1.2 Основные понятия и термины

Слова, превращаясь в термины,

приобретают новый смысл.

Л. Н. Гумилев

Стандартная терминология установлена ГОСТом 27674-88 и обязатель-на к применению. Однако, наука о трении и изнашивании постоянно развивается, а стандарт, датированный 1988 годом, в ряде случаев отстаёт как в номенклатуре терминов, так и в их трактовке. В этих случаях определения будут дополняться для лучшего их понимания, а вся стандартная термино-логия отмечаться звёздочкой.

1.2.1 Трение

Брюки протираются даже на

на троне.

С. Е. Лец

Рассмотрим общую классификацию видов трения (рис.2). Она не претендует на полноту, но помогает при изучении, систематизируя понятия.

Общее определение процесса трения может быть сформулировано наиболее полно с общеэнергетических позиций.

Трение - это процесс преобразования (рассеяния или диссипации) внешней механической энергии во внутреннюю в результате взаимодействия с окружающей средой.

Таким образом, любая трибосистема является динамической, так как параметры её нагружения зависят от времени, нелинейной, поскольку в связи с диссипацией энергии становится неприменимым принцип суперпозиции (суммирование отдельных воздействий) и открытой, то есть обме-нивающейся с окружающей средой материей, энергией и информацией.

*Внешнее трение - это явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним. При внешнем трении механическая энергия диссипируется в поверхностных слоях контактирующих тел.

При внутреннем трении упругая энергия рассеивается во всём объёме материала контактирующих тел. Внутреннее трение объединяет различные механизмы превращения упругой энергии или затухания колебаний в теле из данного материала. Это механизмы релаксационной природы - самопроиз-

вольного уменьшения напряжений, вибрационные механизмы - резонанс на собственной частоте, гистерезисные - неупругие механизмы [43].

принцип

классификации

полный

Рис.2 Основные виды трения

В дальнейшем мы будем рассматривать только внешнее трение.

*Трение покоя - это внешнее трение тел при их микроперемещениях без макросмещений (до перехода к относительному движению).

*Трение движения - это внешнее трение тел, находящихся в относительном движении.

*Трение качения - это трение движения твёрдых тел, при котором их относительные скорости по крайней мере в одной точке касания одинаковы по величине и направлению.

*Трение скольжения - это трение движения при котором относитель-ные скорости тел в точках касания различны по величине, направлению или обоим этим параметрам. Следует отметить, что в технике чистое трение качения (без скольжения) практически не встречается.

Контакт двух трущихся тел может осуществляться непосредственно между их поверхностями при полном отсутствии смазочного материала.

При наличие граничной смазки имеет место частичный контакт трущихся тел в местах местного нарушения смазочного слоя.

Трущиеся тела не контактируют непосредственно друг с другом (контакт отсутствует), если зона контакта экранирована смазкой в любом агрегатном состоянии: твёрдом, жидком или газообразном. В этом случае трение сосредоточено между слоями смазки.

При рассмотрении процесса трения используются следующие основ-ные прямые количественные характеристики.

*Сила трения (F,Н) - сила сопротивления при относительном пере-мещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, тангенциально направленной к общей границе между этими телами.

*Коэффициент трения (f,безразмерный) - отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Косвенными характеристиками процесса трения являются следующие.

Температура: локальная (мгновенная или вспышки), средняя по кон-тактной поверхности, объёмная для всего узла трения.

Время: переходного адаптационного процесса - приработки и стационорного, когда его параметры слабо зависят от времени.

Рассмотрим протекание идеализированного процесса трения во времени, его кинетику.

f

1 3

2

t,час

Рис.3. Зависимость коэффициента трения от времени

На графике этой зависимости можно выделить три характерных участка, со-ответствующих трём периодам трения: приработке, стационарному и катострофическому.

*Приработка - это изменение геометрии поверхностей трения и физико-химических свойств поверхностных слоёв материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении силы трения, температуры и интенсивности изнашивания.

Стационарный период трения наступает при стабилизации его параметров и практической независимости их от времени.

Катастрофический период трения характеризуется прогрессиру-ющим необратимым накоплением деструктивных явлений, делающим дальнейшую эксплуатацию трибосопряжения невозможной.

Приработочный и катастрофический периоды трения являются нестационарными.