электрическ их, м агнитных, тепловых), химичес ких,
би ологических и др угих явлений, связанных с внеш ним трением твердых
Главные задачи тр ибологии: изучен ие взаимодействий поверхнос т ных
слоев твердых тел в различ ных условиях; со здание новых эффекти вны х
триботехнических материалов для подбора пар трения с целью сознате л ь-
ного управления фри кционным поведен ием материалов.
Трению соп утствуют проце ссы трибологичес кого из нашивания, и и с-
пользование этих знаний трибологии на практике является одним из ва ж-
Триботехника – наука о ко нтактном взаимодейс твии т вердых тел при
их о тносительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов тр е-
ния, изнашива ния и смазывания машин. Другими слов ами – это наука о
практическом применении знан ий триболог ии при прое ктировании, изг о-
товлении и эксплуата ции тр ибологических систем дл я обеспечения тр е-
буемого качества на всем их ж изненном ц икле пр и наи меньших з атратах
Трибологичес кая система – это сложный комплекс э лементов тр е-
ния, изнашива ния и см азк и, включа я связи, существующ ие м ежду этим и
В т ри б от ех н ик е рас с ма т ри ва ют с я физи к о - м ех а ни ч ес ки е сво й ст в а ко н та к-
ти ру ю щи х п ов е рх н ос тей дет ал ей , в ид ы т рен и я в у зл а х ма ши н , м ех а ни з м и з-
н аши в ан и я д ет ал е й п ар т ре ни я и раб о чи х о рг ан ов ма ши н (сю да вх оди т в се
мн о го о б ра зи е ви д ов изн а ши ва н ия , вкл ю ча я раз ру ш ен ия пр и к онт а кт н ых н а-
гр у зк ах ) , мех ан и з м и те о ри я бе зы зн о сн о ст и (из б и ра те л ьн ый пе ре н ос пр и т р е-
ни и ) , свя зь соп р от и вл ен и я уст а л ос ти дет а лей с пр оц ес с а ми тр ен и я и изн а ш и-
в ани я , р ас п ре д ел е ни е и зн о с а п о п ов е рхн о ст и д е та ле й и др .
Проблема подготовки инженерных кадров по триботехнике
Многими учеными-триботехниками подтверждена необходимость широкой популяризации достижений триботехники, глубокого изучения ее разделов, взаимной информации и обмена опытом. Во многих вопросах требуется активное участие специалистов, и именно специалистов по триботехнике.
В России научные кадры по триботехнике готовят во многих городах. Однако инженерные кадры по триботехнике выпускаются лишь в некоторых университетах. Учитывая важность подготовки специалистов по триботехнике,
Госкомитет СССР по науке и технике еще в 1976 году рекомендовал
Министерству высшего и среднего специального образования СССР совместно с заинтересованными министерствами и ведомствами обеспечить: o на специальных факультетах подготовку кадров (из числа лиц, имеющих соответствующее высшее образование и стаж практической работы) по проблемам повышения износостойкости машин и оборудования; o организовать в системе повышения квалификации специалистов, работающих в различных отраслях промышленности, чтение лекций по проблемам износостойкости машин и оборудования для соответствующих служб предприятий.
Помимо подготовки инженерных кадров по триботехнике, необходимо организовать подготовку специалистов среднего звена.[5] Для этого следует создать среднее учебное заведение по изучению вопросов триботехники, в том числе и новейших разработок. Эти вопросы должны быть в центре внимания при проведении учебы с инженерно-техническими работниками в производственных объединениях, комбинатах, заводах и фабриках. Для этого нужно создать хорошие кинофильмы, наглядные пособия, издать учебные пособия.
Вопросы подготовки кадров по триботехнике необходимо решать незамедлительно. Это окажет серьезное влияние на качество будущих машин, их долговечность, на экономию топлива и смазочных материалов, черных и дефицитных цветных металлов.
Проблемы компьютерной трибологии
Будучи междисциплинарной наукой, трибология требует применения системных моделей, информационных систем по разным разделам трибологии, трансляторов, соединяющих эти разделы, экспертных систем для проектирования и диагностики. Имеется необходимость более эффективного использования информации, получаемой при исследовании трибологических процессов.
Диагностические системы в значительной мере сами базируются на слиянии компьютерных технологий и знании механизмов трибологических процессов.
Свое дальнейшее развитие получила и компьютерная технология проектирования узлов трения. На этапе анализа здесь предлагается использовать интерпретаторы – экспертные системы. На этапе синтеза используются гибридные экспертные системы, которые содержат модели работы узла, базы знаний по данным разделам и систему правил. Фактически, требуется продолжить работу по информационным системам в области трибологии на новом уровне развития аппаратных, программных средств и систем коммуникации с учетом имеющегося опыта и проделанной работы специалистов.
Большое значение в трибологии имеет также теледиагностика, причем задачей компьютерной трибологии здесь является содержательная часть создания системы.
Компьютеры являются также и неотъемлемой частью системы экспериментальных трибологических исследований в современных испытательных установках. Задача компьютеров состоит в контроле и управлении режимом эксперимента, регистрации измеряемых параметров, обработке результатов.
Задачей, относящейся к области компьютерной трибологии, является поиск режимов, при которых реализуются заданные свойства трибосистемы, что достигается встраиванием в управление испытательной системой программы моделирования исследуемого процесса, ряд параметров которой задается из эксперимента, а также заданием критериев поиска. Для реализации этой идеи в масштабах отрасли предстоит проделать большую работу.
При моделировании, компьютерном эксперименте, в системах диагностики и мониторинга имеется общая проблема интерпретации результатов. Как известно, визуализация информации позволяет интенсифицировать процесс познания человека, подключив интуитивные способности исследователя. Это достигается с помощью специальных средств компьютерной графики. Применение технологии виртуально-интуитивного извлечения информации позволит при моделировании и эксперименте более эффективно выявлять новые трибологические эффекты и явления.
Проблемы экономики и триботехники
Работа узлов трения машин, оборудования и транспортных средств осуществляется на всех этапах создания общественного продукта.
Триботехнические характеристики узлов трения наравне с конструкцией машин, качеством их изготовления, режимом эксплуатации и другими аспектами оказывают существенное влияние на многие экономические (и экологические) показатели работы машин, механизмов и технологического оборудования.
Большинство машин (85-90%) выходит из строя по причине износа деталей.
Расходы на ремонт машин оборудования и транспортных средств составляют в нашей стране десятки миллиардов рублей в год. При развитии промышленности эта цифра естественно увеличивается. Затраты на ремонт и техническое обслуживание машины в несколько раз превышают ее стоимость: для автомобилей в 6 раз, для самолетов до 5 раз, для станков до 8 раз. Трудоемкость ремонта и технического обслуживания многих строительных и дорожных машин за срок их службы примерно в 15 раз превышает трудоемкость изготовления новых. Большие материальные потери народное хозяйство терпит от повышенного трения в узлах машин. Известно, что больше половины топлива, потребляемого автомобилями, тепловозами и другими видами транспорта, расходуется на преодоление сопротивления, создаваемого трением в подвижных сочленениях. Потери от трения и затраты, связанные с ними, составляют от 1% до 4% национального продукта стран, что не может не оказывать существенного влияния на развитие экономики любой страны. В последние годы проявляется повышенное внимание к развитию триботехники, к оптимизации триботехнических решений и внедрений в практику достижений триботехники. По оценкам экспертов, широкое внедрение в производство уже известных достижений триботехники способно на 25-30% сократить потери от трения, причем первые 10-15% из них – без заметных капитальных вложений.
В целом триботехника должна решать узловые проблемы экономики, относящиеся к сырьевым, энергетическим и трудовым ресурсам страны. Эти важные задачи потребуют в ряде случаев пересмотра планов научно- исследовательских работ, решения теоретических вопросов трения, изнашивания и смазки машин. Ряд прогрессивных методов повышения ресурса деталей, эффективных смазочных материалов, покрытий и т. п., подробно описанных в литературе и проверенных на отдельных предприятиях, не может получить массового применения в промышленности. На их пути встает стремление сохранить традиционную технологию и предельно низкую себестоимость продукта, игнорируя то обстоятельство, что экономия на заводе часто приводит к потерям при эксплуатации и ремонте впускаемых изделий.
Разработка научных программ по проблемам износостойкости диктуется экономической значимостью этой проблемы для народного хозяйства. Управление процессом изнашивания является центральным звеном таких национальных проблем, как экономия энергии, сокращение расхода материалов, а также надежность и безопасность механических систем.
Кроме того, здесь не стоит забывать о проблеме износостойкости и людских ресурсов. В связи с увеличением количества действующих машин и оборудования за последние годы во всех развитых странах возникла проблема специалистов для обслуживания и ремонта. Рост потока машин всюду опережает увеличение числа опытных механиков. Для подготовки механиков высокой квалификации необходимо несколько лет обучения и накопления опыта. Очень велики затраты на обслуживание автомобилей и их ремонт. Здесь вопросы триботехники являются главными в снижении эти видов затрат. Выход из строя деталей, разрегулировка, производство смазочных работ, контроль технического состояния узлов трения – все это требует привлечения к работе опытных высококвалифицированных специалистов. И здесь вопросы триботехники являются главным фактором в сокращении потребности в людских ресурсах.
Триботехника, интересы здоровья и охраны окружающей среды
Этот вопрос к настоящему времени находится еще в стадии постановки, однако модно утверждать, что триботехника имеет непосредственное отношение к здоровью людей и охране окружающей среды.
Использование асбестосодержащих накладок в тормозах автомобилей, наличие паров топлива в кабинах транспортной техники, повышенные вибрации в машинах в результате износа подшипников, биение валов, зубчатых передач – все эти и им подобные недостатки, относящиеся к низкому уровню решений вопросов триботехники, оказывают существенное влияние на здоровье обслуживающего персонала и население города. Причинами крупных аварий и катастроф были утечки через уплотнения взрывоопасных продуктов, задиры и повышенный износ ответственных деталей, разрушение контактных поверхностей подшипников, рельсов, бандажей колес, поломки зубьев шестерен, заклинивание плунжерных пар и т. п. Двигатели автомобилей с изношенными цилиндрами и поршневыми кольцами не только потребляют больше топлива, но и значительно увеличивают загазованность городов и поселков. Недостаточная износостойкость уплотнительных устройств, перегрев подшипников, износ валов часто вызывают течи масла, топлива, рабочей жидкости гидравлических систем. Все это приводит к непроизводительному потреблению энергии, порче асфальтовых покрытий и уничтожению растительности. Непредусмотренный ремонт машин в пути, проведение технического обслуживания машин в полевых условиях приводит к загрязнению окружающей среды отходами масла, к потерям топлива и т.п. Особое внимание необходимо обратить на попадание в окружающую среду отработанных картерных масел двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и методов их утилизации. Наибольшую опасность представляют моющие присадки к маслам, что вызывает увеличение количества загрязняющих примесей и накопление их в масле при картерной смазке. Среди этих загрязнений – полициклические ароматические углеводороды с сильно выраженными канцерогенными свойствами.
Научно-технические направления, которые необходимо осуществить в ближайшем десятилетии, для того чтобы машины, механизмы и технологическое оборудование нового поколения отвечали необходимым требованиям по экологии, следующие: o разработка и применение смазочных материалов 4 и 5 поколений и присадок к ним. Смазочные материалы должны быть менее токсичными и обеспечивать значительное снижение потерь на трение и износ узлов трения различного класса и назначения, в том числе в ДВС; o применение для ряда узлов трения экологически чистых масел, животного и растительного происхождений; o применение новых экологически чистых триботехнических конструкционных материалов и технологий для повышения износостойкости и несущей способности пар трения разного класса и назначения; o использование экологически чистых фрикционных и антифрикционных материалов, не содержащих асбеста, свинца, фенола и других токсичных ингредиентов и добавок; o совершенствование конструкций антифрикционных узлов трения (в том числе уплотнений); o рационализация и оптимизация работы узлов трения на основе учета конкретных условий и критериев эксплуатации; o использование ускоренных методов испытаний и рационального цикла испытаний для выбора оптимальных материалов (в том числе смазочных) для конкретных конструкций узлов трения и условий их эксплуатации; o использование таких режимов эксплуатации машин, транспортных средств и технологического оборудования, которые снижают объем вредных выбросов в окружающую среду; o ускорение перевода машин и механизмов на использование более чистых источников энергии (солнечной, водородной, электрической); o повышение знаний инженеров и обслуживающего персонала в области триботехники, а также взаимосвязи триботехнических показателей с экономикой и экологией.
Проблемы технического обновления различных отраслей машиностроения
Ушедший в историю 20 век не освободил механиков от многолетних и не всегда успешных поисков путей обновления морально и физически устаревшего, изношенного оборудования, ставшего во многих отраслях машиностроения основной причиной снижения эффективности и ресурса работы.
Любое обновление устаревшего оборудования затрагивает три главнейших аспекта: конструктивный, металловедческий и триботехнический – по причине их технологической связи. Причем триботехнический аспект в общей системе обновления устаревшего оборудования не менее значим и так же сложен, как и два других. Это касается различных видов механического изнашивания: абразивного, гидроабразивного, ударноабразивного в условиях трения скольжения, качения, удара по абразиву и металлу с охлаждением при низких температурах всухую, а также при наличии смазочного материала.
Если анализировать многочисленные экспериментальные данные, убедительно свидетельствующие о сложности проблемы обновления устаревшего оборудования и инструмента путем комплексного подхода к ее решению, то очевидным становится то, что триботехнические, а также металловедческие аспекты в ней или трудно решаемы, или требуют новых научных и технологических решений.
Такая ситуация характерна для подавляющего большинства различных отраслей машиностроения. Поиск таких решений уже ведется.
Необходимо добавить, что организационная сторона обновления оборудования стала не менее значима, чем научная. Организационная сторона проблемы в условиях рыночной экономики усложняется отсутствием единого координирующего центра, способного объединить усилия ведущих научных коллективов на наиболее приоритетных направлениях с возможностью контролировать и выверять значимость получаемых результатов по конечной поставленной цели применительно к определенным отраслям машиностроения. В настоящее время имеет место разобщенность, несогласованность и несопоставимость выполняемых исследований отдельными учеными и даже организациями по причине неудовлетворительной взаимной информированности и недостатка творческого общения; резко сократилась журнальная информация, а малочисленность вузовской аспирантуры привела к невозможности решать фундаментальные задачи металловедения, триботехники, технологии машиностроения по причине острого дефицита не только денежных средств, научных и технических кадров, но и устаревшей или вообще полностью отсутствующей в ВУЗах испытательной базы. В настоящее время ВУЗы, несмотря на имеющиеся конструкторские возможности, не могут предложить новые изделия в готовом виде даже для опытных испытаний в натурных условиях.
Такова действительность, не учитывать которую при решении столь важной проблемы нельзя, но искать возможные решения необходимо, если учесть, что в большом комплексном перечне проблем, которые необходимо решить для дальнейшего развития технического прогресса, обновление морально и физически устаревшего оборудования всегда будет стоять в ряду первоочередных задач.
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: сочинение 5 класс, источники реферат, оформление доклада.
Триботехника – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин. В некоторых странах, в том числе и России, вместо термина триботехника употребляют термины трибология и трибоника.
Содержание работы
Файлы: 1 файл
Содержание.docx
1. Основные понятия . . . 2-3
2. История развития триботехники . . . 4-7
4. Перспективы развития триботехники . . 11
5. Список литературы . . . 12
1. Основные понятия
Необходимо также дать пояснения некоторых терминов, которые будут наиболее часто встречаться в тексте.
Внешнее трение – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии.
Изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.
Износ – результат изнашивания, определяемый в установленных единицах.
Смазка – действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.
Антифрикционные материалы – материалы, используемые для работы в несущих или направляющих узлах трения (подшипниках скольжения, радиальных и торцовых уплотнениях).
Фрикционные материалы – материалы, предназначенные или используемые для работы в узлах трения, передающих или рассеивающих кинетическую энергию движущихся масс (в тормозах, муфтах, сцеплениях, демпферах, вариаторах и др.).
Присадка – вещество, добавляемое к смазочному материалу для придания ему новых свойств или усиления существующих.
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.
2. История развития триботехники
Первые попытки осмыслить природу трения были сделаны Аристотелем. Опираясь на наблюдаемые факты, он отмечал, что любое, в том числе равномерное, перемещение реальных тел в горизонтальной плоскости всегда встречает внешнее сопротивление, причем это сопротивление зависит от веса тела.
Значительный вклад в изучение причин трения внес Леонардо да Винчи. Обосновывая невозможность создания вечного двигателя, одной из причин этого он считал трение. Леонардо да Винчи впервые ввел понятие коэффициента трения, показал, что сила трения зависит от материала соприкасающихся поверхностей, от качества их обработки, прямо пропорциональна нагрузке и может быть уменьшена путем установки роликов или введения смазки между поверхностями трения. Он является изобретателем роликового и шарикового подшипников.
Открытие Галилеем в конце XVI века закона инерции и понятия о массе тела позволило четко разграничить сопротивление движению, вызываемое инерцией и возникающее лишь при изменении скорости, от сопротивления внешней среды, которое имеется и при постоянной скорости и вызвано силами внешнего трения.
В 1699 г. француз Амонтон впервые сформулировал знаменитый эмпирический закон линейной зависимости силы трения от нагрузки:
где f - коэффициент трения;
N - нормальная к плоскости трения нагрузка.
Высказанная Амонтоном идея, объясняющая природу трения, как подъем одного тела по неровностям другого разделялась многими крупными ученными вплоть до конца XVIII в.
Большую роль в дальнейшем развитии представлений о трении сыграл Л. Эйлер, первый убедительно объяснивший (в 1750 г.) причину того факта, что сопротивление при переходе от состояния покоя к относительному движению всегда больше, чем сопротивление скольжению при тех же условиях.
Создателем науки о трении по праву считается великий французский ученый Шарль Кулон. В своем труде "Теория простых машин" (1781 г.) он охватил основные аспекты трения: сопротивление скольжению, сопротивление качению и сопротивление страгиванию.
При исследовании трения скольжения различных металлов, минералов и сортов дерева Кулон обобщил закон Амонтона, показав, что часть силы трения не завист или слабо зависит от нагрузки:
где А - часть силы трения, зависящая от "сцепляемости" поверхностей трения и площади касания.
Кулон был первым, кто понял, что трение обусловлено множеством факторов (нагрузкой, скоростью скольжения, материалом трущихся деталей, шероховатостью их поверхностей и др.). Исследуя трение качения, Кулон впервые вывел формулу сопротивления перекатыванию:
где - коэффициент трения качения, имеющий размерность длины;
N - вес свободно катящегося цилиндра радиусом r.
Эта классическая формула используется и сейчас, хотя предпринимались многочисленные попытки ее опровергнуть. Несмотря на фундаментальный вклад Кулона в теорию трения, он игнорировал энергетический и тепловой аспекты этого явления, без которых механизм трения понять невозможно.
Первым ученым, доказавшим, что механическая энергия при трении не исчезает, а превращается в тепло, был англичанин Бенжамин Томпсон (1798 г.). Наблюдая за сверление пушечных стволов, он пришел к выводу, что сильный нагрев заготовок есть прямой результат перехода подводимой к сверлу механической энергии в тепловую вследствие интенсивного трения инструмента о металл.
Дальнейший вклад в энергетические аспекты теории трения был сделан Майером (1842 г.), Джоулем (1843 г.), Гельмгольцем (1847 г.). Тогда же ( в середине XIX в.) были высказаны и первые предположения об адгезионной природе трения (адгезия - сцепление, слипание поверхностей прижатых друг к другу тел). Исследование роли адгезионных связей в трении получило дальнейшее развитие в различных физических теориях трения в 30-40-х годах XX в. (советские ученые В.Д. Кузнецов, Б.В. Дерягин, англичанин Д.А. Томлинсон и др.). В течение многих лет выдвигались и обосновывались различные гипотезы и модели трения. Однако оказалось, что познать в известном смысле сложную и сверхсложную систему (явление) -- это значит разумно упростить ее, сохраняя все необходимые и достаточные факторы.
Таким выдающимся упрощением явилась модель дискретного контактирования твердых тел при трении и гипотеза о двойственной природе фрикционного контакта твердых тел. В 50-60-х годах XX в. И.В. Крагельским, Ф. Боуденом и Д. Тейбором на основе этой модели была создана современная молекулярно-механическая теория трения. На сегодняшний день важнейшим итогом развития этой теории является четкая картина процессов трения и износа твердых тел, охватывающая физические (включая механические) и химические сопутствующие явления.
Анализ предложенных модели и гипотезы позволил И.В. Крагельскому сформулировать и рассмотреть три последовательных и взаимосвязанных этапа процесса трения, а именно:
- взаимодействие поверхностей с учетом влияния среды взаимодействия;
- изменение поверхностных слоев в результате взаимодействия;
- разрушение поверхностей вследствие двух предыдущих этапов.
Эта знаменитая триада И.В. Крагельского легла в основу многих последующих трибологических моделей при решении отдельных частных задач.
Согласно молекулярно-механической теории процесс трения представляется, как результат двух взаимосвязанных процессов: деформации контактирующих микронеровностей и молекулярного взаимодействия материалов на пятнах фактического контакта.
Силы молекулярного взаимодействия, развивающиеся в зоне фактического контакта, оказывают сопротивление взаимному перемещению поверхностей и тем самым влияют на силу трения. Согласно молекулярно-механической теории трения суммарный коэффициент трения равен
f = F/N = (Fм + Fд)/N = fм + fд ,
где F - суммарная сила трения;
N - нормальная нагрузка;
Fм - молекулярная (адгезионная) составляющая силы трения;
Fд - механическая (деформационная) составляющая силы трения;
fм- молекулярная (адгезионная) составляющая коэффициента трения;
fд - механическая (деформационная) составляющая коэффициента трения.
Измененный тонкий поверхностный слой испытывает очень большие деформации, его свойства в сочетании с объемными свойствами определяют износостойкость и сдвиговые сопротивления.
3. Этапы развития триботехники в России
Триботехника, как и другие науки, непрерывно развивается. Этапы ее развития связаны с созданием корабельной техники, металлообрабатывающей промышленности, железнодорожного транспорта, автомобильной промышленности, авиации и космонавтики.
Крупный вклад в науку о трении внес Л. Эйлер. Выведенные им зависимости о трении гибкой нерастяжимой нити, перекинутой через шкив, до сих пор применяют во всем мире при расчете сил трения в элементах с гибкой связью.
Мировую известность получили работы Н. П. Петрова по теории смазки подшипников. Над проблемой смазки работали Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин, математически разработавшие вопрос о теории смазочного слоя (за границей над гидродинамической теорией смазки работали О. Рейнольдс, А. Кингсбери, Герси и др.).
Следует отметить, что в 1880-1881 годах Д. И. Менделеев разработал научные основы производства смазочных масел из мазута тяжелых кавказских нефтей.
В период развития индустрии в России широко развернулись работы в области триботехники. Большое влияние на развитие представлений о молекулярном механизме процессы внешнего трения оказали работы Б. В. Дерягина, предложившего в 1934 году свой вариант двучленного закона трения. Теория Б. В. Дерягина оказала большое влияние на все последующие попытки создания теории в любой современной теории по трибологии.
Весьма перспективна возможность значительного улучшения фрикционно-износных характеристик некоторых пар трения при граничной смазке за счет реализации эффекта избирательного переноса, открытого Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельским в 1965 году. Следует отметить еще две работы отечественных трибологов, также удостоенных дипломами за открытия: эффекта аномально низкого трения при бомбардировке ядрами гелия некоторых материалов (А. А. Силин, М. А. Тальрозе, Е. А. Духовский и др.) и явления водородного изнашивания (А. А. Поляков, Д. Н. Гаркунов).
Читайте также: