- •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
3.2. Смазочные устройства
Методы смазывания можно классифицировать по нижеприведенным признакам. Выбор метода смазывания, определяемый совокупностью требований к узлу, непосредственно определяет выбор смазочного устройства
Признак классификации |
Метод смазывания |
Периодичность смазывания |
Непрерывное Периодическое |
Повторность использования |
Циркуляционное Ресурсное |
Способ подачи к поверхности трения |
Под давлением Погружением Кольцом Капельное Масляным туманом Набивкой Фитильное Ротапринтное Твердым покрытием |
С конструкциями смазочных устройств для ПСМ, которые представляют собой различные по устройству пресс-масленки и клапаны (сапуны), можно ознакомиться в справочной литературе.
Конструкции смазочных устройств для ЖСМ разрабатывают при создании узла или машины в каждом конкретном случае. В зависимости от условий работы машины выбирают метод смазывания, место подвода СМ, его циркуляции и очистки.
3.3. Уплотнительные устройства
Для предотвращения вытекания СМ из машины применяют уплотнительные устройства.
Для неподвижных соединений их герметизация выполняется с помощью резиновых уплотнений (прокладки, кольца), при повышенных температурах и давлениях с помощью специальных уплотнений, выполненных из различных материалов (полимеры, металлы и т.п.)
Наряду с резиновыми уплотнениями сейчас широко используют комбинированные уплотнения, например, резинопластмассовые.
Для уплотнения вращающихся валов при больших скоростях скольжения, высоких (низких) температурах, давлениях и специальных условиях нагружения применяют сложные уплотнительные устройства контактного и безконтактного типа, например, динамические уплотнения и др.
Лекция 5 4. Основы расчета узлов трения
По мере развития техники и связанным с ним ужесточением условий эксплуатации, появлением новых материалов и методов упрочнения рабочих поверхностей, требований снижения энерго- и материалоемкости в инженерную практику вводились новые методы расчета деталей машин. На I-ом этапе расчеты
машин и их элементов были связаны с кинематическим анализом взаимоперемещающихся элементов, на II-ом этапе появились расчеты на прочность, жесткость и т.п., на III-м этапе - триботехнические расчеты: на изоносостойкость, заедание и т.п.
Объектами триботехнических расчетов являются любые трибологические системы, т.е. системы, в которых имеют место трение, изнашивание и смазка. К таким техническим системам, являющимися элементами машин, относятся:
Узлы трения, т.е. такие сборочные единицы, в которых при функцировании машинтрибологические процессы реализуются между элементами данной машины, образующими такназываемые пары трения (передачи, опоры, уплотнения, муфты, фрикционные устройства, соединения).
Системы, образованные элементами машин и внешними по отношению к ним твердыми телами,жидкими и газовыми средами (режущий инструмент - обрабатываемая деталь, плуг - почва,трубопровод - перекачиваемая жидкость).
При проведении триботехнических расчетов решающим является следующее: какие именно виды трения, изнашивания и смазки имеют место в рассматриваемых объектах, т.к. это определяет выбор метода расчета. Например, в расчет подшипника качения с эластогидролинамической смазкой и усталостным видом изнашивания.
В основу триботехнических расчетов положен принцип оценки работоспособности по предельным состояниям объекта, к которым относятся:
достижение предельного износа;
выход значения коэффициента трения за допустимые пределы;
толщина смазочного слоя ниже предельно допустимой;
температура выше предельно допустимой;
возникновение недопустимого локального повреждения рабочихповерхностей;
заедание.
Предельный износ определяется:
истиранием покрытия или упрочненного слоя;
увеличением зазора в сопряжении, приводящим к недопустимой вибрации,шуму или потере прочности;
уменьшением сечения детали, приводящим к потере прочности;
недопустимым ослаблением посадок с натягом.
Предельное значение коэффициента трения определяется:
а) наибольшее:
недопустимыми потерями энергии (снижением КПД);
недопустимым нагревом в паре трения;
б) наименьшее:
снижением тормозного или передаваемого момента;
снижением сцепления в парах колесо-рельс, колесо-дорога.
Предельная толщина смазочного слоя определяется:
переходом от одного вида смазки к другому;
повышением износа абразивными частицами, приходящими через нормальнофункционирующие фильтры.
Предельная температура определяется:
разрушением граничных смазочных слоев;
разупрочнением поверхности детали, приводящему к повышенному износу;
изменением вида изнашивания.
Недопустимые локальные поверхностей определяется:
- долей номинальной площади поверхностей трения м локальнымиповреждениями;
- локальным повреждением покрытия или упрочненного слоя.
Заедание определяется:
развитием задира;
прекращением относительного движения деталей;
недопустимым переносом материала;
недопустимым изменением микрогеометрии.
В зависимости от вида предельного состояния, приводящего к отказу узла трения, могут приводиться следующие виды триботехнических расчетов:
расчет на износ;
расчет коэффициента трения;
расчет толщины смазочного слоя;
расчет температуры;
расчет на контактную прочность;
расчет на заедание.
Полученные при расчетах характеристики сравниваются с допустимыми, назначенными с учетом коэффициентов запасов. При этом характеристики могут быть как абсолютными (износ, коэффициент трения), так и относительными (относительная износостойкость), определяемыми по отношению к узлам с неизвестными характеристиками.
Помимо перечисленных проводятся расчеты площадей и давлений в контакте поверхностей, что необходимо для выполнения п.п. 1,2,3,4,6.