|
|
КАТАЛОГ ИМПОРТНОЙ ПРОДУКЦИИ
О компании / Это интересно / Введение в разработку смазочных материалов / Трибология часть 1 /
2.2 трибологическая система
Любой фрикционный контакт может быть представлен четырьмя элементами трибологической системы, представленной на Рис.6:
- основное тело
- противолежащее тело
- среда-посредник
- окружающая среда
Несколько видов фрикционных контактов возможны в смазываемых деталях машин.
Пример: подшипник с вращающимися деталями в вакууме.
Контакт 1: вращающаяся деталь – внутреннее кольцо
Контакт 2: вращающаяся деталь – внешнее кольцо
Предполагается, что имеются два фрикционных контакта на одну вращающуюся деталь
При трибологическом конструировании мы можем рассматривать только те контакты, которые имеют максимальную нагрузку. В этом случае, трибологическая система будет состоять из:
- основное тело – внутреннее кольцо
- противолежащее тело – вращающаяся деталь (шар или вал, в зависимости от типа подшипника
- среда-посредник – смазочный материал
- окружающая среда – разреженный воздух (условия близкие к вакуумным)
Трибологическая система
Рис. 6: Трибологическая система в соответствии с DIN 51 320
Основываясь на указанных преимуществах, смазка использовалась как материал-посредник, единственное, что способно отделить основное тело от противолежащего, повысить допустимую удельную нагрузку и снизить износ. Чаще всего окружающей средой является воздух, однако, капли воды, любые химические вещества, растворители, лак, а также пониженное давление, как в предыдущем примере, любая радиационная нагрузка должны учитываться как элементы «внешней среды» и должны быть внесены в рассмотрение при обсуждении системы. В этих случаях, часто приходится изучать отдельно сопротивление использованного в окружающей среде смазочного материала.
Дальнейшие примеры элементов трибологических систем представлены в Таблице 5.
Характер износа в трибологических системах определяется взаимодействием между элементами под действием внешней действующей нагрузки, ее величины и частоты (общая нагрузка: Рис.6). Взаимодействие может принимать различные формы, которые представлены на Рис.7.
Система, представленная на Рис. 8, может использоваться как цель анализа трибологической проблемы /4/.
Различные трибосистемы
Таблица 5: Примеры различных элементов трибосистем, в соответствии с /4/
Взаимодействие
Рис. 7: Взаимодействие между элементами трибосистемы, в соответствии с /4/
Функции трибосистем {X}→{Y}
Рис. 8: Анализ трибосистемы, в соответствии с /4/
2.3 Износ
2.3.1 Введение
«Износ» можно определить как конечный процесс потери материала с поверхности твердого тела, как результат трибологической нагрузки. Это является результатом общей нагрузки на все элементы трибологической системы, включая процесс износа, как показано на Рис. 6.
Износ может встречаться в различных формах (механизмы износа). Параметры износа принимаются мера и связь с ходом развития износа. Износ может быть минимизировано «регулировками» и оптимизацией всех элементов, включая и процесс износа. Это и есть основная цель трибологической деятельности.
2.3.2 Механизмы износа
Для определения поведения износа необходимо сначала определить форму трения (твердотельное трение, смешанное или жидкостное), а затем механизм износа. В соответствии с /5/ наиболее важными являются следующие механизмы износа:
- Адгезионный износ:
Появление и исчезновение атомных связей (микросварок) между основным и противолежащим телами. Такое сцепление является причиной «истирания». Это происходит всегда, когда две поверхности, между которыми возникло скольжение или скольжение/качение, разделены недостаточно толстым слоем, что говорит о дефиците смазки.
- Снашивание или износ, вызываемый трением:
Царапины и микроизменения основного тела, вызванные острыми выступами поверхности противолежащего тела или твердыми частицами материала-посредника. Происходит измельчение твердых частиц, вызывающее снашивание поверхности.
Отношение износ/дистанция и порядок величины износа
Таблица 6: Величины значений отношения износа к дистанции выбранных деталей машин, в соответствии с /3/
- Повреждение поверхности
Формирование повреждений и их увеличение является последствием переменной механической нагрузки, действующей на поверхности основного и противолежащего тел. Так называемый «питтинг» возникает под поверхностью и распространяется на поверхность до тех пор, пока части «масштаба питтинга» отлетают с поверхности. Микро-питтинг часто выглядит как «серые пятна».
- Трибо-окисление
Являющиеся результатом трения химические реакции на основном и/или противолежащем телах, контактирующих с материалом-посредником или окружающей средой. Трибо-окисление является процессом, способствующим коррозионному истиранию, которое часто приводит к снижению усталостной прочности и, в связи с этим, требует рассмотрения. Трибо-окисление также может приводить к возникновению защитного покрытия, которое, однако, снижает риск сцепления – пройденный случай, когда использовалась противозадирная присадка к трансмиссионному маслу /5/.
Различные механизмы износа встречаются очень редко, однако, они всегда накладываются на все случаи использования, зависящие от деталей машин и условий обслуживания. Возможные наложения представлены на Рис. 9.
2.3.3. Параметры износа
Существуют различные характеристики количественной оценки износа. Для того чтобы оценить износ или провести сравнение, разрушение материала можно, к примеру, представить как функцию от пройденного расстояния или расстояния стирания. Это приводит так называемому «отношению износ/дистанция», т.е. отношение износа(мкм) к дистанции(км) /6/. В связи с тем, что оба параметра имеют размерность длины отношение является безразмерной величиной износа, разброс величины порядка 109 /3/. Величины значений отношения износа к дистанции и величины износа представлены в Таблице 6 для конкретных деталей машин.
2.3.4 Минимизация износа
Трение скольжения приводит к увеличению температуры в точке касания, и износа обоих контактирующих тел. Оба эти явления нежелательны и должны быть контролируемы, так как трение приводит к энергетическим потерям и износ приводит к потерям материала, явления могут сопровождаться последующим разрушением деталей машин /7/.
Проявления износа можно уменьшить, с одной стороны материалами, сочетанием материалов и параметрами поверхностей (например, шероховатость, жесткость). С другой стороны, правильной подборкой смазки, которая приведет к минимизации трения и износа.
Более того, в определенных случаях, если имеющаяся смазка не удовлетворяет необходимым условиям, при точном знании требований к смазке, возможна разработка нового смазочного материала соответствующего требованиям условий обслуживания.
Механизмы износа
Рис. 9: совмещение механизмов износа, в соответствии с /5/