| |||||
МЕНЮ
| ТриботехникаТриботехникасмотреть на рефераты похожие на "Триботехника" Введение Жизнь трибологов никогда не была легкой по нескольким причинам. Во- первых, хотя сами трибологии и считают свою науку важной областью знаний из- за сложности возникающих в ней проблем, но общество пока не разделяет этой уверенности. Поэтому оно не отдает должной дани трибологии в форме финансирования, внимания и наград. Большинство людей считает трибологические вопросы лишь хроническими проблемами, которые приходится решать от случая к случаю. Во-вторых, сами трибологии часто подрывают доверие к себе, используя не слишком научные методы и не применяя в трибологических исследованиях системного подхода. Они часто преувеличивают значение частных экспериментальных наблюдений до всеобъемлющей величины. В- третьих, хотя о трении и изнашивании известно очень многое, трибологии не используют эти знания на практике. И, наконец, трибология сложна, она требует знаний в области материаловедения, механики, термодинамики и многих других отраслей науки; при этом часто превышаются интеллектуальные возможности и воображение трибологов. Основные понятия 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. 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. 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. В России основы науки о трении и изнашивании были заложены в период
организации Российской академии наук. Великий ученый М. В. Ломоносов
сконструировал прибор для исследования сцеплений между частицами тел 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. 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. Первый обзор о развитии учения о трении и изнашивании в нашей стране был
выполнен в 1947 году профессором Ленинградского политехнического института В 1957 году в сборнике «Теоретические основы конструирования машин» М. 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. Б. И. Костецкий и его ученики в 1976 году в книге «Поверхностная прочность материалов при трении» обобщили работы по изучению процессов трения и поверхностного разрушения, а также по вопросам образования вторичных структур при трении в условиях граничной смазки. На основе приведенных литературных источников, а также анализа опубликованных трудов конференций, семинаров и др. можно подразделить вопросы развития триботехники на следующие части, которые содержат самостоятельные этапы: 1) учение о трении и изнашивании деталей машин; 2) конструктивные решения вопросов трения и изнашивания; 3) технологические методы повышения износостойкости деталей; 4) эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности машин. Инженерно-технические проблемы триботехники Наиболее актуальными инженерно-техническими проблемами в триботехнике на сегодняшний день являются следующие: . экономика и триботехника; . создание «безызносных» узлов трения машин; . разработка методов расчета деталей на износ; . защита деталей машин от водородного изнашивания; . расширение применения финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО) трущихся деталей; . совершенствование смазывания деталей сочленений; . исследование электрических, магнитных и вибрационных явлений при изнашивании; . подготовка инженерных кадров по триботехнике; . разработка новой теории трения и безызносности; . триботехника, интересы здоровья и защиты окружающей среды; . программа исследований водородного изнашивания и избирательного переноса; . построение и реализация банка данных по триботехнике и единство терминов и определений в триботехнике; . необычные условия работы машин и приборов; . компьютерная трибология. А также к проблемам триботехники можно отнести проблемы технического обновления различных отраслей машиностроения. Проблема защиты деталей машин от водородного изнашивания Важной задачей триботехники является разработка методов борьбы с водородным изнашиванием. Около 15 лет назад в Советском Союзе было экспериментально обнаружено неизвестное ранее явление концентрации в поверхностных слоях трущихся деталей водорода, выделяющегося из материалов пары трения и из окружающей среды. Это явление вызывает ускорение изнашивания. Водородное изнашивание характеризуется интенсивным выделением водорода в результате трибодеструкции водородсодержащих материалов, ускоряемым механохимическим действием. Кроме того, оно характеризуется диффузией водорода в деформируемый слой стали и особым видом разрушения, связанным с одновременным появлением большого числа «зародышей» трещин во всей зоне деформирования, и упомянутым накапливанием водорода. Водородное изнашивание вносит новые представления о механизме хрупкого разрушения. Защита от водородного изнашивания имеет особое значение для следующих отраслей: o авиатехники (узлы трения топливных насосов, а также тормозные колодки и барабаны колес выходят из строя в результате водородного изнашивания); o железнодорожного транспорта (водородному изнашиванию подвергаются рельсы и колеса вагонов); o автомобильного транспорта (водородное изнашивание резко снижает срок службы цилиндров и поршневых колес двигателей, тормозных накладок, тормозных барабанов и дисков сцепления, а также лопаток бензиновых насосов и других деталей агрегатов автомобилей); o морского флота (водородному изнашиванию подвергаются узлы трения, смазываемые водой); o деревообрабатывающей промышленности (водородное изнашивание деревообрабатывающего инструмента и рабочих органов машин сдерживает рост производительности труда в отрасли);[1] o техники Севера (одной из причин быстрого изнашивания машин, работающих на Севере, является охрупчивающее действие водорода, который при низких температурах не рассасывается в поверхностных слоях, а концентрируется между зоной трения и объемом материала трущейся детали вследствие значительного перепада температур); o химического машиностроения (узлы трения машин и оборудования химической промышленности изнашиваются, главным образом, в результате действия водорода); o техники будущего (в новых машинах расширяется применение титана и его сплавов; при трении эти материалы, обладая низкими антифрикционными свойствами, весьма сильно поглощают водород и подвергаются водородному изнашиванию). При ведущейся в России и США широкой работе по созданию двигателей для автомобилей и самолетов на водородном топливе исследователи должны заранее принять меры защиты деталей от водородного изнашивания. Проблема водородного изнашивания имеет комплексный межотраслевой характер, а поэтому требует привлечения к ее решению ученых различных специальностей (металловедов, физиков, химиков, специалистов по триботехнике), и должна выполняться по единому плану. Проблема создания «безызносных» узлов трения машин До последнего времени генеральным направлением по борьбе с изнашиванием в машиностроении было повышение твердости трущихся поверхностей детали. В промышленности разработано большое количество методов повышения твердости деталей (хромирование, азотирование, цементирование и т. д.). Многолетний опыт свидетельствует, что это направление позволило в большей степени повысить надежность трущихся деталей машин. Однако постоянное стремление к уменьшению массы машин и повышению интенсификации рабочих процессов привело к увеличению давлений в узлах машин и скоростей скольжения и ухудшило условия смазывания. Кроме того, требования к повышению КПД механизмов, а также применение специальных смазочных материалов и жидкостей привело к тому, что традиционные методы увеличения износостойкости деталей повышением их твердости во многих случаях перестали себя оправдывать. В процессе поиска средств увеличения износостойкости деталей машин в нашей стране открыт избирательный перенос при трении. Избирательный перенос (ИП) – это комплекс физико-химических явлений на
контакте поверхностей при трении, который позволяет преодолеть
ограниченность ресурса трущихся сочленений машин и снизить потери на
трение. ИП есть особый вид трения, который обусловлен самопроизвольным
образованием в зоне контакта неокисляющейся тонкой металлической пленки с
низким сопротивлением сдвигу и неспособной наклепываться. На пленке
образуется в свою очередь полимерная пленка, которая создает дополнительный
антифрикционный слой. ИП, его системы снижения износа и трения (системы Но в то же время ИП имеет в своей основе полезные физико-химические явления и группы явлений (систем). Они подавляют изнашивание, снижают сопротивление сдвигу и обладают свойством самоорганизации, а иногда и способностью к обратной связи с возбуждающей причиной. Их основная ценность состоит в том, что они работают дифференцированно против факторов, ведущих к разрушению поверхности. Почти каждая из систем имеет глубокое содержание; например, система защиты от водородного изнашивания представляет собой целое трибологическое направление. Традиционной системой снижения износа и трения (СИТ) является самопроизвольное образование слоя смазочного материала при трении с граничной смазкой в результате адсорбции молекул смазочного материала на поверхности. А в ИП имеется максимальное число систем СИТ, и эффект здесь наиболее полный и существенный. Весьма полезным свойством ИП является также свойство работать в средах, где трение при граничной смазке не может эффективно выполнять свои функции. ИП проявляет способность перестройки защитных систем, которые варьируются в зависимости от свойств среды, являющейся исходным материалом для образования системы снижения износа и трения. Исследование механизма ИП, его закономерностей и областей рационального применения привело к некоторому изменению установившихся ранее взглядов на ряд вопросов триботехники: структуру и свойства тонких поверхностных слоев трущихся деталей машин, механизм изнашивания и смазочного действия, пути создания смазочных материалов и присадок к ним, оптимальную структуру и свойства износостойких и антифрикционных материалов и приработочных покрытий и т. д. ИП применен или апробирован в машинах: самолетах, автомобилях, станках, паровых машинах, дизелях тепловозов, прессовом оборудовании, редукторах, оборудовании химической промышленности, механизмах морских судов, магистральных нефтепроводах, электробурах, холодильниках, гидронасосах, нефтепромысловом оборудовании. ИП применяется также в приборах и может быть использован для повышения стойкости режущего инструмента при сверлении, фрезеровании, протягивании, дорновании и резьбонарезании. ИП позволяет: 1) при изготовлении машин экономить металл (15-20%) за
счет большей грузоподъемности (в 1,5-2 раза) пар трения; 2) увеличить срок
работы машин (в 2 раза), сократить период приработки двигателей (в 3 раза)
и редукторов (до 10 раз), соответственно сократить расход электроэнергии; Необходимо отметить, что сейчас в триботехнике ясно проступают черты новой концепции трения, основанной на глубокой теоретической проработке раздела физики – термодинамики образования самоорганизующихся структур при необратимых процессах. Разработка этой теории, а также дальнейшее развитие работ по созданию практически неизнашиваемых узлов трения машин, оборудования и приборов с использованием ИП – одни из важнейших проблем современной триботехники. Программа исследований водородного изнашивания и избирательного переноса Избирательный перенос при трении и водородное изнашивание металлов – это
два совершенно противоположных явления, и их физические механизмы сложны. Исходя из известных представлений о водородном изнашивании, выполненных научно-исследовательских работ и потребностей производства, необходимо проводить работы в следующих направлениях: o разработки приборов и методов исследования водородного изнашивания деталей машин; o изучение процессов наводороживания металлов при трении с фрикционными пластмассами для оценки количественных характеристик перераспределения водорода в поверхностных слоях, изучение свойств наводороженного металла при трении, влияние режимов трения на наводороживание с широким использованием новейших методов исследования; o исследование наводороживания наиболее изнашиваемых деталей машин и оборудования в процессе эксплуатации и оценка вклада в снижение их износостойкости как биографического, так и образуемого при трении водорода с целью разработки требований к качеству конструкционных материалов, смазочным материалам и специальным жидкостям, применяемым в узлах трения; o исследование влияния электрического и магнитного полей на процессы наводороживания при трении с целью определения количественных характеристик процессов и разработки новых путей борьбы с водородным изнашиванием; o изучение процессов наводороживания поверхностей трения при различных видах обработки поверхностей трения деталей (механические, термические и химико-термические); o исследования подавления водородного изнашивания пары трения металл- древесина с целью повышения стойкости режущего инструмента при обработке древесных изделий; o разработка методов подавления водородного изнашивания в узлах трения, смазываемых водой при высоких давлениях и скоростях скольжения; o разработка методов подавления водородного изнашивания узлов трения с титановыми сплавами с целью повышения их антифрикционных характеристик и расширения применения в узлах трения; o изучение общих закономерностей водородного изнашивания и выявления областей его проявления, а также создания научных основ борьбы с ним; o изучение действия водорода при абразивном изнашивании в условиях действия коррозионно-активных сред и повышенной влажности, фреттинг- коррозии, контактной усталости, коррозионно-механического изнашивания, кавитации и эрозии; o разработка методов подавления водородного изнашивания деталей авиатехники, нефтехимического оборудования, железнодорожного транспорта (рельсов, коле, деталей двигателей тепловозов, в частности цилиндров и поршневых колес), инструмента по обработке меховых изделий, деталей сельскохозяйственных машин и других отраслей техники. К первоочередным задачам по изучению ИП при трении следует отнести: o создание комплекса приборов и установок для изучения ИП; o исследование работоспособности шариковых и роликовых подшипников, а также зубчатых передач в условиях ИП; o создание новых эффективных металлоплакирующих присадок к смазочным материалам, обеспечивающих режим ИП в двигателях внутреннего сгорания как для приработки, так и для установившегося режима работы;[3] o исследование конструктивных особенностей смазочных систем при работе на металлоплакирующих смазочных материалах, определение их эксплуатационных характеристик и оценка эффективности их применения; o исследование возможности применения ИП при штамповке, дорновании, протяжке, определение оптимального состава смазочно-охлаждающих жидкостей и их эффективности; o исследования трения без смазочного материала в режиме ИП в парах металл-металл, металлополимер-металл; o разработка новых масел и смазок, обеспечивающих металлоплакирование в зоне контакта трущихся деталей, создание опытного производства таких материалов и внедрение их на промышленных предприятиях. Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|