89

Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский Политехнический Институт)

Кафедра строительных, дорожных и коммунальных

машин и оборудования

Конспект лекций

по курсу:

«ТРИБОНИКА»

для специальностей 19060365, 19020565, 19010062

г.Новочеркасск 2010г.

1. Введение в трибонику

1.1. Общие сведения

Трибоника - наука о трении, смазке и изнашивании машин. Рост эффективности производства невозможен без повышения долговечности техники и снижения затрат на ее эксплуатацию и ремонт.

Перед трибоникой стоят сложные задачи:

• в 2-3 раза повысить сроки службы сельскохозяйственной техники, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, автомобилей, металлообрабатывающего оборудования и других машин массового применения;

• снизить затраты на ремонт машин и их техническое обслуживание, для чего уменьшить регулировочные работы, в несколько раз сократить объем смазочных работ, исключить дорогостоящие финишные операции при изготовлении трущихся деталей, снизить расход смазочных материалов;

• снизить силы трения в машинах, повысить их КПД, сократить время приработки машин;

• создать новые конструкции узлов трения с использованием современных антифрикционных и износостойких материалов, способных нести нагрузки в 1,5 - 2 раза большие, чем прежние;

• разработать новые смазочные материалы для работы при высоких температурах, с лучшей смазывающей способностью, обеспечивающие большую стойкость материалов к задирам при трении.

Достижения в трибонике должны обеспечивать снижение затрат труда на техническое обслуживание и текущий ремонт машин, снижение стоимости капитальных ремонтов, уменьшение расхода запасных частей, экономию горючего и смазочных материалов, снижение металлоемкости конструкции узлов трения и повышение производительности машины. В целом трибоника должна способствовать решению узловых проблем экономики.

Износ является главной причиной снятия машин и оборудования с эксплуатации для производства ремонта, а потери от этого могут быть сокращены рациональным применением способов, основанных на трибонике. Управление процессом изнашивания является центральным звеном таких проблем, как экономия энергии, сокращение расхода материалов, а также надежность и безопасность механических систем.

При проектировании и эксплуатации машин не всегда используются наиболее эффективные средства снижения износа, учитывающие конкретные условия работы. По этой причине Россия и другие технически развитые страны несут огромные материальные затраты, связанные с ремонтом машин. Вынужденные простои машин при ремонте подвижных сопряжении приводят к большим потерям. Во многих отраслях промышленности каждый пятый рабочий – ремонтник. Нуждами ремонта занят большой парк металлообрабатывающих станков. Попытки применить традиционные методы науки о прочности твердых тел к задачам трения и износа оказались неэффективными.

При трении происходят коренные изменения приповерхностного объема материала соприкасающихся подвижных сопряжений. Эти изменения и определяют процесс износа и величину самой силы трения. При неблагоприятных условиях внешнее трение переходит во внутреннее, возникает задир поверхностей трения, который может привести к заеданию, т.е. выходу машины из строя. В ряде случаев силы трения являются полезными /торможение, фрикционные передачи и др./.

Трение формально определяется как сопротивление, возникающее при относительном перемещении поверхностей. Однако оно представляет собой сложный физический процесс, природа которого может принципиально меняться в зависимости от внешних условий: механических параметров, чистоты обработки и материалов поверхностей, а также от активности смазывающей среды. При небольших удельных нагрузках, значительных скоростях и высокой чистоте обработки поверхностей относительный сдвиг между поверхностями происходит в масляном слое, и несущая способность трущихся пар, а также трение зависят от вязкости смазки. В этом случае грузоподъемность трущихся, пар может быть рассчитана по законам гидродинамики.

При высоких удельных нагрузках и прочих условиях, которые исключают возможность осуществления гидродинамического режима трения, происходит непосредственное касание вершин неровностей, сопровождающееся их пластической деформацией, значительным тепловыделением и образованием ювенильных поверхностей. Наличие свободных ненасыщенных связей в кристаллической решетке, обнаженных металлических поверхностей приводит к их схватыванию и в зависимости от масштаба процесса схватывания может вызвать заедание поверхностей, сопровождающееся значительным их разрушением. При режиме трения, близком к заеданию, целесообразно /а часто и необходимо/ применение поверхностно – активных и химически активных присадок к маслам, образующих ориентированные молекулярные пленки, которые экранируют поверхности или при высоких контактных температурах трения образуют химические соединения с поверхностью металла. Эти соединения имеют пониженное сопротивление сдвигу; они способствуют разрыву фрикционных связей на микроконтактах, возникающих при адгезии ювенильных поверхностей, и, таким образом, препятствуют разрушению поверхностного слоя в глубину. [1]

Присадки, улучшающие условия трения, могут эффективно снижать износ и предотвращать заедание поверхностей; они, в то же время, должны быть минимально коррозионно – агрессивными и не ухудшать физико – химические свойства масла.