Триботехника в вопросах и ответах

ТРИБОТЕХНИКА В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

Пособие для самостоятельной работы

Ряд терминов, относящихся к триботехнике, стандартизован. ГОСТ 23.002-78 включает 97 терминов, которые расклассифицированы по видам трения, изнашивания, смазки, методам смазывания и смазочным материалам.

К общим понятиям триботехники относятся следующие термины.

Основы трибологии и триботехники

1. Что такое «Трибология»? Это наука о трении, износе, смазке и взаимодействии контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. (От греческих слов: «трибос»- трение и «логос»- наука).

2. Что такое «Триботехника»? Это техническая наука управления трением путём подбора пар трения, конструкций узлов и правильной их эксплуатации. (В некоторых странах вместо термина триботехника употребляют термины трибоника.)

3. Что такое «Трибохимия»? Это раздел триботехники, который изучает взаимодействие контактирующих поверхностей с химически активной средой.

Она исследует проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса и воздействие на поверхность деталей химически активных веществ, выделяющихся при трении вследствие деструкции полимеров или смазочного материала.

4. Что такое «Трибофизика»? Это раздел триботехники, который изучает физические аспекты взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении.

5. Что такое «Трибомеханика»? Это раздел триботехники, который изучает механику взаимодействия контактирующих поверхностей при трении.

Она рассматривает законы рассеяния энергии, импульса, а также механическое подобие, релаксационные колебания при трении, реверсивное трение, уравнения гидродинамики и др. применительно к задачам трения, изнашивания и смазки.

6. Что такое «Трибоматериаловедение»? Это раздел триботехники, который изучает структуру и свойства поверхностных слоев металлов и сплавов в процессе трения.

7. Что такое «Трибосопряжение»? Это сложная термодинамическая система, в которой происходит преобразование энергии механического движения в другие виды (теплоту, колебания и др.) с передачей преобразованной энергии внешней среде.

8.Что такое «Трибосистема»? Это сложная термодинамическая система. образующаяся при взаимодействии трущихся тел, а также промежуточной среды и частиц окружающей среды, обеспечивающая проявление характеристик трения, изнашивания, теплообразования и структурно-фазовых превращений.

9.Что такое «Антифрикционность»? Это свойство трибосистемы, при котором реализуются устойчивые состояния с приемлемо низкими значениями сил трения. Считается, что коэффициент трения антифрикционных материалов при наличии смазочного материала равен 0,001...0,05, а без него – 0,004.. .0,3.

10. Что такое «Фрикционность»? Свойство трибосистемы обеспечивать состояния с приемлемо высокими значениями сил трения.

Фрикционные материалы применяются без смазочных материалов в тормозах, фрикционных муфтах, сцеплениях, демпферах, вариаторах и др.

13. Что такое «Трибоанализ»? Это раздел трибологии, охватывающий проблемы накопления и систематизацию научной информации о фундаментальных исследованиях основных трибологических процессов, с целью прогнозирования результатов контактного взаимодействия тел при трении в конкретных условиях работы.

14. Что такое «Трибометрия, трибодиагностика и трибомониторинг»?

Трибометрия — раздел трибологии, изучающий методы проведения испытаний на трение/изнашивание, применяемое оборудование/приборы законы и методы расчётов при трении.

Трибодиагностика — совокупность методов и средств контроля и управления состояния фрикционно-износных характеристик деталей и узлов трения.

Трибомониторинг — раздел трибологии, включающий трибометрию и трибодиагностику поверхностных и подповерхностных слоев материалов пар трения.

Основы теории трения

16. Что такое «Внешнее и внутреннее трение, поверхность трения»?

Внешнее трение — это механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении, сопровождающееся выделением тепла, электризацией тел, и т. д.

Внешнее трение зависит от внешних условий (нагрузки, скорости, шероховатости, температуры, смазки, природы трущихся тел)

Внутреннее трение в твёрдых телах — Это свойство твёрдых тел необратимо превращать в теплоту механическую энергию, сообщенную телу в процессе его деформирования.

Внутреннее трение связано с двумя различными группами явлений — неупругостью и пластической деформацией.

Внутреннее трение в жидкостях (Вязкость) — Это свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Поверхность трения — поверхность тела, участвующая в трении.

17. Что такое «Сила трения, наибольшая сила трения покоя и коэффициент трения (скольжения, качения)»?

Сила трения — это сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, направленной по касательной к общей границе между этими телами.

Наибольшая сила трения покоя — сила трения покоя, любое превышение которой ведет к возникновению движения.

Коэффициент трения — Это безразмерная величина, равная отношению силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Коэффициент трения скольжения — Это безразмерная величина, равная отношению силы трения к нормальной нагрузке;

Коэффициент трения качения — Это безразмерная величина, равная отношению момента трения качения к нормальной нагрузке.

18 Что такое «Предварительное смещение, скорость скольжения, внешнее трение (покоя, движения, скольжения, качения, качения с проскальзыванием, верчения, без смазочного материала, со смазочным материалом)» ?

Предварительное смещение — относительное микроперемещение двух твердых тел при трении в пределах перехода от состояния покоя к относительному движению.

Скорость скольжения — разность скоростей тел в точках касания при скольжении.

Трение покоя — трение двух тел при микроперемещениях до перехода к относительному движению.

Трение движения — трение двух тел, находящихся в относительном движении.

Трение скольжения — трение движения двух твердых тел, при котором скорости тел в точках касания различны по величине и(или) направлению.

Трение качения — трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы но величине и направлению.

Трение качения с проскальзыванием — трение движения двух соприкасающихся тел при одновременном трении качения и скольжения в зоне контакта.

Трение верчения — трение при вращении одного тела на поверхности или внутри другого тела.

Трение без смазочного материала — трение двух тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида.

Трение со смазочным материалом — трение двух тел при наличии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида.

Основы теории изнашивания

19. Что такое «изнашивание, износ, износостойкость»?

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. Величина износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

20. Что такое «Интенсивность изнашивания»? Это отношение значения износа к пути, на котором происходило изнашивание, или к объёму выполненной работы.

Различают мгновенную и среднюю интенсивность изнашивания. Наибольшие значения интенсивности изнашивания обычно наблюдаются в двух периодах: при приработки поверхностей трения и на этапе катастрофически быстрого развития процесса изнашивания. При приработке уменьшаются силы трения температуры и интенсивности изнашивания в зоне трения.

21. Что такое «Скорость изнашивания»? Это отношение износа к интервалу времени, в течение которого он возник.

Различают мгновенную и среднюю скорость изнашивания - в определённый момент или за конкретный интервал времени соответственно.

Основы теории смазки и смазочные материалы

22. Что такое «Смазка, смазочные материалы, смазывание»?

Смазка — термин, имеющий различные значения: смазывание — режимы трения деталей машин; подача смазочных материалов в узлы трения; смазочные материалы — материалы, облегчающие трение и процессы обработки металлов резанием и давлением; материалы, служащие для защиты поверхностей от коррозии и уплотнения соединений деталей машин.

Смазочные материалы — вещества, используемые для предотвращения задира и заедания, уменьшения и упорядочения износа взаимно перемещающихся поверхностей.

Особые группы смазочных материалов — смазочно-охлаждающие жидкости, например применяемые при обработке металлов резанием; технологические масла, используемые при обработке металлов давлением (ковке, прокатке, волочении и т. п.).

Смазывание — способы подачи смазочных материалов в узлы трения, в результате чего уменьшаются трение и изнашивание поверхностей.

Между трущимися поверхностями создаётся смазочный слой, обеспечивающий минимальное сопротивление тангенциальному сдвигу и достаточно большое сопротивление нормальным нагрузкам. Наиболее благоприятные режимы Смазывания обеспечиваются подбором оптимальных смазочных материалов, подачей их к трущимся поверхностям в необходимых количествах, рациональной конструкцией узлов трения, а также выбором правильной технологии.

25. Назовите «Основные виды смазочных материалов». Это жидкие масла нефтяные и синтетические, пластичные смазки, твёрдые вещества, газообразные вещества, поверхностно-активные вещества, смазочно-охлаждающие жидкости, гидравлические жидкости.

25.2. Что такое «пластичные смазки» ?.

Пластичные смазки – консистентные смазки, проявляющие в зависимости от нагрузки свойства жидкости или твёрдого тела.

При малых нагрузках пластичные смазки сохраняют свою форму, не стекают с вертикальных поверхностей и удерживаются в негерметизированных узлах трения.

Пластичные смазки состоят из жидкого масла, твёрдого загустителя, присадок и добавок. Частицы загустителя в составе пластической смазки, имеющие коллоидные размеры, образуют структурный каркас, в ячейках которого удерживается дисперсионная среда (масло). Благодаря этому пластические смазки начинают деформироваться подобно аномально-вязкой жидкости только при нагрузках, превышающих предел прочности пластической смазки (обычно 0,1—2 кн/м2, или 1—20 гс/см2). Сразу после прекращения деформирования связи структурного каркаса восстанавливаются и смазка вновь приобретает свойства твёрдого тела. Это позволяет упростить конструкцию и снизить вес узлов трения, предотвращает загрязнение окружающей среды.

Сроки смены пластической смазки больше, чем смазочных материалов. В современных механизмах пластические смазки часто не меняют в течение всего срока их службы. При изготовлении в состав некоторых пластических смазок вводят присадки (антиокислительные, антикоррозионные, противозадирные и др.) или твёрдые добавки (антифрикционные, герметизирующие).

Пластические смазки классифицируют по типу загустителя и по области применения. Наиболее распространены мыльные пластические смазки, загущенные кальциевыми, литиевыми, натриевыми мылами высших жирных кислот. Гидратированные кальциевые пластические смазки (солидолы) работоспособны до 60—80 °С, натриевые до 110 °С, литиевые и комплексные кальциевые до 120—140 °С. На долю углеводородных пластические смазки, загущаемых парафином и церезином, приходится 10—15% всего выпуска пластические смазки Они имеют низкую температуру плавления (50—65 °С) и используются в основном для консервации металлоизделий.

В зависимости от назначения и области применения различают следующие типы пластической смазки:

Антифрикционные, снижающие трение скольжения и уменьшающие износ. Их применяют в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых и цепных передачах индустриальных механизмов, приборов, транспортных, с.-х. и др. машин.

Консервационные, предотвращающие коррозию металлоизделий. В отличие от др. покрытий (окраска, хромирование) они легко удаляются с трущихся и др. поверхностей при расконсервировании механизма.

Уплотнительные или арматурные (для герметизации прямоточных задвижек, пробковых кранов)

Резьбовые (для предотвращения заедания тяжелонагруженных или высокотемпературных резьбовых пар).

Вакуумные (для герметизации подвижных вакуумных соединений).

25.6. Что такое «Гидростатический подшипник» ?.

Гидростатический подшипник — это подшипник скольжения, в котором масляный слой между трущимися поверхностями создаётся путём подвода масла под давлением. Коэффициент трения у гидростатического подшипнико при трогании с места близок к нулю, износ практически отсутствует. В гидростатическом подшипнике устанавливают ответственные медленно вращающиеся валы и роторы большого диаметра.

Физико-химические процессы при трении и изнашивании

32. Что такое «Антифрикционные и фрикционные материалы»?

Антифрикционные материалы используются для работы в несущих или направляющих узлах трения с коэффициентами трения при наличии смазки от 0,001 до 0,05, а без неё от 0,004 до 0,3. В качестве антифрикционных наполнителей могут выступать, например, фторопласты, графит, дисульфид молибдена.

Фрикционные материалы используют в узлах трения, передающих или рассеивающих кинетическую энергию движущихся масс (в тормозах, муфтах, сцеплениях, демпферах, вариаторах и др.).

34. Что такое «Адгезия и когезия»?

Адгезия — характеризует слипание поверхностей двух разнородных твёрдых или жидких тел. Об уровне адгезии судят по силе отрыва одного тела от другого или по удельной адгезии как отношение силы отрыва к площади отрыва. Предельные значения адгезии наблюдаются при сварке, пайке, лужении, склеивании, при контакте ювенильно чистых твёрдых тел. Если разрыв в зоне контакта двух тел происходит по границе раздела, то это адгезионная (молекулярная) связь.

Когезия — характеризует силу сцепления между молекулами, атомами или ионами вещества внутри одного твёрдого тела. Это сцепление молекул (атомов, ионов) физического тела под действием сил притяжения. Об уровне когезии судят по силе сцепления частиц внутри данного тела. и отрыва внутри наименее прочного из двух соприкасающихся тел. В этом случае разрыв происходит по объёму одного из соприкасающихся тел. Примеры когезионного разрушения - задиры и питтинговые повреждения материалов пар трения.

36. Объясните, что такое «Номинальная Аa, контурная Аc и фактическая Аr , площади контакта/трения»? Площадь контакта, состоящая из площадок контакта отдельных пар выступов сопряжённых поверхностей, образует фактическую площадь контакта А,. Номинальная площадь контакта Аa для детали в виде прямоугольника равна произведению длины на ширину. Контурная площадь Ас контакта дискретна и состоит из множества пятен фактического контакта, общая площадь которых является фактической площадью контакта Аr, составляющую десятые или даже сотые доли процента от номинальной площади контакта Аa|.

37 Приведите формулы и объясните понятия «Насыщенный и ненасыщенный контакты».

Ненасыщенным называется контакт, при котором деформированные микронеровности не оказывают влияния друг на друга, так как они расположены далеко один от другого.

Насыщенным называется контакт, при котором давление на контакте очень велико и в контакт вступают все выступы, находящиеся на контурной площади.

При контактировании шероховатой поверхности общая нагрузка Р состоит из нагрузки, воспринимаемой выступами, деформируемыми упруго, упругопластически и пластически: Р = PУ +Pуп+Рп. По среднему фактическому давлению рг и приложенной нагрузке Р для упругопластической деформации шероховатой поверхности можно вычислить фактическую площадь контакта: Аг = Р/ рг. При пластическом контакте среднее фактическое давление с учётом максимальной твёрдости (по Мейеру) будет равно: рг = к×НВ, причём для неупрочняющегося материала к=1. а для упрочняющегося к=1,3.

Методы испытаний на трение и износ

38. Объясните понятия «Шероховатость, субмикрошероховатость и волнистость поверхности». Под шероховатостью поверхности понимают совокупность микронеровностей с малым шагом от 2 до 800 мкм и высотой от 0,01 до 400 мкм. На выступах, образующих шероховатость, имеются ещё более мелкие неровности - субмикрошероховатости с высотой 2...20 нм. Волнистость- совокупность чередующихся выступов и впадин (часто в виде синусоиды) с расстоянием между вершинами волн от 0,8 до 10 мм и высотой 0,03...500 мкм.

39. Приведите «Примеры параметров шероховатости поверхности». Профиль поверхности записывают профилографом/профилометром. Величины hmax и hmin – наибольшая высота выступа и наибольшая глубина впадины по отношению к средней линии. Smi – шаг неровностей как, например. расстояния между соседними точками падающих кривых ближайших отдельных шероховатостей, пересекающих среднюю линию. Базовая длина l, которая выбирается так, чтобы на ней не проявлялись другие виды неровностей (волнистость и макроотклонения). Среднее арифметическое отклонение профиля Ra, задаваемое функцией h(x) от средней линии рассчитывается по формуле:

средняя высота неровностей по десяти точкам Rz рассчитывается по формуле:

для чего на базовой длине выбираются 5 наибольших пиков неровностей и 5 наибольших по значению впадин, что и представлено в приводимой выше формуле. Высота сглаживания поверхности Rp измеряется расстоянием от максимальной вершины выступов до средней линии.

41. Чему равна «Величина сближения/внедрения сферического индентора при вдавливании его в пластическое полупространство»?

Площадь и деформацию в этом случае можно определить по формулам, полученным в предположении, что напряжение на контакте равно твёрдости, поскольку при её определении также используют внедрение сферического индентора. Тогда среднее давление рт » НВ, где НВ- твёрдость по Бринеллю. Площадь контакта сферы Ап = Р/НВ, а величина сближения/внедрения h = Р /(2 π RHB).

45. Приведите график «Зависимость силы внешнего трения от перемещения».

При начальном сдвиге тела по поверхности другого (при скольжении) наблюдается увеличение силы внешнего трения (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость силы внешнего трения FT от перемещения X:

а) в общем случае; б) в режиме фрикционных автоколебаний;

FTHП – сила трения покоя; FTНП – неполная сила внешнего трения;

FTCK – сила трения скольжения; d – зона предварительного смещения

46. Объясните понятия «Прямая и обратная пары трения».

Если обозначить твёрдость тела через Н1 а твёрдость контртела через Н2, то, исходя из рис. 5. понятно, что выгоднее создавать пары трения, когда твёрдость тела меньше чем твёрдость контртела Н1 < Н2 (обратная пара трения). Такое соотношение уменьшает силы трения, износ и температуру в подвижных сопряжениях.

В случае когда твёрдость тела больше чем твёрдость контртела Н1 > Н2 (прямая пара трения), в зоне контакта возрастают силы трения, износ и температура.

Рис. 5. Примеры обратной (1) и прямой (2) пар трения

48. Расскажите о «Качение упругих тел».

Напряжённое состояние и сопротивление качению зависят от разницы кривизны тел в области контакта и от соотношения модулей упругости. Если эти характеристики идентичны, то при свободном качении без сопротивления перекатыванию не возникает микропроскальзывание, а распределение давления подчиняется закону Герца. Для ведомого катка в соответствии с рис. 7 имеем:

Рис. 7. Силы и моменты, действующие на катящийся цилиндр

R - радиус катка; Р - вертикальная сила, действующая на каток; М - активный момент (направлен в сторону вращения, если каток ведущий, или в обратную сторону, если

каток ведомый или заторможенный); р(х)- контактное давление и t(х)- тангенциальные напряжения, составляющие силы реакции. Причём а - и b - абсциссы границ области контакта катка с основанием. Зона впереди катка – набегания, сцепления, а позади него – проскальзывания.

Механика деформирования и контактирования твёрдых тел.

66. Что такое «Фреттинг и его упругий контакт»?

Изнашивание при фреттинге (фреттинг)- механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном относительном микросмещении (рис. 22).

Подобное явление, первоначально приводящее к появлению локальных микродефектов, типа ямок/лунок, далее вызывает более серьёзные отказы, включая разрушения.

Напряжения определяются в зоне контакта для идеально гладкого шара и плоской поверхности. Радиус пятна контакта а есть: а = [(3×(1 – v2)FNR)/2E]1\3

Здесь: г - радиальное расстояние от центра; Е - модуль упругости: R-радиус шара; v – коэффициент Пуассона; FN – нормальная сила.

Распределение нормального давления р(г) в зоне контакта: p(r) = (3FN)×(l -r2/а2)1/2/(2πа2).

При наличии небольшой циклической тангенциальной силы FT, наложенной на нормальную силу, касательное напряжение t(r) по Mindlin будет:

τ(r) = FT/(2πa*(a2- r2)1/2).

Рис. 22. Схема упругого контакта при фреттинге

(Stick- склеивать(ся); slip- скользить; halfspace- полупространство).

Введя коэффициент трения покоя m, имеем t(г) < μр(г). При радиусе г = а/ £ а будет проскальзывание; а/ = а×[1-FT/(μ×FN)]l/3

Основы проектирования и расчёта узлов трения

86.Что такое «Кривая износа В. Лоренца и опишите её составные части»?

На рис. 38 представлена соответствующая кривая.

Рис. 38. Традиционная кривая износа, содержащая три периода:

I - этап приработки; II - стабильный, установившийся процесс нарастания износа;

III-этап катастрофического развития износа

При трении по закреплённому и очень твёрдому абразиву (твёрже проверяемого материала в 1,5 раза и более) можно получать сравнительную относительную износостойкость для разных материалов.

Снижение погрешностей в опытах достигается, если используется одно и то же оборудование и постоянный персонал. Для повышения сопоставимости и корректности результатов опытов в качестве эталонов для них выбирают стандартные детали: шарики, ролики, кольца, то есть серийно выпускаемые.

Самоустaновка деталей в паре трения часто даёт иные значения износа, чем жёсткая (принудительная). Обеспечение хорошего прилегания (конформности) образцов друг к другу лучше, делать химическими способами, а не абразивными материалами (пасты, шкурки), так как твёрдые частицы могут внедряться (шаржироваться) в поверхность трения.

87.Расскажите «Испытание пластмасс».

Испытание пластмасс на износостойкость при трении о закреплённый абразив показано на рис. 39.

Путь трения не менее 15 м. Нагрузка поджатия 10...50 Н (1...5 кгс); скорость скольжения 0,30±0,05 м/с; скорость осевого перемещения 10 мм/об; диаметр валика 150... 170 мм. Притирка идёт под нагрузкой 20 Н; износ должен быть в пределах 0,01 ...0,20 г.

Рис. 39. Схема стенда для испытания пластмасс: 1- цилиндр вращающийся:

2- шлифовальная шкурка, натянутая на цилиндр/вал; 3- патрон; 4- съёмный

держатель; 5- образец (диаметр 10 мм либо квадратный 10x10 мм) движется вдоль вала

100. Что показывает «Диаграмма Герси-Штрибека»? Рис. 54.

На рис.54 представлены зоны:

1- зона трения для несмазанных поверхностей;

2- область трения при граничной и полужидкой смазке;

3- трение при жидкой смазке

Минимум коэффициента трения f соответствует началу трения при жидкой смазке. Режим трения в подшипнике определяется следующими параметрами: h- вязкостью; v-скоростью скольжения и р- давлением. Параметр ην/p называют характеристикой режима работы подшипника. Линия "а-а" разделяет области трения при жидкостной и других видах смазки. Линия "b-b" отделяет область трения при граничной смазке от области трения поверхностей без смазки. Диаграмма пригодна для анализа явлений трения в подпятниках и парах трения при возвратно-поступательном движении.

Надёжность механических систем

108. Назовите основные положительные моменты от применения смазочных материалов в узлах трения. К ним укрупнённо относятся следующие:

- уменьшение интенсивности изнашивания;

- снижение сил трения;

- уменьшение температуры в зоне подвижного сопряжения;

- снижение уровня шума;

- препятствие к образованию задиров, заклиниваний и пр.;

- обеспечение консервации поверхностей, например, от коррозии.

109.Назовите укрупнённо негативные моменты, связанные с применением смазочных материалов. В этом случае можно отметить такие факторы:

- увеличение силы трения в начальный момент движения системы;

- загустевание, разжижение, коксование, что определяется в основном температурными режимами или временем;

- загрязнение среды обитания;

- необходимость утилизации или регенерации с применением специального оборудования на предприятиях и отвлечением на эти работы большого количества рабочих и служащих;

- активное впитывание в смазочный материал (при отсутствии качественной герметизации зоны смазывания сопряжений) пыли, грязи, абразивных частиц;

- потенциальная опасность воспламенения, дымления и пр.;

- создание больших площадей для хранения, изготовления и расфасовки в тару, которая потом также требует утилизации;

- расклинивающее действие для микродефектов и углублений в шероховатости поверхностных и без того нагруженных слоев деталей пары трения;

- необходимость создания высоконадёжных уплотнений или герметизаций;

- недопустимость попадания смазки в детали машин и механизмов, которые должны работать в режиме сухого трения;

- необходимость тщательного удаления ранее использованной смазки при вынужденном переходе на другой тип и т. д.

110.Приведите несколько примеров на то, что плохо влияет на совместимость пар трения.

К этим факторам можно, например, отнести:

- сопряжение двух деталей из одного и того же материала, с одинаковой твёрдостью и попутной шероховатостью;

- соединение двух ювенильно чистых и идеально гладких поверхностей;

- использование материалов для пары трения, обладающих антагонистическими характеристиками при контакте друг с другом;

- разрывы масляной плёнки, приводящие к образованию мостиков сварки и др.

Трибоматериаловедение и триботехнологии

117. Опишите кинетику кавитационного изнашивания.

Кавитацию, возникающую в технических устройствах, можно разделить на два типа: вибрационную и гидродинамическую. Первая возникает из-за колебания твёрдого тела относительно жидкости. Эрозии поверхностей начинают образовываться при отрыве детали от жидкости из-за появления кавитационных процессов. Гидродинамическая кавитация возникает при движении потока жидкости с большими скоростями относительно поверхности твёрдых тел. Изнашивание при кавитации часто называют кавитационной эрозией, которая имеет аккумуляционный период, стадию максимальной скорости изнашивания и период затухающей (установившейся) скорости изнашивания. Эти процессы характерны для гребных винтов судов, лопаток гидротурбин, цилиндровых втулок дизельных двигателей, насосов и др.

При кавитационном изнашивании имеет место одностороннее накопление деформаций, следовательно длительность аккумуляционного периода будет: τак = NKpf = екр / Δе, где NKp – число циклов кавитационного воздействия до окончания аккумуляционного периода: екр – критическая степень деформации при однократном нагружении с учётом коэффициента жёсткости напряжённого состояния материала; Δе – доля от пластической деформации за цикл, суммируемая в каждом цикле с односторонне накопленной деформацией: f-частота кавитационных импульсов.

128.Назовите некоторые технологические приёмы повышения износостойкости и прочности деталей.

Это, например, виброобкатывание или вибронакатывание поверхностей шариком/роликом, цементация, азотирование, борирование, покрытие хромом, дробеструйная/ металлоструйная/ пескоструйная/ термическая обработки, нанесение покрытий в вакууме, лазером, детонационным взрывом и др.

129. При работе системы в холостом режиме детали изнашиваются. Какой инструмент, работает без холостого хода?

Новый инструмент работает без холостого хода как торцовый ключ, отвёртка.

сверло или метчик при любом направлении движения силовой рукоятки и

содержит дифференциал из четырёх конических колёс и два храповых колёса с

собачками со встречной ориентацией зубьев.

130. Объясните явление диффузии, в том числе и в твёрдых веществах.

Диффузией называется перенос частиц различной природы, обусловленный

хаотическим тепловым движением молекул (атомов) в многокомпонентных системах. Такой перенос, как правило, осуществляется при наличии градиента концентрации частиц. В твёрдых неорганических материалах, где доля свободного объёма и амплитуда колебаний атомов кристаллической решетки незначительны, диффузия обусловлена нарушениями в их структуре, возникающими при изготовлении, нагревании, деформации и других воздействиях.

132. Объясните, что такое «Кристаллическое строение вещества»?

Это - одна из разновидностей состояний твёрдого вещества, для которой характерен определённый порядок в расположении частиц (атомов, ионов, молекул). Структура кристаллов характеризуется постоянными координационными числами, валентными углами и длинами связей.

Вещество из кристаллического состояния можно перевести в неупорядоченное состояние (аморфное или стеклообразное) воздействием ионизирующего излучения или тонким измельчением. Критический размер частиц, при котором уже не имеет смысла говорить о кристаллическом состоянии, примерно 1 нм, то есть того же порядка, что и размер элементарной ячейки.

Методы моделирования процессов в трибосистемах

Модуль 1.

Основные понятия, законы трения и смазки, мероприятия триботехники

1.  Технические и технологические мероприятия обеспечения оптимального функционирования узлов трения – это:

1) трибоника;

2) трибология;

3) восстановление детали;

4) триботехника.

2.  Процесс отделения материала с поверхности твердого тела при трении и накоплении усталостных напряжений, проявляющихся в постепенном изменении

формы и размеров – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

3. Процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переноса материала – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

4. Явление местного соединения двух тел, происходящее при трении

вследствие молекулярных сил – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

5. Повреждение поверхностей трения в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

6. Результат изнашивания – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

7. Сила сопротивления относительного перемещения двух тел при трении, приложенная в зоне контакта – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

8. Поверхность тел, участвующих в трении – это:

1) изнашивание;

2) схватывание;

3) задир;

4) заедание;

5) сила трения;

6) износ;

7) поверхность трения.

9. Площадь, образованная в местах касания объемным смятием тел, обусловленным волнистостью – это:

1) номинальная площадь контакта;

2) контурная площадь контакта;

3) фактическая площадь контакта;

4) физическая площадь контакта;

5) теоретическая площадь контакта.

10. Сумма фактических малых площадок контакта поверхностей тел – это:

1) номинальная площадь контакта;

2) контурная площадь контакта;

3) фактическая площадь контакта;

4) физическая площадь контакта;

5) теоретическая площадь контакта.

11. Геометрическое место всех возможных фактических площадок контакта, очерченное размерами соприкасающихся тел – это:

1) номинальная площадь контакта;

2) контурная площадь контакта;

3) фактическая площадь контакта;

4) физическая площадь контакта;

5) теоретическая площадь контакта.

12. Контурная площадь контакта составляет от номинальной:

1) несколько тысячных процента;

2) несколько сотых процента;

3) несколько десятых процента;

4) несколько процентов;

5) несколько десятков процентов.

13. Фактическая площадь контакта составляет от номинальной:

1) несколько тысячных процента;

2) несколько сотых процента;

3) несколько десятых процента;

4) несколько процентов;

5) несколько десятков процентов.

14. Возникновение молекулярной связи между поверхностными слоями разнородных твердых или жидких тел – это:

1) адсорбция;

2) адгезия;

3) когезия;

4) адсорбат;

5) адсорбент.

15. Возникновение молекулярной связи между поверхностными слоями однородных твердых или жидких тел – это:

1) адсорбция;

2) адгезия;

3) когезия;

4) адсорбат;

5) адсорбент.

16. Концентрация жидких или газообразных веществ на поверхности твердых тел или жидкостей – это:

1) адсорбция;

2) адгезия;

3) когезия;

4) адсорбат;

5) адсорбент.

17. Жидкостная смазка, при которой полнее разделение поверхностей трения осуществляется в результате давление, самовозникающего в жидкости при относительном движении поверхностей

называется:

1) гидродинамическая;

2) гидростатическая;

3) граничная;

4) эластогидродинамическая;

5) смешанная.

18. Жидкостная смазка, при которой полное разделение поверхностей трения деталей, находящихся в относительном движении или покое, осуществляется жидкостью, поступающей в зазор между поверхностями под внешнем давлением

называется:

1) гидродинамическая;

2) гидростатическая;

3) граничная;

4) эластогидродинамическая;

5) смешанная.

19. Жидкостная смазка, при которой трение и толщина пленки жидкого материала между двумя поверхностями, находящимися в относительном движении, определяется упругими свойствами материалов, а также реологическими свойствами смазочного материала называется:

1) гидродинамическая;

2) гидростатическая;

3) граничная;

4) эластогидродинамическая;

5) смешанная.

20. Смазка, при которой трение и износ между поверхностями, находящимися в относительном движении, определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочного материала

называется:

1) гидродинамическая;

2) гидростатическая;

3) граничная;

4) эластогидродинамическая;

5) смешанная.

21. Смазка, при которой осуществляется частично гидродинамическая, частично граничная смазка

называется:

1) гидродинамическая;

2) гидростатическая;

3) граничная;

4) эластогидродинамическая;

5) смешанная.