Лекции по курсу «основы триботехники»

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН


НАМАНГАНСКиЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ

Кафедра «Технологические машины и оборудования»

КОНСПЕКТ

ЛЕКЦИИ

по курсу «ОСНОВЫ ТРИБОТЕХНИКИ»

Наманган - 2015 г.

Конспект лекции по курсу «Основы триботехники» для бакалавриата по направлению 5320300 – «Технологические машины и оборудования».

Автор: т.ф.н., доц. Н.К.Дадаханов.

Рецензенты: т.ф.н., доц. Киргизов Х (НамИПИ).

т.ф.н., доц. A.Каюмов (НамИТИ).

Конспект лекции обсужден на заседании кафедры «Технологические машины и оборудования» и представлены на методический Совет института (протокол № ____ _________ 2015 г).

Конспект лекции обсужден на заседании методический Совет института и представлены для использования и печати (протокол № ____ _________ 2015 г).

1-ЛЕКЦИЯ. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О

ИЗНОСЕ И ТРЕНИИ.

1.История развития триботехники.

2.Закон Амонтона, Кулона, Эйлера.
3.Общие понятия о трении и изнашивании.
4.Основные термины трения и изнашивания.

ВВЕДЕНИЕ
Со времени создания первых механических устройств человек обнаружил, что любое перемещение реальных тел в горизонталь­ной плоскости всегда встречает внешнее сопротивление. Еще не понимая природы этого сопротивления движению, человек уже ощущал, что на его преодоление необходимо затратить опреде­ленную энергию. Сейчас хорошо известно, что причиной этого со­противления движению является трение.

Трением в широком смысле слова можно назвать такое взаи­модействие движущегося тела с окружающей средой или с другими телами, которое сопровождается рассеянием энергии. Трение — это вредное явление, на борьбу с которым человечество в наши дни расходует до 25—30% всей используемой энергии. Ука­чанная энергия не просто теряется, а превращается в тепло, ко­торое нагревает механизмы и узлы машин. Это во многих случа­ях приводит к авариям и отказам. Трению почти всегда сопутствует изнашивание — основной враг механических устройств.
В то же время известна и полезная роль трения. Трудно даже сообразить, насколько катастрофическими были бы последствия исчезновения трения. Даже в результате частичного его изчезновения, например в условиях гололеда, в сотни раз увеличивается уровень дорожных происшествий. Без трения немыслимо представить себе работу тормозных устройств.
Современный человек научился побеждать трение и в значи­тельной мере подчинил его себе. Однако природа этого явления до сих пор остается во многом загадочной, а трудности, обуслов­ленные трением, по-прежнему стоят перед инженерами.
Многочисленные исследования показывают, что до 70—80% отказов машин происходит из-за износа узлов трения. В нашей стране на ремонт машин и оборудования ежегодно расходуются многие миллиарды рублей, выпускается огромное количество за­пасных частей, на ремонт работает большой парк
станочного оборудования, в сферу ремонта и обслуживания машин втягивается все большее число людей.
Поэтому важнейшая проблема современной техники — внед­рение и дальнейшее развитие работ по изысканию эффективных мс годов повышения износостойкости, решением которой занимаются наука о трении и изнашивании — трибоника (от греческого слова «трибос» — «трение»).
В инженерную практику все более внедряются методы оценки износа деталей да стадии их проектирования, разрабатываются руководящие материалы, регламентирующие оценку износостойкости деталей, совершенствуются существующие и создаются но­вые методы расчета на износ. Нормативы износостойкости ис­пользуются при разработке новых и совершенствовании серийно выпускаемых машин, для оценки уровня технико-эксплуатацион­ных свойств изделий. Показатели износостойкости включаются в стандарты на готовую продукцию. Использование расчетных ме­тодов износа и нормируемых показателей износостойкости позво­ляет устанавливать оптимальные межремонтные ресурсы машин и агрегатов, номенклатуру и нормы расхода запасных частей. С повышением износостойкости увеличивается надежность и долго­вечность машин.
Эффективность применения трибоники в народном хозяйстве огромна: специалисты оценивают ее примерно в 2% государственного бюджета страны. Одна из особенностей трибоники, выгодно отличающей ее от других отраслей технических знаний, состоит в том, что огромный экономический эффект достигается в основном не техническим перевооружением промышленности, связанным с затратами дополнительных средств и труда а благодаря исполь­зованию знаний, накопленных в этой области.
Все сказанное позволяет утверждать, что в современных условиях знание основ трибоники обязательно для каждого инженера-механика. Инженеру-конструктору оно даст возможность правильно применить конструкцию подвижного сопряжения, подобрать соответствующие материалы трущихся деталей, назна­чить оптимальный режим работы сопряжения. Инженеру-техноло­гу трибоника поможет выбрать совершенные технологические ме­тоды обработки, инженеру-эксплуатационнику — обеспечить над­лежащий режим эксплуатации и обслуживания машин. Вопрос подготовки инженерно-технических и научных кадров специалис­тов по трибонике ib настоящее время является весьма актуальным.
Курс «Основы трибоники» дает представление о природе и закономерностях внешнего трения и изнашивания шероховатых поверхностей; современных теориях трения, в частности молекулярно-механической теории; методах расчета коэффициентов трения; методах расчета и прогнозирования интенсивности изнашива­ния; видах абразивного изнашивания; природе и механизме аб­разивного изнашивания; значении смазки и присадок при трении и изнашивании; закономерностях изнашивания и методике подбо­ра материалов для трущихся сопряжений; конструктивных, тех­нологических и эксплуатационных методах повышения износо­стойкости; трении и изнашивании в специфических условиях (в агрессивных средах, в вакууме, в условиях низких температур и т. д.); современных методах и оборудовании, применяемых для исследования процессов трения и изнашивания; основных направ­лениях развития трибоники.
Значительный вклад в трибонику внесли ученые. Широко известны имена ученых С. Б. Айнбиндера, А. С. Ахматова, М. А. Бабичева, Г. М. Бартенева, В. А. Белого, Ш. М. Билика, Э. Д. Брауна, Н. А. Буше, И. Н. Виноградова, Г. В. Виноградова, Д. Н. Гаркунова, Н. Л. То­лсто, М. А. Григорьева, Н. Б. Демкина, Б. В. Дерягина, Ю. Н. Дроздова, Ю. А. Евдокимова, А. К- Зайцева, А. Ю. Ишлинского, II. П. Кащеева, И. Р. Клейса, В. С. Комбалова, В. В. Коршака, К. И. Костецкого, И. В. Крагельского, В. К. Лозовского, И. М. Лю-С-.фского, Р. М. Матвеевского, Н. М. Михина, С. В. Пинегина, А. С. Нропикова, П. А. Ребиндера, Э. В. Рыжова, А. И. Свириденка, Л. II. Семенова А. А. Силина, Г. М. Сорокина, М. М. Тененбаума, М. А'. Хрущева, А. В. Чичинадзе и других.
Большой вклад в развитие трибоники, особенно за последние годы, внесли и ученые Узбекистана — Г. А. Кршевников, А. Д. Мошков, Р. Г. Махкамов, С. С. Негматов и другие.
ТРЕНИИ И ИЗНАШИВАНИИ
Первые попытки осмыслить природу трения были сделаны Аристотелем. Опираясь на наблюдаемые факты, он отмечал, что любое, в том числе равномерное, перемещение реальных тел в горизонтальной плоскости всегда встречает внешнее сопротивле­ние, причем это сопротивление зависит от веса тела. Но Аристо­тель не знал принципа инерции и потому не мог понять разницы между сопротивлением, связанным с самим телом (инерцией), и сопротивлением, обусловленным взаимодействием движущегося тела с внешней средой (то, что мы теперь называем силой тре­ния).
Значительный вклад в изучение причин трения внес Леонардо да Винчи. Обосновывая невозможность создания вечного двигате­ля, одной из причин этого он считает трение. Леонардо да Винчи впервые ввел понятие коэффициента трения, показал, что сила трения зависит от материала соприкасающихся поверхностей, от качества их обработки, прямо пропорциональна нагрузке и мо­жет быть уменьшена путем установки роликов или введения смазки между поверхностями трения. Леонардо да Винчи являет­ся изобретателем роликового и шарикового подшипников.
Открытие Галилеем в конце XVI в. закона инерции и понятия о массе тела явилось крупным шагом в механике. Галилей дока­зал, что свободное тело (т. е. тело, движущееся в пустоте, без всякого внешнего сопротивления) под действием постоянной силы движется равноускоренно. При этом движущая сила (а следова­тельно, и сила сопротивления ускорению) прямо пропорциональ­на массе тела. Открытие Галилея позволило четко разграничить сопротивление движению, вызываемое инерцией и возникающее лишь при изменении скорости (появлении ускорения), от сопро­тивления внешней среды, которое имеется и при постоянной ско­рости (без ускорения) и вызвано силами внешнего трения.
В 1699 г. француз Амонтон впервые сформулировал знамени­тый эмпирический закон линейной зависимости силы трения от нагрузки:
F = fN, (1.1)
где f — коэффициент трения; N — нормальная к плоскости тре­ния нагрузка.
Большую роль в дальнейшем развитии представлений о трении сыграл Л. Эйлер, первый убедительно объяснивший (в 1750 г.) причину того факта, что сопротивление при переходе от состояния покоя к относительному движению всегда больше, чем сопротив­ление скольжению при тех же условиях. Обнаруженный Эйлером эффект уже в его время нашел практическое применение. Откры­тие Эйлера позволяло при спуске на воду судов предусмотреть усиление тяги в момент страгивания судна с места, в результате чего избежать опасных последствий, связанных с резким ускоре­нием скольжения судна по стапелям сразу после начала движе­ния.
Другим известным достижением Эйлера в области трения бы­ла выведенная им формула для каната, «намотанного на кнехт и удерживающего судно», которая до сих пор используется в инже­нерной практике.
Создателем науки о трении по праву считается великий фран­цузский ученый Шарль Кулон. В своем труде «Теория простых машин» (1781 г.) он охватил основные аспекты трения: сопротив­ление скольжению, сопротивление качению и сопротивление страгиванию.
При исследовании трения скольжения различных металлов, минералов и сортов дерева Кулон обобщил закон Амонтона, по­казав, что часть силы трения не зависит или слабо зависит от нагрузки:
F = fN + A, (1.2)
где А — часть силы трения, зависящая от «сцепляемости» по­верхностей трения и площади касания.
Кулон был первым, кто понял, что трение обусловлено мно­жеством факторов (нагрузкой, скоростью скольжения, материа­лом трущихся деталей, шероховатостью их поверхностей и др.). Исследуя трение качения, Кулон впервые вывел формулу сопро­тивления перекатыванию:



где Я — коэффициент трения качения, имеющий размерность длины;
N — вес свободно катящегося цилиндра радиусом г.
Эта классическая формула используется и сейчас, хотя пред­принимались многочисленные попытки ее опровергнуть.
Несмотря на фундаментальный вклад Кулона в теорию трения, он игнорировал энергетический и тепловой аспекты этого явления, без которых механизм трения понять невозможно. В этой связи следует отметить, что высказанная еще Амонтоиом идея, объясняющая природу трения как подъем одного тела по неров­ностям другого, разделялась многими крупными учеными вплоть до конца XVIII в.
Первым ученым, доказавшим, что механическая энергия при трении не исчезает, а превращается в тепло, был англичанин Бенджамин Томпсон (1798 г.). Наблюдая за сверлением пушечных стволов, он пришел к выводу, что сильный нагрев заготовок есть прямой результат перехода подводимой к сверлу механической энергии в тепловую вследствие интенсивного трения инструмента о металл. Дальнейший вклад в энергетические аспекты теории трения был сделан Майером (1842 г.), Джоулем (1843 г.), Гельмц-гольцем (1847 г.). Тогда же (в середине XIX в.) были высказаны и первые предположения об адгезионной природе трения (адге­зия — сцепление, слипание поверхностей прижатых друг к другу тел). Исследование роли адгезионных связей в трении получило дальнейшее развитие в различных физических теориях трения в 30—40-х годах нашего столетия (советские ученые В. Д. Кузне­цов, Б. В. Дерягин, англичанин Д. А. Томлинсон и др.).
В 50—60-х годах нашего столетия с развитием научно-техни­ческой революции трибоника получила дальнейшее развитие. В этот период И. В. Крагельским, Ф. Боуденом и Д. Тейбором была создана современная молекулярно-механическая теория трения. Согласно этой теории процесс трения представляется как резуль­тат двух взаимосвязанных процессов: деформации контактирую­щих микронеровностей и молекулярного взаимодействия материа­лов на пятнах фактического контакта. Силы молекулярного взаимодействия, развивающиеся в зоне фактического контакта, оказывают сопротивление взаимному перемещению поверхностей и тем самым влияют на силу трения. Согласно молекулярно-механической теории трения суммарный коэффициент трения равен

где F — суммарная сила трения;
N — нормальная нагрузка;
F_М — молекулярная (адгезионная) составляющая силы трения;
F_Д — механическая (деформационная) составляющая силы трения;
fм — моле­кулярная (адгезионная) составляющая коэффициента трения;
fд — механическая (деформационная) составляющая коэффициента трения.
Приведем некоторые основные определения, связанные с процессами трения и изнашивания, в соответствии с ГОСТ 23.002-78.
Внешнее трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающего между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией (рассеиванием) энергии.
Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном измене­нии размеров и (или) формы тела.
Износ — результат изнашивания, определяемый в установлен­ных единицах (длины, объема, массы и др.).
Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оценивае­мое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивнос­ти изнашивания.
Скорость изнашивания — отношение значения износа к интервалу времени, в течение которого он возник. Различают мгновенную (в определенный момент времени) и среднюю скорость изнашивания (за определенный интервал времени).
Интенсивность изнашивания — отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы. Различают мгновенную и среднюю интенсивность изнашивания.
Трение покоя — трение двух тел при микросмещениях до перехода к относительному движению.
Трение движения — трение двух тел, находящихся в относительном движении.
Трение скольжения — трение движения, при котором скорости тел в точке касания различны по величине и (или) направлению.
Трение качения — трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по величине в направлению.
Сила трения — сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внеш­ней силы, тангенциально направленная к общей границе между этими телами.
Скорость скольжения — разность скоростей тел в точках ка­сания при скольжении.
Коэффициент трения — отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.
2-ЛЕКЦИЯ. КОНТАКТИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРИ ТРЕНИИ И ИХ СВОЙСТВА. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕОРИЯ ИЗНОСА.

1.Контакт твердых тел.

2.Свойства трения и износа.
3.Характеристика теория износа.

КОНТАКТ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Для осуществления процесса трения двух твердых тел необхо­димым условием является контакт их поверхностей или взаимо­действие этих тел. Характер явлений, происходящих при контакте поверхностей твердых тел, определяется физико-механическими свойствами и микрогеометрией этих поверхностей.
Физико-механические свойства поверхностных слоев деталей существенно отличаются от объемных свойств материалов, из ко­торых они изготовлены. На поверхности металлов, как правило, имеются окисные пленки. Свойства материала в поверхностном слое зависят от характера обработки. При обработке материала режущим или абразивным инструментом на поверхности детали образуется зона пластической деформации (наклеп), которая имеет большую микротвердость и остаточные напряжения.
Поверхности деталей машин имеют неровности — шерохова­тость, волнистость и макроотклонения формы (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема микрогеометрии твердого тела:

1— волнистость; 2—шероховатость; 3—макроотклонения

Шероховатостью поверхности (ГОСТ 2789-73) называют совокупность не­ровностей с относительно малым шагом 1 (2—800 мкм) и высотой Rmax (0,02 — — 400 мкм), образующих рельеф поверхности детали поверхности и рассматриваемых на определенной базовой длине (80- 8000 МКМ) для шероховатости l/Rтах<50.

Волнистостью поверхности называют совокупность регуляр­но повторяющихся неровностей с относительно большим шагом L(L/H= 50 ... 1000), превышающим принимаемую при измерении шероховатости базовую длину. Здесь H — высота волны.
Макроотклонения (погрешности) формы имеют единичный, ре­гулярно неповторяющийся характер с отношением шага к высоте, большим 1000 (выпуклость, вогнутость, конусность и т. д.).
Шероховатость поверхности характеризуется следующими па­раметрами (одним или несколькими):
1. Среднее арифметическое отклонение профиля
или
где l — базовая длина (рис. 2.2),
у—расстояние между любой точ­кой профиля и средней линией профиля.
2. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz

где H_max и H_min — соответственно высота выступов и впадин.



Рис. 2.2. Схема шероховатой по­верхности тел.

Наибольшая высота неровностей профиля Rmax (расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины).

Средний шаг неровностей профиля Sm.
Средний шаг неровностей профиля по вершинам S.
Относительная опорная длина профиля tp (отношение опорной длины профиля к базовой длине):

где р — уровень сечения профиля;

b_i — длина отрезков в пределах базовой длины, отсекаемых на уровне р в материале выступов профиля линией, эквидистантной средней линии.
Кроме указанных шести стандартных характеристик шерохова­тости по профилограммам, снятым в поперечном и продольном направлениях, можно определить и дополнительные характеристики — наибольшую высоту выступа Rp=Hi max (расстояние между линией выступов и средней линией, рис. 2.2), средний радиус кривизны вершин выступов г и средний угол наклона неровностей профиля φ. Приведенный средний радиус кривизны вершин выступов r равен
,

где г_п и г_пр — средние значения радиусов кривизны вершин выступов для поперечной и продольной профилограмм.

Нормальная нагрузка

С возрастанием нормальной нагрузки (контурного давления) при упругом контакте молекулярная составляющая коэффициента трения будет уменьшаться, а деформационная составляющая — увеличиваться. В этом можно убедиться, заменив в формулах (2.22, 2.23) сближение его значениями из формул (2.15, 2.16). Та­ким образом, зависимость коэффициента трения от нагрузки при упругом контакте будет определяться соотношением между его молекулярной и деформационной составляющими. В наиболее об­щем случае с увеличением нормальной нагрузки значение коэф­фициента трения при упругом контакте проходит через минимум (рис. 2.3).

Рисунок 2.3. Зависимость коэффициента трения от контурного давления

при упругом насыщенном (а) и ненасыщенном (б) контактах.


Шероховатость поверхности
При контактировании твердых тел неровности более жесткого тела внедряются в поверхность менее жесткого тела. При этом более жесткое тело деформируется значительно меньше, чем. ме­нее жесткое. Поэтому деформацией более жесткого тела можно пренебречь и при рассмотрении влияния на коэффициент трения шероховатости поверхности учитывать шероховатость поверхнос­ти более жесткого тела.
Различают исходную шероховатость поверхности (полученную в процессе обработки поверхности) и установившуюся (равновес­ную) шероховатость, которая создается на поверхностях контак­тирующих тел в процессе трения и зависит от условий работы пары.

Механические свойства контактирующих материалов

Наибольшее влияние на коэффициент трения оказывают меха­нические свойства менее жесткого элемента трущейся пары. При упругом контакте на величину коэффициента трения влияет мо­дуль упругости Е0 менее жесткого элемента пары трения (см. формулы 2.22 и 2.23). С увеличением модуля упругости коэффи­циент трения уменьшается (рис. 2.4).



Рисунок 2.4. Зависимость коэффициента трения от модуля упругости
при упругом насыщенном (а) и ненасыщенном (б) контактах.

Температура контактирующих тел

В настоящее время еще не получен однозначный ответ «а воп­рос о характере влияния температуры и величину коэффициента трения. Однако преобладает мнение, что молекулярная состав­ляющая коэффициента трения с увеличением температуры в паре прения уменьшается, а деформационная составляющая возраста­ет. В общем случае с увеличением рабочей температуры величи­на коэффициента трения проходит через минимум.

Скорость скольжения

Все рассмотренные ранее соотношения касались оценки коэффициента трения покоя. Величина коэффициента трения движения во многом отличается от величины коэффициента трения покоя и значительно изменяется при изменении скорости. Однако, как отмечает И. В. Крагельский, до сих пор нет удовлетворительной теории кинетического трения. В этой связи наибольший интерес представляет предложенная им эмпирическая формула зависимос­ти силы трения от скорости скольжения:

Общая характеристика процесса изнашивания и классификация видов изнашивания

Изнашивание поверхностей трения обычно проявляется в отде­лении частиц материала, размер которых изменяется в пределах от долей микрона до нескольких микронов (мкм). Отделение этих частиц подготавливается многократным воздействием нагрузок и температурных импульсов на единичные неровности, в результате чего накапливаются необратимые изменения, возникает неоднородность структуры и напряженного состояния, появляются трещины, которые, смыкаясь, образуют частицы износа. Такое представление о процессе изнашивания дает усталостная теория изнашивания, базирующаяся на молекулярно-механической теории трения. В соответствии с ' усталостной теорией изнашивание поверхностей рассматривается как результат нарушения фрикционных связей (единичных пятен касания). Характер нарушения фрикционных связей зависит от ряда факторов, из которых основными являются отношение глубины внедрения (или величины сближения в контакте) h к радиусу единичной неровности (—) и отношение танген­циальной прочности молекулярной связи т к пределу текучести материала основы ат ( — ).
Величина геометрическая характеристика, позволяющая раз­личать упругий контакт, пластический контакт и микрорезание, а
величина физико-механическая характеристика материала основы.
При внешнем трении нарушение фрикционной связи происхо­дит по поверхности раздела двух тел или по пленкам, покрываю­щим эти тела. Если нарушение фрикционной связи происходит не но поверхности раздела двух тел, а в глубине основного материа­ла, внешнее трение переходит во внутреннее.
упругое оттеснение материала выступами контртела, кото­рое встречается, когда напряжения в зоне контакта не превыша­ют предела текучести.
Разрушение материала (износ) в этом случае происходит в результате усталостных явлений; пластическое оттеснение материала, которое происходит, если контактные напряжения достигают предела текучести, но материал обтекает внедрившиеся выступы контртела. Износ в этом случае будет результатом малоциклового пластического пе­редеформирования (малоцикловая фрикционная усталость). Ус­ловия возникновения упругого или пластического оттеснения в определенной степени характеризуются ранее изложенными пред­ставлениями об упругом и пластическом контакте (см. формулы 2.19,2.23); микрорезание, которое происходит при достижении контакт­ными напряжениями или деформациями разрушающих значений (нарушается режим обтекания выступов деформируемым мате­риалом). Износ происходит при однократном акте взаимодейст­вия;
адгезионное нарушение фрикционной связи (разрушение схва­тывающихся пленок); оно не приводит непосредственно к разру­шению, но влияет на величину действующих на контакте напряже­ний и деформаций, т. е. сопутствует усталостным процессам. Адгезионное нарушение происходит при прочности пленки, мень­шей прочности основного материала, т. е. при положительном градиенте механических свойств ;
когезионный отрыв, который возникает если прочность фрикционной связи (прочность пленки) выше прочности основного материала, т. е. при отрицательном градиенте механических свойств ;
В этом случае износ происходит в результате глубинного вырывания при однократном воздействии. При микрорезании и когезионном отрыве износ максимальный, а при упругом контакте — минимальный. Необходимо отметить и другие классификации процессов из­носа.
Первая классификация была предложена Бринелем в 1921 г. В зависимости от кинематического признака и наличия прослой­ки между поверхностями он различал следующие виды изнаши­вания:
при трении качения со смазкой;
при трении качения без смазки;
при трении скольжения со смазкой;
при трении скольжения без смазки;
между двумя твердыми телами;
с разделением твердых тел промежуточным шлифующим» порошком.
М. М. Хрущов предложил классификацию видов износа, в ос­нове которой лежат служебные признаки и характер основных явлений, определяющие эффект изнашивания. Он делит виды из­нашивания на следующие группы:
1) механическое изнашивание:
а) абразивное изнашивание;
б) изнашивание вследствие пластического трения;
в) изнашивание при хрупком разрушении;
г) усталостное изнашивание;
молекулярно-механическое изнашивание (при окислении-кислородом воздуха);
коррозионно-механическое изнашивание (при окислении кислородом воздуха);
кавитационное изнашивание.
Б. И. Костецкий классифицирует виды изнашивания деталей машин по главным процессам, протекающим в поверхностных слоях металла трущихся пар: пластическим деформациям, упроч­нению, возникновению металлических связей и разрушению их, адсорбции, диффузии и образованию химических связей, нагреву и изменению свойств металлов в результате тепловых явлений, резанию и усталостным явлениям.
По Костецкому вид износа определяется процессом, который. протекает с максимальной скоростью и становится преобладаю­щим. Основными видами изнашивания деталей машин он считает схватывание первого рода, окислительное, тепловое (схватывание второго рода), абразивное, осповидное (усталостное).
Б. И. Костецкий делит все процессы разрушения на нормаль­ные (теоретически неизбежные и практически допустимые) и патологические явления повреждаемости (не допустимые при работе машин):
1. Допустимые виды изнашивания:
а) окислительный износ;
б) износ пленок некислородного происхождения;
в) абразивный износ без снятия стружки и без царапания..
2. Повреждения (недопустимые виды изнашивания):
а) схватывание;
б) абразивный износ со снятием стружки и царапанием;
в) усталостное повреждение;
г) фреттинг-процесс;
д) смятие;
е) коррозия;
ж) кавитация.
3-ЛЕКЦИЯ. КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ. ТРЕНИЯ И СМАЗКА

1.Коэффициенты трения.

2.Общие методы расчета коэффициента трения.
3.Виды смазка.

КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ

Деформационную составляющую коэффициента трения f_Д вы­числяют по механическим характеристикам менее жесткой детали пары трения по параметрам микрэгеометрии поверхности более жесткой детали и величине контурного давления в паре трения. Молекулярную составляющую f_М определяют экспериментальным путем.
Для экспериментального определения f_М применяют способ, позволяющий исключить или свести к пренебрежительно малой величине деформационную составляющую силы трения. Этот спо­соб заключается в следующем (рис. 3.1). Шарик 1 правильной геометрической формы, изготовленный из материала более твердого, чем материалы трущейся пары, и обработанный до очень малой шероховатости поверх­ности (до значений Ra = 0,02 мкм и чище), сдавливают между двумя пло­скопараллельными образцами 2 силой N и вращают относительно оси симме­трии. Для удобства шарик запрессо­вывают в оправку 3. Сила трения F, замеренная при вращении шарика, будет практически совпадать с молекулярной составляющей F_M(F_Д≈0). По моле­кулярной составляющей силы трения определяют молекулярную составляющую коэффициента трения f_М.



Рис. 3.1. Схема определе­ния f_М

На практике в инженерных расчетах встречаются задачи двух типов — прямая и обратная. В прямой задаче по заданным ма­териалам и характеристикам. Поверхностей пары трения и режи­му ее работы требуется определить коэффициент внешнего тре­пня, в обратной задаче — по требующемуся в узле коэффициенту трения подобрать материалы и характеристики поверхностей па­ри трения и режим ее работы.

Необходимые вычисления рекомендуется производить в сле­дующем порядке.