Триботехника - Курс лекций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Конспект лекций для студентов всех специальностей направления "Инженерная механика" Триботехника: Конспект лекций для студентов всех специальностей направления "Инженерная механика"/ Сост. В курсе лекций изложены основные вопросы триботехники и надежности машин.Курс триботехники дает представление о природе и закономерностях внешнего трения и изнашивания шероховатых поверхностей, современных теориях трения, в частности молекулярно-механической теории, методах определения коэффициентов трения, расчете и прогнозировании интенсивности изнашивания; видах, природе и механизме абразивного изнашивания, значении смазок и присадок при трении и изнашивании, методике подбора материалов для трущихся деталей, методах повышения износостойкости, трении и изнашивании в особых условиях (в агрессивных средах, вакууме, при низких и высоких температурах), методах и оборудовании, применяемых для исследований трения и изнашивания, направления развития. Они считают, что объемное деформирование поверхностных слоев играет незначительную роль, для металлов оно всегда пластическое, при этом коэффициент трения является величиной постоянной, его значение определяется отношением сопротивления на срез к твердости менее прочной составляющей пары трения. Он впервые ввел понятие коэффициента трения, показал, что сила трения зависит от материала трущихся поверхностей, качества их обработки, изобрел роликовый и шариковый подшипники. В 1699 г. француз Амонтон впервые сформулировал знаменитый и сейчас применяемый закон зависимости трения от величины нагрузки, нормальной к поверхности трения (рис.1): Амонтон-трение - это подъем одного тела по поверхности другого. Трибохимия - изучает взаимодействие контактирующих поверхностей с химически активной средой: проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса материалов, воздействие на поверхность деталей химически активных веществ, выделяющихся при трении из смазки и трущихся поверхностей.Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, условиям безопасности, экономическим показателям, по необходимости первого капитального ремонта и т.п. Особенно велик износ деталей и рабочих органов машин-орудий, которые эксплуатируются в абразивной и агрессивной средах, и деталей транспортных машин, работающих в условиях грязи и пыли. Например, ресурс дробящих плит составляет в среднем 4...6 месяцев, зубьев ковшей экскаваторов, скреперов и бульдозеров, шнеков - 6.8 месяцев. На дробилке массой 6 тонн при дроблении высокоабразивных пород расходуется в год 17 тонн дробящих плит.Затраты на ремонт и техническое обслуживание машины в несколько раз превышают ее стоимость: для автомобилей в 6 раз, для самолетов до 5 раз, для станков до 8 раз. Причинами малого ресурса двигателей после ремонта являются: низкое качество обработки поверхностей деталей; станки ремонтных предприятий не обеспечивают той точности обработки, которую имеют детали, изготовленные на заводах серийной продукции; недостаточная специализация производства на ремонтных предприятиях по сравнению с ее уровнем на заводах серийной продукции, что не позволяет разрабатывать и реализовывать наиболее рациональные технологические процессы; результатом этого является, в первую очередь, малый срок службы деталей.Шероховатость поверхности определяют по ее профилю, который образуется в сечении этой поверхности плоскостью, перпендикулярной к номинальной поверхности (рис. Согласно ГОСТ шероховатость поверхности, независимо от материала и способа изготовления, оценивают количественно одним или несколькими параметрами из следующего перечня: или Ra - среднее арифметическое отношение профиля - предпочтительный параметр Остаточными называют напряжения, существующие в теле при отсутствии внешних силовых нагрузок на него. Наличие этих напряжений обусловлено неравномерностью температуры по объему тела, образованием во время нагрева или охлаждения новых структур с иной плотностью, наличием включений и др. Напряжения первого рода уравновешиваются в крупных объемах; соизмеримых с размерами детали; напряжения второго рода (микронапряжения) уравновешиваются в пределах одного или нескольких кристаллических зерен; напряжения третьего рода - субмикроскопические искажения кристаллической решетки.Качество поверхности деталей характеризуется микро-и макрогеометрией поверхности, волнистостью, структурой, упрочнением и остаточными напряжениями. Глубина поверхностного слоя и качество поверхности зависят от основного материала, вида обработки, основных параметров инструмента, режима обработки и рода смазочно-охлаждающей жидкости. Слой 2 - деформированный, сильно раздробленный металл с искаженной решеткой кристаллов и с обезуглероженными под действием высоких температур при шлифовании участками; в нем находятся окислы и нитриды, пустоты, надрывы и трещины.