ОСНОВНЫЕ ТЕРМЕНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Трибология - наука о трении, износе, смазке и взаимодействии контактирующих по­верхностей при их взаимном перемещении. Название этой научной дисциплины образовано от греческих слов «трибос» - трение и «логос» - наука. Она охватывает теоретические и экс­периментальные исследования физических (механических электрических, магнитных, тепловых), химических, биологических и других явлений связанных с трением, изнашиванием и смазкой. Как наука трибология имеет характерные научно-технические разделы: теорию контактирования трения и изнашивания, включая трибофизику, трибохимию. триботехническое материаловедение, а также триботехнику, трибоинформатику и др.

Триботехника - прикладной раздел трибологии, который охватывает конечную стадию процесса создания трибосопряжений (узлов, деталей и элементов пар трения) с учетом достижений трибоанализа, трибоматериамоведения и триботехнологии.

Принципы триботехники находят отражение в методах расчета и конструирования, из­готовления, испытаний, смазки, эксплуатации, диагностирования и ремонта узлов трения и изнашивающихся тел.

Трибосистема - сложная многокомпонентная система, образуемая при взаимодействии трущихся тел, промежуточной и окружающей сред, участвующих в процессах трений изна­шивание теплообразования и других процессах, определяющих свойства. связи, параметры и характеристики - трения и изнашивания, в которой происходит преобразование энергии ме­ханического движения в менее упорядоченные виды (теплоту, звук и колебания ) и ее диссипация - передача преобразованной энергии во внешнюю среду.

Трибоанализ - раздел трибологии, охватывающий проблемы накопления и системати­зации научной информации о фундаментальных исследованиях основанных трибологических процессов с целью прогнозирования результатов контактного взаимодействия твердых тел при трении, изнашивании и смазке в заданных условиях.

Трибометрия - раздел трибологии, изучающий методы проведения испытаний на тре­ние, изнашивание при сухом трении и смазке, метрологические требования к этим испыта­ниями оборудованию и приборам, таким как адгезиометры, твердометры, профилографы, ма­шины трены для модельных испытаний, испытательные стенды и типовые системы для на­турных триботехнических испытаний, датчики, усилители, реагирующие приборы, а так­же методы оттенки погрешности экспериментов и испытаний.

К трибометрии относятся оценка и анализ условий равновесия контактных напряжений в тех или иных точках контакта, формирование сил диссипативного характера, рассмотрение проявления знаков сохранения энергии, импульса и переноса вещества и др.

Трибодиагностика - совокупность методов и средств контроля управления состоянием деталей и узлов трения в целом. Наиболее часто применяют следующие методы: акустоэмиссионные (акустоэлектрические), радиоактивные, электрофизические (по интенсивности и амплитудно-частотному спектру трибо ЭДС, магнитной индукции и др.), температур­ные, вибоаккустические, феррографические и др.

Трибомгниторинг - раздел трибологии, включающий прибометрию и трибо-диагностику не охватывает методы и средства измерения основанных параметров фрикционного взаимодействия: сил (момента) трения, износа, температуры шероховатости, волнисто­сти, контурной и фактической площади касания, контактной деформации и сближения, элек­трической проводимости и др., а также все виды экспериментальных модельных, натурных, эксплуатационных) исследований и испытаний в триботехнике, включая компьютерные ме­тоды регистрации, обработки и прогнозирования исследуемых параметров.

Тепловая динамика трения и изнашивания - теоретический и эксперементальный анализ выходных и рабочих характеристик, трибосопряжений, работающих в нестандартных режимах трения (по скорости скольжения, нагрузке и температуре на дискретной по­верхности режима трения).позволяющий связать динамику тепловых процессов с непрерывно изме­няющимися фрикционно-износными характеристиками материалов пары трения.

Триботехническое материаловедение - раздел трибологии, изучающий поведение ма­териалов при трении, изнашивании и смазке (изменение структурно-фазовых особенностей поверхностностных слоев металлов, сплавов, композитов, полимеров и других материалов под воздействием силы трения, изнашивания, температуры трения окружающей и смазочной сред и друих производных от них факторов). Здесь рассматриваются принципы создания триботехнических материалов, обеспечивающих высокую надежность и эксплуатации, оце­нивается специфическая взаимосвязь между физико-химическими закономерностями трения и триботехническими свойствами материалов.

Интенсивность разрушения поверхностных слоев материалов при трении (износ), как правило, мало зависит от исходных прочностных свойств материалов и их износостойкости. Исходные свойства материалов рекомендуется подбирать таким образом, чтобы в результате контактной деформации, тепловыделения и физико-химического воздействия с материа­лом контртела и окружающей средой создавался и воспроизводился на поверхности трения рабочий слой оптимальными трибодехническими свойствами.

Антифрикционные материалы - материалы, используемые в узлах трения: подшипни­ках скольжения, направляющих, радиальных и торцовых уплотнениях и др. Принято считать, что коэффицэнт трения антифрикционных материалов при наличии смазки составляет 0,001.. .0,05, а без нее - 0.004.. .0,3. Условия применения антифрикционных материалов зави­сят от их состава и в первую очередь, обусловлены физическими сюитами входящих в них базовых материалов (матрицы материала или связующего) и специфических анти­фрикционных напылителей. Для этих целей используют металлические порошковые, по­ристые с последующей пропиткой, твердосплавные, полимерные, древесные, графитовые и другие базовые материалы со сложными решотками, легкоплавкие или пластичные материалы, некоторые полимеры,например, фторопласты, графиты, пасульфид молибдена и вольфрама и ряд других. Антифрикционные материалы применяют в виде объемных элементов и тонких покрытий.

При выборе материалов контртела для каждого антифрикционного материала следует учитывать условия их совместимости.

Совместимость - способность двух или нескольких материалов выполнять совместно заданные функции в узлах трения. При этом не должны ухудшаться их эксплуотационные свойства (по коэффициенту трения и износу) и эффективность работы деталей, узла или приборосопряджения в целом в процессе эксплуотации и при хранении. Совместимость компонентов необходимо учиты­вать при проектированом подборе конструкционных и смазочных материалов

Совместимость антифрикционных и фрикционных материалов проявился в способно­сти работать без смазывания, и она оценивается по предельно допустимым нагрузкам, ско­ростям и температуре в зоне трения, превышение которых приводит к сказыванию, большому износу и нестабильному коэффициенту трения.

Совместимость смазочных материалов - это способность двух или нескольких смазочных материалов смешивается без ухудшения их служебных характеристик или использований в узлах трения и при хранении. ,

Фрикционные материалы - материалы, предназначенные или используемые для рабо­ты в узлах трения, передающих или рассеивающих кинетическую энергию движущих масс (в тормозах, муфтах переплетениях, демпферах, вариаторах и др.).

Эффективности работы таких материалов в значительней степени определяются величи­ной и стабильностью коэффициента трения, а также их износостойкостью. Фрикционные материалы применяются при сухом трении, так и при трении со смазкой.

Свойства фрикционных материалов во многом обусловлены их составом и в первую оче­редь, физическими свойствами базовых материалов и наполнителей. Наиболее широкое применение имеют фрикционные полимерные материалы (пластмассы) на каучуковом, смо­ляном и комбинированном каучуко-смоляном связующем или порошковые материалы на же­лезной, медной и никелевой основах. В качестве контртела обычно используют фрикцион­ные серые и легированные чугуны, а также различные стали и сплавы. При выбoрe сочетания материалов в паре трения надо учитывать условия их совместимости.

Последнее десятилетие начали широко применяться в качестве фрикционных материа­лов углеродные фрикционные композиционные материалы. Особенно успешно они исполь­зуются в многодисковых колесных тормозах самолетов.

Триботехнология - это раздел трибологии, изучающий триботехнические эффекты формообразований деталей пары трения, обработки материалов разрушающими и деформирующими способами, возможности достижения требуемых свойств поверхности трения узлов и деталей за счет различных упрочняющих методов, нанесения специальных покрытий и т.п.

Внешнее трение - совокупность механических, тепловых, химических, электрических и др. процессов, проявляющихся при касательном перемещении двух тел в зонах соприкосно­вения их поверхности

Внутреннее трение - явление, создающее вязкое сопротивление относительному перемещению частиц в следе газов и жидкостей.

Изнашивание - процeсc отделения материала с поверхности твердого тела при трении, проявляющийся в постепенном менении размеров и (или)формы тела.

Износ - результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (значение износа может выражаться в единицах длины, массы и др.).

Скорость изнашивания - отношение величины износа к интервалу времени, в течение которого он возник. (Различают мгновенную - в определенный момент времени – и среднюю - за определенный момент времени скорость изнашивания.)

Интенсивность изнашивания - отношения значения износа к пути трения, на котором происходило изнашивание, или к объему выполненной работы. Единицы объема выполнен­ной работы выбираются в каждом конкретном случае. (Различают мгновенную и среднюю интенсивность изнашивания.)

Виды и характеристжи внешнего трения

По наличию относительного движения

Сила трения - сила сопротивления относительному перемещению одного тела по по­верхности другого под действием внешней сил.

Сила трения покоя возникает при контакте двух тел при микросмещении.

Сила трения движения возникает при кодировании двух тел, находящихся в относительном движении.

По характеру относительного движения

Трение скольжения возникает при относительном движении соприкасающихся тел.

Трение качения - трение движения, при котором относительное перемещение возника­ет за счет перекатывания.

Трение качения с проскальзыванием - трение качения при различии скоростей соприкасающихся перекатываемых тел.

Трение без смазочного материала (сухое трение) – трение двух тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала.

Трение со смазочным материалом – трение двух тел при наличии на поверхностях тре­ния введенного смазочного материала.

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗНАШИВАНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ.

Абразивное изнашивание - механическое изнашивание материала в результате режу­щего, деформирующего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц.

Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание - изнашивание в результате воздей­ствия твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа.

Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание - изнашивание поверхности в ре­зультате воздействия потока жидкости или газа.

Усталостное изнашивание - изнашивание в результате усталостного разрушения при периодическом деформировании микрообъемов материала поверхностей трения.

Кавитационное изнашивание – изнашивание, при котором разрушение поверхностей вызывают кавитационные пузырьки, схлопывающиеся вблизи поверхности, что ведет к ме­стному высокому ударному действию, высокой локальной температуре и др.

Изнашивание при фреттинге; фреттинг - изнашивание соприкасающихся тел при колебательных микросмещениях контактирующих поверхностей.

Изнашивание при заедании - изнашивание в результате схватывания, глубинного вырыва­ния материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность.

Коррозионно-механическое изнашивание - изнашивание в результате механического воздействия при химическом и (или) электрохимичесом взаимодействии материала со средой.

Окислительное изнашивание – коррозионно-механическое изнашивание, при котором в способе разрушения поверхностей преобладает химическая реакция материала с кислородом.

Электроэрозионное изнашивание - изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ПРОЦЕССЫ ПРИ ТРЕНИИ И ИЗНАШИВАНИИ.

Скачкообразное движение - движение, возникающее вследствие релаксации коэффициента трения при увеличении скорости скольжения.

Считывание при трении - явление местного соединения выступов твердых тел вслед­ствие действия молекулярных сил.

Перенос материала - явление адгезионного или диффузионного внедрения при трении матерее одного тела в другое.

Заедание - процесс повреждения поверхностей трения окисление схватывания и пере­носа материала (заедание может завершаться прекращением относительного движения).

Задир - повреждение поверхности трения в виде широких и глубоких борозд в направ­лении скольжения.

Царапание - образование углублений на поверхности и направлении скольжения при воздействии выступов тела или твердых частиц.

Отслаивание - отделение с поверхности трения частиц материала в форме чешуек при пластической деформации поверхностей.

Выкрашивание - отделение частиц материала с поверхностей трения в результате кон­тактной усталости.

Проработка - процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся в уменьшении силы трения, температуры и интенсивности изнашивания.

СМАЗКА И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Смазка - процесс действия смазочного материала, в результате которого уменьшаются из­нос повреждения поверхности, температура и сила трения.

Смазывание - способ подведения смазочного материала на поверхности трения.

Смазочный материал - материал, обладающий вязкостью текучестью и другими свой­ствами заводимый в зазор между поверхностями трения для уменьшения износа, поврежде­ний поверхностей и силы трения.