Триботехника. Учебное пособие Д. Н. Гаркунов, Э. Л. Мельников, В. С. Гаврилюк

У нас вы можете скачать книгу Триботехника. Учебное пособие Д. Н. Гаркунов, Э. Л. Мельников, В. С. Гаврилюк в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Даны рекомендации по оптимизации конструкторских решений и технологических способов повышения износостойкости механизмов и машин.

Приведены эксплуатационные методы повышения износостойкости узлов трения рабочих машин и оборудования. Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения.

Для студентов машиностроительных направлений и специальностей. Может быть полезно аспирантам, преподавателям вузов, научным и инженерно-техническим работникам машиностроительных и ремонтных предприятий. Обо всём этом и не только в книге Триботехника. Предложений от участников по этой книге пока нет. Хотите обменяться, взять почитать или подарить? Нобелевская премия в области литературы всё же будет вручена в нынешнем году, но уже в новом Я в последнее время часто сталкиваюсь с проблемой: Для регистрации на BookMix.

Главная Образование и наука Для техникумов и вузов Триботехника. Учебное пособие Купить в магазинах: Подробнее об акции [x]. Я читал эту книгу. Рецензии Отзывы Цитаты Где купить. Раздел IV триботехники рассматривает вопросы эксплуатации машин в связи с обеспечением износостойкости деталей. Методы технической эксплуатации машин постоянно изменяются, изыскиваются методы, наиболее удовлетворяющие назначению машин. C развитием техники некоторые машины могут быть переведены на безремонтную эксплуатацию.

Главными предпосылками здесь должны быть значительное увеличение срока службы узлов трения;. К вопросам эксплуатации машин в связи с обеспечением износостойкости деталей относятся изменение свойств смазочного материала в процессе эксплуатации, обкатка машин, стендовые и эксплуатационные испытания, влияние условий эксплуатации и режима работы машин на интенсивность изнашивания их деталей, уход за машиной во время работы, техническое обслуживание и ремонт машин, предельные износы и сроки службы деталей и др.

На основе этих открытий разработаны новые смазочные материалы и присадки к ним, приработочные покрытия и конструкции узлов трения, снижающие затраты энергии на трение и повышающие износостойкость трущихся деталей машин и оборудования. Как оказалось, избирательный перенос является одним из эффективных средств снижения интенсивности водородного изнашивания деталей.

Содержание всех разделов триботехники подчинено одной задаче — повышению долговечности машин. Это наиболее эффективный и экономичный способ увеличения действующего то есть фактически работающего машинного парка без значительных капитальных вложений и, как следствие, повышения объема выпуска промышленной продукции.

При написании учебника в большей мере использованы работы [3, 4, 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16, 22, 23, 25, 29, 33, 36, 37]. Авторы выражают благодарность инженеру А. Бояркину за помощь в подготовке рукописи учебника к изданию.

Оно подарило человечеству тепло и огонь, возможность в короткое время остановить скоростной поезд и автомобиль, ускорить химическую реакцию в сто тысяч раз, записать человеческий голос на пластинку, услышать звуки скрипки и многое другое. Трение изучали Леонардо да Винчи и М. Рейнольдс и другие ученые. В наше время трение изучали академики Н. Сегодня в нашей стране изучением трения, изнашивания и смазки машин занимаются многие ученые, профессора, доктора наук: Ерохин, академик РАН К.

Колесников, академик РАН В. Чичинадзе и многие другие. За рубежом наиболее известными учеными в этой области являются Ф. До настоящего времени трение во многих его аспектах остается загадкой. При трении и только при трении одновременно происходят механические, электрические, тепловые, вибрационные и химические процессы.

Трение может упрочнить или разупрочнить металл, повысить или уменьшить в нем содержание углерода, насытить металл водородом или обезводородить его, превратить золото и платину в окислы, отполировать детали или сварить их. Трение является самоГлава 1. Это позволило не только разработать конструктивные и технологические мероприятия по повышению срока службы машин и создать рациональные методы ухода за ними, но и на базе достижений физики, химии и металловедения заложить основы учения о трении, изнашивании и смазывании машин.

Этой проблемой широко занимаются на заводах, в вузах и отраслевых научно-исследовательских институтах, ей посвящают систематически проводимые совещания и конференции, по этим вопросам издают монографии и публикуют многочисленные журнальные статьи.

В отличие от высокого уровня методик расчетов деталей и конструкций на прочность, жесткость и устойчивость современное состояние теории трения и изнашивания не дает конструктору надежных методов расчета сопряженных пар на износ и не позволяет заранее предусмотреть срок службы, то есть определять долговечность большинства изнашивающихся деталей.

Даже гидродинамическая теория смазки, развитие которой началось свыше лет назад, не позволяет выполнить расчет на износ подшипника с жидкостной смазкой с той же надежностью результатов, как расчет балки методами сопротивления материалов. Однако теория и инженерная практика повышения износостойкости и надежности работы трущихся деталей располагают бо2льшим количеством важных качественных зависимостей, результатов экспериментальных исследований и наблюдений, использование которых позволяет существенно повысить сроки службы машин.

Эти материалы не могут в полной мере внедрить в практику вследствие их обширности и разрозненности. Систематизация, обобщение и представление их в доступной форме применительно к запросам студентов технических вузов, конструкторов, технологов и работников служб главного механика, заводских лабораторий и эксплуатационников — такова цель настоящего краткого курса по триботехнике.

Триботехника — часть трибологии, изучающая контактное взаимодействие твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазывания машин. Трибохимия 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. Трибофизика изучает физические аспекты взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. Трибомеханика 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 другие явления применительно к задачам трения, изнашивания и смазывания.

В некоторых странах вместо термина триботехника употребляют термины трибология и трибоника. В технической литературе встречается термин динамическое металловедение — это раздел металловедения, изучающий структуру и свойства поверхностных слоев металлов и сплавов в процессе трения.

ГОСТ —88 включает терминов, которые классифицированы по видам трения, изнашивания, смазки, методам смазывания и смазочным материалам. Пара трения — совокупность двух подвижно сопряженных поверхностей деталей образцов в условиях эксплуатации или испытаний. Внешнее трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией 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 поверхностей трения, определяемый в установленных единицах. Износ может выражаться в единицах длины, объема, массы и др. Введение в триботехнику 15 Износ сопряжения — изменение относительного положения сопряженных тел в результате износа их поверхностей трения.

Предельный износ детали узла — износ, при котором дальнейшая эксплуатация механизма или машины становится невозможной вследствие выхода детали узла из строя, неэкономичной или недопустимой ввиду снижения надежности механизма. Скорость изнашивания — отношение износа детали ко времени, в течение которого происходило изнашивание.

Интенсивность изнашивания — отношение износа детали или испытываемого образца к пути трения или объему выполненной работы. Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Безотказность — свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки. Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Надежность — свойство изделия сохранять требуемые показатели качества в течение всего периода его использования, то есть свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность.

Параметрическая надежность — надежность, связанная не с отказом функционирования изделия, а с изменением его выходных параметров. Предельное состояние — состояние изделия, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно. Работоспособность — свойство изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения выходных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией техническими условиями.

Смазочный материал — материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и или интенсивности изнашивания. 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. Трение скольжения — трение движения двух твердых тел, при котором скорости тел в точках касания различны по величине и направлению, или по величине, или направлению. Трение качения — трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению. Сила трения — 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. Предварительное смещение — относительное микроперемещение двух твердых тел при трении в пределах перехода от состояния покоя к относительному движению.

Коэффициент трения — отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу. Коэффициент сцепления — отношение наибольшей силы трения покоя двух тел к нормальной относительно поверхностей трения силе, прижимающей тела друг к другу. Ремонт — комплекс операций, предназначенных для восстановления исправности и работоспособности объекта реновации, восстановления технического ресурса объекта и его составных частей.

Введение в триботехнику 17 Процессы реновации — конструктивные, технологические и организационно-технические мероприятия по ремонту, восстановлению и модернизации и или утилизации объекта реновации. Реновация отрасли, машины, узла, детали от латинского renovatio, что означает обновление, возобновление. Комплекс технологических, конструкторских и организационных мероприятий, направленных на увеличение рабочего ресурса реновируемого объекта или его составляющих, на использование его по новому назначению или на повторное использование материала, а также на утилизацию объекта, на решение проблем, относящихся к экономии сырьевых, энергетических и трудовых ресурсов страны, а также экологических проблем.

При этом реновационные работы полностью или частично восстанавливают первоначальные кондиции объекта благодаря техническому прогрессу, новым технологическим разработкам, сокращающим в машинах количество узлов и деталей, требующих частых ремонтов.

Объектом реновации является оборудование, машины, средства производства, подвергающиеся восстановлению до работоспособного состояния, ремонту, модернизации. Ремонтопригодность — свойство объекта реновации, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Составляющими работоспособности объекта являются: Предусматривает шесть видов ремонтно-обслуживающих работ: Система ППР — система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания, при которой заранее назначается продолжительность межремонтных периодов и характер проводимых мероприятий по поддержанию и восстановлению работоспособности машины или механизма.

ОснОВы изнОсОстОйкОсти ПРи тРении Техническое обслуживание — совокупность мероприятий, направленных на замедление процесса потери машиной работоспособности и на частичное или полное восстановление утраченных характеристик. Структура ремонтного цикла — последовательность принятых ремонтных работ на протяжении всего периода эксплуатации изделия.

Коэффициент технического использования — отношение времени выполнения изделием своих функций за весь период эксплуатации к сумме этого времени и времени его нахождения в ремонте и при техническом обслуживании.

Конверсия производства, отрасли, продукции — перестройка предприятий необязательно оборонных путем переориентации высвобожденных производственных мощностей при максимальном применении высоких двойных технологий для изготовления товаров народного потребления ТНП , изделий промышленно-технического назначения ПТН , широкой номенклатуры изделий гражданского назначения, а также использования оборудования по другому назначению.

Практические примеры решения задач триботехники Повышенный износ деталей в сочленениях в одних случаях нарушает герметичность рабочего пространства машины например, в поршневых машинах , в других — нарушает нормальный режим смазки, в третьих — приводит к потере кинематической точности механизма. В результате изнашивания понижается мощность двигателей, увеличивается расход горючесмазочных материалов, падает производительность компрессоров; возникает возможность утечки ядовитых и взрывоопасных продуктов через сальники и уплотнения; понижаются тяговые качества транспортных машин, ухудшается управление самолетами и автомобилями понижается безопасность движения ; уменьшается производительность; снижается точность и качество обработки изделий на металлорежущих станках и т.

Износ инструмента и рабочих органов машин, помимо снижения производительности, повышает расход энергии. Например, с износом и затуплением зубьев ковша экскаватора уменьшается сечение срезаемой стружки грунта, увеличивается сопротивление резанию последнего, требуется больший путь для заполнения ковша. Введение в триботехнику 19 Износ и повреждение поверхностей снижают сопротивление усталости деталей и могут служить причиной их разрушения даже при незначительных концентраторах напряжений и весьма низких номинальных напряжениях.

Повышенный износ нарушает нормальное взаимодействие деталей в узлах, может вызвать значительные дополнительные нагрузки, удары в сопряжениях и вибрации, стать причиной внезапных разрушений. С повышенным износом нередко связан недопустимый шум машин. Заедание или заклинивание деталей может привести к аварийной ситуации. Так, заедание лопатки ротора масляного насоса может вызвать его заклинивание, прекращение подачи масла к подшипникам и аварию машины. В многозвенных механизмах даже небольшой износ отдельных элементов может суммироваться на ведомом звене и нарушать нормальное функционирование механизма.

Износ цилиндропоршневой группы двигателя увеличивает засорение воздуха отработавшими газами: Примечательно, что масса механизма или машины по мере их износа уменьшается незначительно. На одном из заводов, выпускающих мощные двигатели внутреннего сгорания, с некоторого времени в процессе обкатки двигателей на азотированных поверхностях цилиндров начали появляться мелкие задиры, что приводило к дымлению двигателей.

Верхнее компрессионное кольцо поршня было хромированным, а остальные кольца выполнены из чугуна, легированного хромом, титаном и ванадием. Попытки устранить дымление двигателей увеличением времени их обкатки, улучшением микрогеометрии зеркала цилиндров, ужесточением допусков на конусность и овальность цилиндров, очисткой масла от абразивных частиц и рядом других мер не дали результатов. После длительных поисков причин задиров зеркала цилиндров установлено, что в период обкатки цилиндры недостаточно смазывались маслом, что вызывало трение при полусухой смазке отдельных участков их поверхности.

Нанесение мелких вмятин на юбке поршРаздел I. С тех пор завод выпускает двигатели с накатанными углублениями на юбке поршня. Более кардинальным методом было бы накатывание зеркала цилиндра, однако твердость азотированной поверхности зеркала препятствовала достаточной производительности этого процесса: На самолете после — посадок в результате повышенного износа выходили из строя верхние бронзовые буксы амортизаторов шасси, что вынуждало ремонтировать амортизационные стойки с заменой букс.

Для уменьшения удельных нагрузок на буксу ее высота была увеличена в 1,5 раза. Однако эта мера не устранила повышенного износа букс. В результате поисков было установлено, что бронза БрАЖМц, из которой изготовляли буксы, имела очень низкую износостойкость в условиях смазывания спиртоглицериновой смесью. Замена этой смеси маслом АМГ устранила повышенный износ букс. На паровой машине, установленной на судне, за 20—30 дней плавания из-за быстрого изнашивания выходило из строя верхнее поршневое кольцо, вызывая необходимость его замены.

Из многих методов снижения износа поршневых колец в паровой машине действенным оказался лишь один. В чугунное кольцо сечением мм был вставлен и зачеканен медный ручей мм, выступающий на 0,5 мм над рабочей поверхностью кольца. В практике эксплуатации керосиновых насосов были случаи катастрофически быстрого изнашивания поверхностей стальных закаленных роторов из стали 12ХН3А твердостью НRC 60 и бронзовых золотников твердостью НВ Внешне разрушение проявлялось как износ стальной опоры ротора на глубину 0,03 мм и намазывание микроскопических лепестков стали на поверхность сопряженного бронзового золотника.

Идентичность материала этих лепестков с материалом ротора была установлена спектральным анализом. На роторе по всей поверхности трения имелись относительно глубокие кольцевые царапины. Причины переноса твердого материала стали и чугуна на более мягкий материал бронзу, пластмассу в процессе трения в технической литературе не описаны.

Анализ всех обстоятельств этого явления и изучение его закономерностей позволили установить новый вид контактного взаимодействия твердых тел, названного водородным изнашиванием. Гидроэлектростанции вырабатывают самую дешевую электроэнергию. Они способны выходить на режим максимальной мощности Глава 1. Введение в триботехнику 21 в сотни раз быстрее, чем тепловые и атомные электростанции. Такое преимущество в большой степени зависит от надежной работы подпятников турбин особенно при пуске , которые воспринимают вес ротора и водяной напор — в общей сложности десятки меганьютонов.

В ряде случаев, после 15—30, а иногда и после 2—3 пусков агрегат необходимо останавливать, разбирать и восстанавливать подпятник.

Разработаны специальные системы, обеспечивающие гидростатическую разгрузку подпятников турбин. Применяют также эластичные металлопластмассовые опоры. Число безопасных пусков достигло 25 и более. При проектировании грузоподъемных кранов столкнулись с трудностями в обеспечении надежной работы поворотного устройства крана грузоподъемностью в т и наибольшей высотой подъема груза м. Обычно такое устройство состоит из нескольких рядов роликов, работающих по закаленной направляющей.

Диаметр поворотного устройства был ограничен 3 м. При высоких нагрузках и малом диаметре поворотное устройство работало плохо — ролики заклинивались, и их поверхности и поверхности направляющих повреждались. Попытки применить различные смазочные материалы не привели к желаемым результатам. Это обеспечило надежную работу поворотного устройства, что позволило в короткие сроки изготовить уникальный автокран и пустить его в эксплуатацию. Сроки службы трущихся деталей машин Ресурс или срок службы машины — календарная продолжительность эксплуатации изделия до разрушения или другого предельного состояния.

Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, условиям безопасности, экономическим показателям, по необходимости первого капитального ремонта и т. Выход из строя деталей и рабочих органов машин при нормальных условиях эксплуатации является следствием физического износа разных видов: Современное состояние теории рабочих процессов машин, наличие обширной экспериментальной техники для определения рабочих нагрузок и высокий уровень развития прикладной теории упругости при относительно хороших знаниях физических и механических свойств материалов позволяют обеспечить достаточную прочность деталей машин с большой гарантией от поломок их в нормальных условиях эксплуатации.

Поэтому наиболее распространенной причиной выхода деталей и рабочих органов машин из строя является не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей.