1883

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

Воронежский государственный лесотехнический университет

имени Г.Ф. Морозова

ОСНОВЫ ТРИБОТЕХНИКИ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов

Воронеж 2016

2

УДК 674.05.004.67

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № ___ от ___________ г.)

Рецензент: заведующий каф. эксплуатации машинно-тракторного парка ФГБОУ ВО "Воронежский ГАУ им. императора Петра I"

д-р. техн. наук, профессор Пухов Е.В.

Попов Д.А.

Основы триботехники [эл. версия] : метод. указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транс- портно-технологических машин и комплексов / Д.А. Попов,; М-во обр. и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 20 с.

Методические указания содержат необходимые рекомендации к выпол-

нению самостоятельной работы при изучении дисциплины «Основы трибо-

техники» в объеме и содержании рабочей программы дисциплины. В работе

представлен перечень вопросов обязательных для самостоятельного изучения,

необходимые рекомендации, ссылки на литературу и контрольные вопросы для

самопроверки.

Методические указания предназначены для студентов по направлению

подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и

комплексов

УДК 674.05.004.67

Д.А. Попов

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный ле-

сотехнический университет», 2016

ВВЕДЕНИЕ

3

Триботехника – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном перемещении, 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. Название научной дисциплины трибология 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 научно-технические разделы: трибофизику, трибохимию, триботехническое материаловедение, трибомеханику, трибоинформатику и др.

«Основы триботехники» осваивается на 1 курсе, 2 семестра и относится к профессиональному циклу дисциплин, подготавливающая выпускника к фундаментальным основам профессиональной деятельности бакалавра по направлению «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

Изучение курса осуществляется согласно учебному плану и рабочей программе в объеме 72 ч. из которых 36 ч. – аудиторные занятия и 36 ч. – самостоятельная работа. Самостоятельная работа осуществляется студентов во внеучебное время и предполагает самостоятельное освоения ряда вопросов дисциплины, рассмотрение которых не предусмотрено на аудиторных занятиях.

Данные методические указания предназначены для методической поддержки студента при изучении вопросов дисциплины, отведенных для самостоятельного изучения. В методических указаниях приводятся темы, которые необходимо рассмотреть по каждому из разделов дисциплины, даются рекомендации о том, на что необходимо уделить особое внимание при изучении, какие выводы сделать. Для изучения каждого из вопросов в методичке приводится ссылка на литературу, в которой рассматривается данный вопрос. В целях самоконтроля, по итогам изучения каждого раздела, дается перечень контрольных вопросов, по которым студент может самостоятельно оценить степь и глубину проработки темы. Помимо рекомендуемой, целесообразно использовать дополнительную литературу, в частности, периодические издания и ресурсы информационно-коммуникационной сети Интернет.

4

Блок 1 Основные понятия. Вопросы развития и актуальности трибо-

технки в России и мире. Виды изнашивания. Теории трения и изнашивания.

При рассмотрении данного раздела дисциплины студент должен самостоятельно изучить следующие темы (трудоемкость – 16 ч.):

Тема 1.1 Состояние триботехники в России и мире, организация борьбы с трением в РФ и зарубежном (трудоемкость – 2 ч.)

1 В данном разделе необходимо ознакомиться с трудами ведущих Русских ученых, таких как: Б.И. Крагельский, Костецкий Б.И., Б.В. Дерягин, М.В. Ло-

моносов, которые внесли свой в клад в развитие триботехники в России.

Сформулируйте вывод о том, какие весомые достижения сделаны трибологами в

20 веке. [1 (С. 25-33)]. При рассмотрении данного вопроса уделите внимание основным направлениям борьбы с износом в современной России и за рубежом.

2 Изучить основные этапы развития триботехники за рубежом. С 1925 г.

проявляются основные тенденции характеризующие период активного развития триботехники как науки. Обоснуйте, почему именно эти особенности были ха-

рактерны для данного периода времени. Выделите четыре основных периода характерных для времени. На основании изученного материла [1(С.10-13), 3]

сделайте выводы.

3 В России еще нет межотраслевого научного учреждения, которое отве-

чало бы за развитие работ по триботехнике целом. Но имеется межведомст-

венный научный совет по трибологии – СНТО. В некоторых ВУЗах, таких как МГТУ им. Н.Э. Баумана, Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина и так далее ведутся работы в области триботехники.

[1(C.33-34), 2].

Контрольные вопросы

1 Кто из Российских учѐных 20 века открыл двойственную природу трения? 2 Какие особенности характерны для эпохи трибологии (с 1925наст. время)? 3 Какую работу проводит комитет по проблемам трения и износа в СНТО?

5

4Кто сформулировала молекулярно-механическую теорию трения?

5Как зовут основных зарубежных ученных?

6Что такое «Трение»?

7Кто осуществляет координацию деятельности национальных инженерных трибологических обществ в международном масштабе?

Тема 1.2 Основные термины (трудоемкость – 2 ч.)

1 Изучить основные понятии и термины приводимые в этом разделе. [1 (С.

13-18), 2]

2 Выписать из темы основные понятия, отражающие основы триботех-

ники. [1 (С. 13-18) , 2]

3 Ознакомиться с ГОСТ 27674-88 Виды износа, основные понятия и опре-

деления и с ГОСТ 15.601-98, что предусматривают эти ГОСТы. [1 (С. 13-18) 3].

Контрольные вопросы

1Дать определения «Трибология» и «Триботехника»

2Что изучает Трибохимия, Трибофизика и Трибомеханика?

3Какие виды ремонтно-обслуживающих работ предусматривает ГОСТ

15.601-98?

4 Дайте определение понятия «задир» и приведите пример?

5 Дайте определение понятия «царапина» и приведите пример?

6 Дайте определение понятия «заедание» и приведите пример?

7 Дайте определение понятия «заедание» и приведите пример?

Тема 1.3 Шероховатость поверхности, показатели ее качества (тру-

доемкость – 2 ч.)

1 В данной разделе необходимо ознакомиться с понятием «шерохова-

тость» поверхности. Так же изучить, по каким критериям оценивается шерохо-

6

ватость. ГОСТ 2789-73 предусматривает шесть параметров, характеризующих шероховатость поверхности. Необходимо обратить внимание на свойство по-

верхности, определяемое не только высотными характеристиками неровности.

Рассмотреть приводимые в этой теме рисунки и формулы. [1 (C. 38-46), 2]

2 Изучить основные режущие кромки. Разобраться в профильной кривой и кривой несущей поверхности. Так же акцентировать внимание на показателях ее качества. Обратить внимание на кривые несущей поверхности при различной обработки. Сделайте вывод о том, как скорость резания влияет на стружкооб-

разование, ломкость и качество обрабатываемой поверхности. [1 (C. 38-46), 2]

Контрольные вопросы

1Дайте определение понятия «Шероховатость поверхности»

2Выпишите и изучите формулы приводимые в этой теме

3Профилограммы обрабатываемой поверхности, как правило, имеют пилооб-

разную форму. Почему?

4 Что происходит с поверхностью при механической обработке?

5 Какие факторы влияют на образование поперечной шероховатости?

6 Какие шесть параметров, характеризуют шероховатость поверхности? 7 Сколько отклонений имеет действительная поверхность? Назовите их.

Тема 1.4 Остаточные напряжения, физико-химические свойства,

пленки на металлических поверхностях (трудоемкость – 2 ч.)

1 В данной теме необходимо ознакомиться с понятием «остаточные напряжения». Изучить: при каких обстоятельствах возникают остаточные напряжения и какими факторами обусловлено их появление. Акцентируйте внимание на трех слоях поверхности детали в процессе обработки. Дайте заключение о характере остаточных напряжений в поверхностном слое, воз-

никающих при токарной обработке металлических деталей. [1(C.46-49), 2]

7

2 Необходимо изучить понятия «Адсорция и хемсорбция». В чем сущ-

ность, отличия между этими понятиями. В этой разделе необходимо усвоить: в

чем заключается эффект Ребиндера. А так же ознакомиться с различными схе-

мами, приводимыми в этом разделе. [1 (C. 52-58),2]

3 В этой теме рассматривается последовательное образование оксидной пленки, скорость ее роста и разрушения. При окислении могут образоваться три разновидности оксида железа. [1 (C.58-59), 2]

Контрольные вопросы

1 Что называют «Остаточным напряжением»?

2 Средняя температура поверхностного слоя стали при шлифовании составляет?

3 Назовите формулу Ребиндера

4 Какую толщину имеют оксидные пленки металлов (Fe, Al) под влиянием ат-

мосферного кислорода?

5 Назовите эмпирические формулы оксидов железа и их названия? 6 Какую толщину загрязнения имеет железо, сталь и алюминий?

7 Как снижают остаточные напряжения при производстве?

8 Как снижаются внутренние напряжения в структуре металла в процессе экс-

плуатации?

Тема 1.5 Стадии изнашивания пар трения, виды изнашивания (трудоем-

кость – 4 ч.)

1 В данной теме необходимо ознакомиться со стадиями изнашивания пар трения по классической кривой износа. Сделать вывод по трем стадиям изна-

шивания. Как показал П.Е. Дьяченко, по истечении определенного времени при неизменных условиях работы создается стабильная шероховатость поверхности трения. Сделаете вывод по работе Дьяченко «о формировании оптимальной шероховатости. [1(C. 94-96)]

8

2 Проанализируйте общие сведения о видах изнашивания рабочих по-

верхностей. Изучите основные виды изнашивания, их виды и области проявле-

ния. При рассмотрении данного материала акцентируйте свое внимание на Во-

дородном изнашивании и изнашивании при фреттиг-коррозии [1(C. 99-151), 4] в

чем их сущность и взаимосвязь.

Контрольные вопросы

1 Сколько стадий изнашиваний существует согласно классической кривой из-

носа? Назовите их.

2 Охарактеризуйте стадии изнашивания?

3 Какие основные методы борьбы с абразивным изнашиванием?

4 Какими процессами обусловлено водородным изнашивание?

5 Назовите основной вид изнашивания?

6 Какое влияние имеют мелкие абразивные частицы на износ?

7 Какому виду изнашивания подвержены чугунные и стальные поршневые кольца авиационных двигателей?

Тема 1.6 Усталость материала и износ деталей. Правила сочетания пар трения (трудоемкость – 2 ч.)

1 Необходимо уяснить, как и почему происходит усталостное разрушение антифрикционного слоя в подшипниках. Так же необходимо проанализировать сопротивление усталости антифрикционного слоя и от чего он зависит. Разо-

брать влияние роста рабочей температуры подшипника на сопротивление ус-

талости. [1 (C. 152-154), 2];

2 Особенно обратить внимание на то, что при уменьшении шероховатости и упрочнении поверхности в процессе приработки вероятней всего происходит повышение сопротивления усталости деталей. Студенту необходимо внима-

тельно изучить такие пункты как: Влияние эффекта Ребиндера, влияние фрет-

тинг-коррозии и расплавление подшипников. [1 (C. 165-167), 2];

9

3 В чем сущность подбора наиболее подходящих материалов для сколь-

жения. Так же в этой теме приведены сформулированные правила подбора ма-

териалов. Студент должен по изученному материалу сделать вывод. [1 (C.209-211), 2]

Контрольные вопросы

1 Как образуются усталостные трещины?

2 От чего зависит сопротивление усталости антифрикционного слоя?

3 Что может стать причиной перекосов цапф относительно подшипников и концентрации нагрузки у краев?

4 При каком сочетании пары трения хорошо противостоят заеданию и характе-

ризуются высокой надежностью?

5 При каком сочетании пары трения при не значительных нагрузках в парах образуются очаги схватывания?

6 В каком случаи можно сделать подбор наиболее подходящих материалов для пар трения скольжения?

7 Что такое ФАБО?

Блок 2 «Методы повышения долговечности сопряжений» При рассмотрении данного блока дисциплины студент должен са-

мостоятельно изучить следующие темы (трудоемкость – 20 ч.):

Тема 2.1 Классификация сопряжений по условиям их изнашивания (тру-

доемкость – 2 ч.)

1 В данной теме студенту необходимо рассмотреть и изучить типы со-

пряжения, которые приведены в рисунке 8.3. Разберите примеры различных сопряжений, приведенные в таблице 8.1. [1 (C. 218-220), 2]

2 Ознакомьтесь с пятью группами сопряжения, которые зависят от по-

стоянства условий трения и износа точек сопряженных поверхностей. Так же все

10

пары трения можно подразделить на две категории А и В. Из ходя из изученного материала студент должен сделать вывод. [1 (C. 218-220), 2].

Контрольные вопросы

1 Чем отличается 1 тип сопряжений от 2 типа? 2 Как расположенный точки у 1 группы?

3 Какие сопряжения относятся ко 2 группе?

4 Какие отличия у 3 и 4 группы?

5 Какие детали относятся к 5 группе?

6 Какие отличия между категориями А и В?

Тема 2.2 Конструкционные материалы для узлов трения (трудоемкость – 2 ч.)

1 Необходимо изучить выбор конструкционных материалов деталей узлов трения и основные задачи трибоматериаловедения. Также обратите внимание на то, что материалы узлов трения создаются из доступных, не дефицитных ком-

понентов. Необходимо уяснить, что при выборе материалов узлов трения должна учитываться их совместимость. [5,2]

2 Ознакомиться с процессом приработки и критериями оценки его окон-

чанием. Обратить внимание на то, что в настоящие время применяют прямые и косвенные методы оценки совместимости материалов узлов трения. По данному пункту студент должен сделать вывод. [5,2].

Контрольные вопросы

1 Назовите основные задачи трибоматериаловедения?

2 На какие две группы делятся материалы узлов трения? Назовите и охаракте-

ризуйте их?

3 Какие особенности должны учитываться при выборе материалов узлов трения? 4 Назовите основные сходства прямых и косвенных методов?

5 Какие испытания проводятся при прямых методах?

11