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.