- •1.1. Введение. Роль курса в подготовке инженера-механика. План изучения дисциплины
- •1.1.1. Этапы развития трибологии
- •1.1.2. Изучение триботехники
- •1.1.3. Основные термины и определения
- •1.2. Микрогеометрия поверхностей
- •1.2.1. Геометрические характеристики поверхностей
- •1.2.2. Контакт поверхностей.
- •1.3. Нагрузка, скорость и температура в контакте
- •1.3.1. Нагрузки в контакте
- •1.3.2. Скорость в контакте
- •1.3.3. Температура в контакте
- •Лекция 2
- •2.1. Физико-химические свойства поверхностных слоев трущихся тел
- •2.1.1. Качество поверхности
- •2.1.2. Остаточные напряжения и микротвердость
- •2.1.3. Поверхностная энергия
- •2.1.4. Адсорбция и хемосорбция
- •2.1.5. Эффект Ребиндера (Эффект адсорбционного понижения прочности)
- •2.1.6. Диффузия
- •2.1.7. Химическая активность
- •2.1.8. Агдезия
- •2.1.9. Структура поверхности
- •2.2. Краткий обзор видов трения и изнашивания
- •2.2.1. Виды трения в узлах машин
- •2.2.2. Трение покоя без смазочного материала
- •2.2.3. Трение скольжения без смазочного материала
- •2.2.4. Трение качения без смазочного материала
- •2.2.5. Трение со смазочным материалом
- •2.2.6. Трение при граничной смазке
- •2.2.7. Трение при гидродинамической смазке
- •2.2.8.Трение при эластогидродинамической смазке
- •2.2.9. Трение при смешанной смазке
- •2.2.10. Виды изнашивания
- •2.2.11. Абразивное изнашивание
- •2.2.12. Усталостное изнашивание
- •2.2.13. Изнашивание при заедании
- •2.2.14. Эрозионное изнашивание
- •2.2.15. Кавитационное изнашивание
- •2.2.16. Изнашивание при фреттинге
- •2.2.17. Окислительное изнашивание
- •2.2.18. Изнашивание при фреттинг-коррозии
- •2.2.19. Водородное изнашивание
- •2.2.20. Изнашивание при избирательном переносе
- •2.2.21. Дополнительные замечания
- •2.3. Триботехнические характеристики пар трения и их зависимость от условий эксплуатации
- •2.3.1. Удельная нагрузка (номинальное давление ра)
- •2.4. Классы износостойкости
- •2.5. Классификации пар трения
- •3.1. Смазка и смазочные материал
- •3.1.1. Жидкие см
- •3.1.1.1. Моторные масла
- •3.1.1.2. Трансмиссионные масла
- •3.1.1.3. Индустриальные масла
- •3.1.2. Пластичные смазочные материалы
- •3.1.3. Специальные смазочные материалы
- •3.1.4. Выбор см
- •3.2. Смазочные устройства
- •3.3. Уплотнительные устройства
- •Лекция 5 4. Основы расчета узлов трения
- •4.1. Расчет фактической площади контакта и фактического давления
- •4.3.1. Основы усталостной теории изнашивания.
- •4.3.2. Использование закона изнашивания
2.3. Триботехнические характеристики пар трения и их зависимость от условий эксплуатации
При выборе материалов пары трения наряду с такими их триботехническими характеристиками как совместимость при трении, прилегаемость при трении, способность к поглощению твердых частиц, прирабатываемость основной характеристикой является износостойкость материала в определенных условиях трения. Пара трения должна иметь такую величину интенсивности изнашивания, чтобы за все время эксплуатации величина износа не превышала допустимую, и коэффициент трения при этом имел малую величину.
Рассмотрим факторы, влияющие на величину износа. На величину интенсивности изнашивания (I) влияют четыре группы факторов:
1 - внешние условия трения (среда, ра, υ, ϑ);
2-механические свойства изнашиваемого материала;
3- микрогеометрические характеристики изнашивающейся поверхности;
4-фрикционные характеристики (f)$
для того, чтобы правильно оценить влияние на износ различных факторов, необходимо учитывать, что при этом свойства самого изнашиваемого материала могут меняться.
Универсального метода расчета износа, охватывающего все виды изнашивания, не существует. Можно рассмотреть лишь общие закономерности влияние перечисленных выше факторов на износ.
2.3.1. Удельная нагрузка (номинальное давление ра)
Для приработанных поверхностей интенсивность изнашивания прямопропорцианальна удельной нагрузке. На основании опыта эксплуатации деталей машин из данных лабораторных испытаний можно записать:
2.3.2. Упругие свойства материала (модуль упругости)
Модуль упругости материала значительно влияет на I, причем для материалов с одинаковой прочностью на разрыв увеличение его ведет к увеличению I. Однозначную зависимость между модулем упругости и интенсивностью изнашивания установить экспериментально затруднительно.
2.3.3. Прочностные свойства материала
В справочной литературе используются две характеристики:
G0 - показатель фрикционной усталости
ty - показатель кривой усталости при упругом контакте.
Увеличение абсолютных значений этих характеристик всегда положительно влияет на износостойкость. Чем больше Gо, тем прочнее материал при однократном разрыве. Чем выше (tу, тем большее количество циклов требуется для отделения частицы износа.
2.3.4. Шероховатость и волнистость поверхности
Шероховатость и волнистость влияют на износ весьма существенно. Это необходимо учитывать при расчете износа в стадии приработки.
В случае износа приработанных поверхностей исходная микрогеометрия трущихся поверхностей не влияет на интенсивность изнашивания.
2.3.5. Фрикционные свойства сопряжения (коэффициент трения f)
Интенсивность изнашивания сильно зависит от коэффициента трения
I ~f ty, а также и от прочностных свойств Gо , эта связь неоднозначна, т. к. зависит от упругих свойств материала, шероховатости, удельной нагрузки и параметров, характеризующих молекулярное взаимодействие на контакте (2 < ty < 10).
2.3.6. Молекулярное взаимодействие на контакте
В условиях трения (смазки, совершенства очистки поверхностей, окружающей среды и ее параметров) молекулярное взаимодействие на контакте учитывается коэффициентом трения.
Чем меньше сдвиговое усилие сопротивления, тем меньше интенсивность изнашивания поверхностей трения. Поэтому введение смазки износостойкость узлов трения.
2.3.7. температурно-скоростной фактор
Влияние скорости скольжения на фрикционные свойства изучены недостаточно. Скорость скольжения определяет время существования единичной фрикционной связи, следовательно, скорость деформирования материалов. Поэтому на трение и износ материалов оказывает влияние вязкость фрикционного контакта. От скорости скольжения зависит мощность тепловыделений и температуры в контакте. Удельное тепловыделение в контакте q можно записать в виде:
q=f*pa*V
Нагрев поверхностных слоев трущихся тел приводит к изменению в них механических и фрикционных свойств и к структурным механическим изменениям. Поэтому следует рассматривать температурную зависимость износа как следствие температурных зависимостей тех свойств материала, от которых зависит износ (tу , σ0, f ,Е).
Модуль упругости Е сравнительно мало изменяется (уменьшается) с ростом температуры. Более существенно уменьшение параметра прочности σ0. Коэффициент трения в зависимости от
температуры может уменьшаться, возрастать или оставаться неизменным. Это объясняется различным характером изменения соотношения между молекулярной и механической составляющей f