трибология что это такое

17.01.202320.02.2023 admin 0 Comments

трибология

Смотреть что такое «трибология» в других словарях:

трибология — трибология … Орфографический словарь-справочник

трибология — трайбология Словарь русских синонимов. трибология сущ., кол во синонимов: 1 • трайбология (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

трибология — и, ж. Наука о трении. Специалисты трибологи разработали множество точных методов изучения гладкости различных поверхностей. Science et avenir. // НИЖ 1998 1 13. Лекс. НС 2: триболо/гия … Исторический словарь галлицизмов русского языка

трибология — Термин трибология Термин на английском tribology Синонимы Аббревиатуры Связанные термины карты трения, трение на микро/нано масштабном уровне, карта износа Определение (от греч. слова тереть) наука о фундаментальных и технических аспектах… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Трибология — (лат. tribos трение) наука, раздел физики, занимающаяся исследованием и описанием контактного взаимодействия твёрдых деформируемых тел при их относительном перемещении. Областью трибологических исследований являются процессы… … Википедия

Трибология — Tribology Трибология. (1) Наука и технология взаимодействующих трущихся поверхностей, находящихся в относительном движении и методов измерений, связанных с этим. (2) Наука, связанная с проектированием, трением, смазкой и износом соприкасающихся… … Словарь металлургических терминов

ТРИБОЛОГИЯ — то же, что трайбология … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Этимология

История

Ранняя история

Хотя эти простые утверждения не применимы повсеместно, они применимы к удивительно широкому кругу систем. Эти законы были далее развиты Шарлем-Огюстеном де Кулоном (в 1785 г.), который заметил, что сила статического трения может зависеть от времени контакта, а трение скольжения (кинетическое) может зависеть от скорости скольжения, нормальной силы и площади контакта.

Отчет Йоста

Значимость

Классическая трибология, охватывающая такие области применения, как шарикоподшипники, зубчатые передачи, сцепления, тормоза и т. Д., Была разработана в контексте машиностроения. Но в последние десятилетия трибология распространилась на качественно новые области применения, в частности, в микро- и нанотехнологии, а также в биологии и медицине.

Физика

Трение

Слово трение происходит от латинского «frictionem», что означает трение. Этот термин используется для описания всех диссипативных явлений, способных выделять тепло и противодействовать относительному движению между двумя поверхностями. Различают два основных типа трения:

Статическое трение Что происходит между поверхностями в фиксированном или относительно неподвижном состоянии. Динамическое трение Что происходит между поверхностями в относительном движении.

Изучение явлений трения является преимущественно эмпирическим исследованием и не позволяет достичь точных результатов, а позволяет лишь сделать полезные приблизительные выводы. Эта невозможность получить определенный результат объясняется чрезвычайной сложностью явления. При более внимательном изучении в нем появляются новые элементы, которые, в свою очередь, делают глобальное описание еще более сложным.

Законы трения

Все теории и исследования трения можно свести к трем основным законам, которые действительны в большинстве случаев:

Первый закон Амонтона Трение не зависит от видимой области контакта. Второй закон Амонтона Сила трения прямо пропорциональна нормальной нагрузке. Третий закон Кулона Динамическое трение не зависит от относительной скорости скольжения.

Статическое трение

Динамическое трение

Статический и динамический коэффициент трения

Обычно значение обоих коэффициентов не превышает единицы и может считаться постоянным только в определенных диапазонах сил и скоростей, за пределами которых существуют экстремальные условия, изменяющие эти коэффициенты и переменные.

В следующей таблице приведены значения статических и динамических коэффициентов трения для обычных материалов:

Таблица наиболее часто используемых статических и динамических коэффициентов трения

Контактные поверхности	Статическое трение	Динамическое трение
Дерево – дерево	0,25–0,5	0,2
Дерево – картон	0,32	0,23
Лед – лед	0,1	0,02
Scioled wood лыжи – снег	0,04	0,04
Стекло – стекло	0,9–1,0	0,4
Сталь – сталь (гладкая)	0,6	0,6
Сталь – сталь (со смазкой)	0,09	0,05
Сталь-лед	0,1	0,05
Сталь-лед (сухой)	0,78	0,42
Сталь – алюминий	0,61	0,47
Сталь – латунь	0,51	0,44
Сталь – воздух	0,001	0,001
Сталь-тефлон	0,04	0,04
Тефлон – тефлон	0,04	0,04
Резино-цементный (сухой)	1.0	0,8
Резино-цементный (мокрый)	0,7	0,5
Медь – сталь	0,53	0,36
Медь – стекло	0,68	0,53
Синовиальных суставов	0,01	0,003

Трение качения

В случае тел, способных катиться, существует особый тип трения, в котором явления скольжения, типичного для динамического трения, не возникает, но также существует сила, препятствующая движению, что также исключает случай статического трение. Этот тип трения называется трением качения. Теперь мы хотим подробно понаблюдать, что происходит с колесом, которое катится по горизонтальной плоскости. Первоначально колесо неподвижно, и силы, действующие на него, представляют собой силу веса и нормальную силу, создаваемую реакцией на вес пола. м г → <\ Displaystyle м <\ vec >> N → <\ displaystyle <\ vec >>

То, что происходит на микроскопическом уровне между колесом и опорной поверхностью, подробно описано на рисунке, где можно наблюдать поведение сил реакции деформированной плоскости, действующих на неподвижное колесо.

Непрерывное вращение колеса вызывает незаметные деформации плоскости, и после перехода в следующую точку плоскость возвращается в исходное состояние. В фазе сжатия плоскость противодействует движению колеса, в то время как в фазе декомпрессии она вносит положительный вклад в движение.

Поверхности

Пойдя еще глубже, можно изучить не только самую внешнюю поверхность металла, но и непосредственно более внутренние состояния, связанные с историей металла, его составом и производственными процессами, которым подвергался последний.

можно разделить металл на четыре разных слоя:

Слой оксидов и примесей (третье тело) имеет фундаментальное трибологическое значение, фактически он обычно способствует снижению трения. Еще один фундаментально важный факт, касающийся оксидов, заключается в том, что если бы вы могли очистить и сгладить поверхность, чтобы получить чистую «металлическую поверхность», мы бы наблюдали объединение двух соприкасающихся поверхностей. Фактически, при отсутствии тонких слоев загрязняющих веществ атомы рассматриваемого металла не могут отличить одно тело от другого, поэтому при соприкосновении с ним они образуют единое тело.

Происхождение трения

Контакт между поверхностями, в действительности, представляет собой контакт между шероховатостью и источником явления трения и, следовательно, рассеивания энергии, происходит именно из-за деформаций, которым такие неровности подвергаются из-за нагрузки и относительного движения. Могут наблюдаться пластические, упругие или разрывные деформации:

Энергия, которая рассеивается во время явления, преобразуется в тепло, тем самым повышая температуру соприкасающихся поверхностей. Повышение температуры также зависит от относительной скорости и шероховатости материала, оно может быть настолько высоким, что даже приведет к плавлению задействованных материалов.

Участие в явлениях температурного трения является фундаментальным во многих аспектах применения, например, в случае тормозов. Если температура повышается слишком сильно, возникает риск чрезмерного снижения коэффициента трения и, как следствие, резкого снижения эффективности тормозов.

Теория сплоченности

На этом этапе, поскольку коэффициент трения представляет собой отношение между интенсивностью силы трения и силой приложенной нагрузки, можно утверждать, что

Сила, действующая между двумя контактирующими твердыми телами, будет иметь не только нормальные составляющие, как предполагалось до сих пор, но также и тангенциальные составляющие. Это еще больше усложняет описание взаимодействий между шероховатостями, потому что из-за этого тангенциального компонента пластическая деформация сопровождается меньшей нагрузкой, чем при игнорировании этого компонента. Более реалистичное описание площади каждого создаваемого стыка дает

В заключение рассмотрен случай взаимодействия упругих тел между собой.

Подобно тому, что мы только что видели, можно определить уравнение типа

где в этом случае K зависит от упругих свойств материалов. Также для упругих тел тангенциальная сила зависит от коэффициента c, показанного выше, и будет

и поэтому можно получить достаточно исчерпывающее описание коэффициента трения.

Измерения трения

Смазка

С помощью этих материалов мы пытаемся достичь идеальной жидкой смазки или такой смазки, которая позволяет избежать прямого контакта между рассматриваемыми поверхностями, создавая между ними смазочную пленку. Для этого есть две возможности, в зависимости от типа применения, необходимых затрат и желаемого уровня «совершенства» смазки, есть выбор между:

Вязкость

Вязкость эквивалентна трению в жидкости, она фактически описывает способность жидкости противостоять силам, вызывающим изменение формы.

Таблица коэффициентов вязкости μ для некоторых жидкостей

Жидкость	μ (Па с)
CO ₂	1,5 ⋅ 10 −5
Воздуха	1,8 ⋅ 10 −5
Бензин	2,9 ⋅ 10 −4
Вода (90 ° C)	0,32 ⋅ 10 −3
Вода (20 ° C)	1,0 ⋅ 10 −3
Кровь (37 ° C)	4,0 ⋅ 10 −3
Масло (20 ° C)	0,03
Масло (0 ° C)	0,11
Глицерин	1.5

Чтобы определить, какой именно поток находится в исследовании, наблюдаем его число Рейнольдса.

В заключение мы хотим подчеркнуть, что можно разделить жидкости на два типа в зависимости от их вязкости:

Вязкость как функция температуры и давления

Существует три основных причины колебаний температуры, которые могут повлиять на поведение смазки:

Чтобы классифицировать различные смазочные материалы в зависимости от их вязкости в зависимости от температуры, в 1929 году Дин и Дэвис ввели индекс вязкости (VI). Им присваивался лучший смазочный материал, доступный на тот момент, а именно масло Пенсильвании, индекс вязкости 100 и, в худшем случае, американское масло побережья Мексиканского залива, значение 0. Чтобы определить значение промежуточного индекса масла, выполните следующую процедуру. используется: выбираются два эталонных масла так, чтобы рассматриваемое масло имело одинаковую вязкость при 100 ° C, и следующее уравнение используется для определения индекса вязкости

У этого процесса есть некоторые недостатки:

В случае масел с индексом вязкости выше 100 вы можете использовать другое соотношение, которое позволяет получить точные результаты.

Таким образом, в заключение можно сказать, что повышение температуры приводит к снижению вязкости масла. Также полезно иметь в виду, что таким же образом повышение давления означает увеличение вязкости. Чтобы оценить влияние давления на вязкость, используется следующее уравнение

Меры вязкости

Для определения вязкости жидкости используются вискозиметры, которые можно разделить на 3 основные категории:

Первые два типа вискозиметров в основном используются для ньютоновских жидкостей, а третий очень универсален.

Носить

Адгезионный износ

Абразивный износ

Абразивный износ складывается из усилия резания твердых поверхностей, которые действуют на более мягкие поверхности, и может быть вызван либо шероховатостью, которую режущие кромки отрезают от материала, о который они трутся (двухчастичный абразивный износ), либо частицами твердого материала, которые вставляются между двумя поверхностями в относительном движении (трехкомпонентный абразивный износ). На уровне применения двухчастный износ легко устраняется посредством соответствующей обработки поверхности, в то время как трехкомпонентный износ может вызвать серьезные проблемы и поэтому должен быть устранен в максимально возможной степени с помощью подходящих фильтров, даже до утяжеления. конструкция машины.

Усталостный износ

Коррозионный износ

Коррозионный износ происходит в присутствии металлов, которые окисляются или корродируют. Когда чистые металлические поверхности вступают в контакт с окружающей средой, на их поверхностях образуются оксидные пленки из-за загрязняющих веществ, присутствующих в самой окружающей среде, таких как вода, кислород или кислоты. Эти пленки постоянно удаляются с механизмов абразивного и адгезионного износа, постоянно воссоздавая их за счет взаимодействия чистых загрязняющих металлов. Очевидно, что этот тип износа можно уменьшить, пытаясь создать «специальную» среду, свободную от загрязняющих веществ и чувствительную к минимальным температурным изменениям. Коррозионный износ также может иметь место в некоторых случаях. Фактически, образующиеся оксиды способствуют снижению коэффициента трения между поверхностями или, будучи во многих случаях тверже металла, к которому они принадлежат, могут использоваться в качестве отличных абразивов.

Трение или истирание

Износ при трении возникает в системах, подверженных более или менее интенсивным вибрациям, которые вызывают относительные перемещения между соприкасающимися поверхностями с величиной порядка нанометра. Эти микроскопические относительные движения вызывают как адгезионный износ, вызванный самим смещением, так и абразивный износ, вызванный частицами, образующимися в адгезивной фазе, которые остаются захваченными между поверхностями. Этот тип износа может быть ускорен наличием агрессивных веществ и повышением температуры.

Эрозионный износ

Эрозионный износ возникает, когда свободные частицы, которые могут быть твердыми или жидкими, ударяются о поверхность, вызывая истирание. Используемые механизмы бывают разных видов и зависят от определенных параметров, таких как угол удара, размер частиц, скорость удара и материал, из которого состоят частицы.

Факторы, влияющие на износ

Среди основных факторов, влияющих на износ, мы находим:

Было подтверждено, что чем тверже материал, тем больше он уменьшается. Таким же образом, чем меньше два материала взаимно растворимы, тем больше уменьшается износ. Наконец, что касается кристаллической структуры, можно утверждать, что некоторые структуры более подходят для противодействия износу других, например, гексагональная структура с компактным распределением, которая может деформироваться только за счет скольжения по базовым плоскостям.

Скорость износа

Этот коэффициент позволяет разделить, в зависимости от его размера, повреждения, нанесенные различными материалами в различных ситуациях, от умеренной степени износа до средней степени до степени сильного износа.

Вместо этого, чтобы выразить объем износа V, можно использовать уравнение Холма

Измерение износа

Приложения

Транспортная и производственная трибология

Использование смазок, которые сводят к минимуму прямой контакт с поверхностью, снижает износ инструмента и снижает требования к мощности. Также необходимо знать эффекты производства, все производственные методы оставляют уникальный отпечаток системы (например, топографию поверхности ), который будет влиять на трибоконтакт (например, образование пленки смазки).

Трибологические исследования

Области исследований

Трибологические исследования варьируются от макро до нано масштабов в самых разных областях, от движения континентальных плит и ледников до передвижения животных и насекомых. Исследования в области трибологии традиционно сосредоточены на транспортном и производственном секторах, но они значительно расширились. Исследования в области трибологии можно условно разделить на следующие области (с некоторым перекрытием):

Исследовательские общества

В настоящее время существует множество национальных и международных обществ, в том числе: Общество трибологов и инженеров по смазкам (STLE) в США, Институт инженеров-механиков и Институт физики (IMechE Tribology Group, IOP Tribology Group) в Великобритании, Немецкое общество для трибологии (Gesellschaft für Tribologie), Корейского общества трибологии (KTS), Малазийского общества трибологов (MYTRIBOS), Японского общества трибологов (JAST), Общества трибологов Индии (TSI), Общества инженеров Китая (Китайская трибология) Institute) и Международного совета по трибологии.

Подход к исследованию

Исследования в области трибологии носят преимущественно эмпирический характер, что можно объяснить огромным количеством параметров, влияющих на трение и износ в трибологических контактах. Таким образом, большинство областей исследований в значительной степени полагаются на использование стандартизированных трибометров и процедур испытаний, а также испытательных стендов на уровне компонентов.

Основные концепции

Трибосистема

Концепция трибосистем используется для подробной оценки соответствующих входов, выходов и потерь в трибологических системах. Знание этих параметров позволяет трибологам разрабатывать процедуры испытаний для трибологических систем.

Трибофильм

Кривая Стрибека

Источник

трибология

Основные задачи трибологии: расчёт сил трения, расчёт долговечности и износа конструкций, исследование механизмов трения поверхностей, создание моделей поведения взаимодействующих поверхностей, изучение механизмов поверхностного разрушения, включая перенос материала с одного тела на другое, разработка принципов конструирования узлов трения, решение задач граничной гидродинамики и смазки поверхностей, изучение изменения свойств поверхностных слоёв при трении, изучение вопросов тепловыделения и термического воздействия при трении и т.д.

Историческая справка. Основоположниками науки о трении являются Леонардо да Винчи (1452-1519), первым сформулировавший два основных закона трения, Гийом Амонтон (1663-1705), установивший независимость силы трения от номинальной площади контакта, и Шарль Август Кулон (1736-1806), изучавший трение качения, скольжения и верчения с учётом слипания (адгезии) поверхностей.

Полезное

Смотреть что такое «трибология» в других словарях:

трибология — трибология … Орфографический словарь-справочник

трибология — и; ж. [от греч. tribos трение и logos учение] Научная дисциплина, занимающаяся изучением трения и износа узлов машин и механизмов. Инженерная наука т. Достижения трибологии. Изучать трибологию. * * * трибология (от греч. tríbos трение и… … Энциклопедический словарь

ТРИБОЛОГИЯ — то же, что трайбология … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Трибология

СОДЕРЖАНИЕ

Этимология [ править ]

История [ править ]

Ранняя история [ править ]

Хотя эти простые утверждения не применимы повсеместно, они применимы к удивительно широкому кругу систем. [4] Эти законы были далее развиты Шарлем-Огюстеном де Кулоном (в 1785 г.), который заметил, что сила статического трения может зависеть от времени контакта, а трение скольжения (кинетическое) может зависеть от скорости скольжения, нормальной силы и площади контакта. [5] [6]

Отчет Йоста [ править ]

Значение [ править ]

Физика [ править ]

Трение [ править ]

Слово трение происходит от латинского «frictionem», что означает трение. Этот термин используется для описания всех диссипативных явлений, способных выделять тепло и противодействовать относительному движению между двумя поверхностями. Существует два основных типа трения:

Законы трения [ править ]

Статическое трение [ править ]

Динамическое трение [ править ]

Статический и динамический коэффициент трения [ править ]

Таблица наиболее часто используемых статических и динамических коэффициентов трения

Контактные поверхности	Статическое трение	Динамическое трение
Дерево – дерево	0,25–0,5	0,2
Дерево – картон	0,32	0,23
Лед – лед	0,1	0,02
Scioled wood лыжи – снег	0,04	0,04
Стекло – стекло	0,9–1,0	0,4
Сталь – сталь (гладкая)	0,6	0,6
Сталь – сталь (со смазкой)	0,09	0,05
Сталь-лед	0,1	0,05
Сталь – лед (сухой)	0,78	0,42
Сталь – алюминий	0,61	0,47
Сталь – латунь	0,51	0,44
Сталь – воздух	0,001	0,001
Сталь-тефлон	0,04	0,04
Тефлон – тефлон	0,04	0,04
Резино-цементный (сухой)	1.0	0,8
Резино-цементный (мокрый)	0,7	0,5
Медь – сталь	0,53	0,36
Медь – стекло	0,68	0,53
Синовиальных суставов	0,01	0,003

Трение качения [ править ]

В случае тел, способных катиться, существует особый тип трения, в котором явления скольжения, типичного для динамического трения, не возникает, но существует также сила, препятствующая движению, что также исключает случай статического трение. Этот вид трения называется трением качения. Теперь мы хотим подробно понаблюдать, что происходит с колесом, которое катится по горизонтальной плоскости. Первоначально колесо неподвижно, и силы, действующие на него, представляют собой силу веса и нормальную силу, создаваемую реакцией на вес пола. м грамм → <\ Displaystyle м <\ vec >> N → <\ displaystyle <\ vec >>

То, что происходит в деталях на микроскопическом уровне между колесом и опорной поверхностью описана на фиг, где можно наблюдать, что поведение реакционных сил деформированной плоскости, действующей на неподвижном колесе.

Поверхности [ править ]

можно разделить металл на четыре разных слоя:

Происхождение трения [ править ]

Теория сплоченности [ править ]

В заключение рассмотрен случай взаимодействия упругих тел между собой.

Подобно тому, что мы только что видели, можно определить уравнение типа

и поэтому можно получить достаточно исчерпывающее описание коэффициента трения.

Измерения трения [ править ]

Смазка [ править ]

Вязкость [ править ]

Таблица коэффициентов вязкости μ для некоторых жидкостей

Жидкость	μ (Па с)
CO ₂	1,5 ⋅ 10 −5
Воздуха	1,8 ⋅ 10 −5
Бензин	2,9 ⋅ 10 −4
Вода (90 ° C)	0,32 ⋅ 10 −3
Вода (20 ° C)	1,0 ⋅ 10 −3
Кровь (37 ° C)	4,0 ⋅ 10 −3
Масло (20 ° C)	0,03
Масло (0 ° C)	0,11
Глицерин	1.5

Чтобы определить, какой именно поток находится в исследовании, наблюдаем его число Рейнольдса.

В заключение мы хотим подчеркнуть, что можно разделить жидкости на два типа в зависимости от их вязкости:

Вязкость как функция температуры и давления [ править ]

Существует три основных причины колебаний температуры, которые могут повлиять на поведение смазки:

Чтобы классифицировать различные смазочные материалы в зависимости от их вязкости в зависимости от температуры, в 1929 году Дин и Дэвис ввели индекс вязкости (VI). Им присваивается лучший смазочный материал на тот момент, а именно масло Пенсильвании, индекс вязкости 100 и, в худшем случае, американское масло побережья Мексиканского залива, значение 0. Чтобы определить значение промежуточного индекса масла, выполните следующую процедуру. используется: выбираются два эталонных масла так, чтобы рассматриваемое масло имело одинаковую вязкость при 100 ° C, и следующее уравнение используется для определения индекса вязкости

У этого процесса есть некоторые недостатки:

Меры вязкости [ править ]

Носить [ править ]

Клейкий износ [ править ]

Абразивный износ [ править ]

Абразивный износ складывается из усилия резания твердых поверхностей, которые действуют на более мягкие поверхности, и может быть вызван либо шероховатостью, которую режущие кромки отрезают от материала, о который они трутся (абразивный износ двух частей), либо частицами твердого материала, вставляются между двумя поверхностями в относительном движении (трехкомпонентный абразивный износ). На уровне применения двухчастный износ легко устраняется посредством соответствующей обработки поверхности, в то время как трехкомпонентный износ может вызвать серьезные проблемы и поэтому должен быть устранен в максимально возможной степени с помощью подходящих фильтров, даже до утяжеления. конструкция машины.

Усталостный износ [ править ]

Коррозионный износ [ править ]

Коррозионный износ происходит в присутствии металлов, которые окисляются или корродируют. Когда чистые металлические поверхности вступают в контакт с окружающей средой, на их поверхностях образуются оксидные пленки из-за загрязняющих веществ, присутствующих в самой окружающей среде, таких как вода, кислород или кислоты. Эти пленки постоянно удаляются из механизмов абразивного и адгезионного износа, постоянно воссоздаваясь за счет взаимодействия чистых загрязняющих металлов. Очевидно, что этот тип износа можно уменьшить, пытаясь создать «специальную» среду, свободную от загрязняющих веществ и чувствительную к минимальным температурным изменениям. Коррозионный износ также может быть положительным в некоторых областях применения. Фактически, образующиеся оксиды способствуют снижению коэффициента трения между поверхностями или, во многих случаях более твердые, чем металл, к которому они принадлежат,могут использоваться как отличные абразивные материалы.

Трение или истирание [ править ]

Эрозионный износ [ править ]

Факторы, влияющие на износ [ править ]

Среди основных факторов, влияющих на износ, мы находим:

Было подтверждено, что чем тверже материал, тем больше он уменьшается. Точно так же, чем меньше два материала взаимно растворимы, тем больше уменьшается износ. Наконец, что касается кристаллической структуры, можно утверждать, что некоторые структуры более подходят для противодействия износу других, например гексагональная структура с компактным распределением, которая может деформироваться только за счет скольжения по базовым плоскостям.

Скорость износа [ править ]

Вместо этого, чтобы выразить объем износа V, можно использовать уравнение Холма

Измерение износа [ править ]

Приложения [ править ]

Транспортная и производственная трибология [ править ]

Использование смазок, которые сводят к минимуму прямой контакт с поверхностью, снижает износ инструмента и снижает требования к мощности. [24] Также необходимо знать эффекты производства, все производственные методы оставляют уникальный отпечаток системы (то есть топографию поверхности ), который будет влиять на трибоконтакт (например, образование смазочной пленки).

Трибологические исследования [ править ]

Области исследований [ править ]

Трибологические исследования варьируются от макро до наномасштабов в самых разных областях, от движения континентальных плит и ледников до передвижения животных и насекомых. [23] Исследования трибологии традиционно сосредоточены на транспортном и производственном секторах, но они значительно разносторонне развиты. Исследования в области трибологии можно условно разделить на следующие области (с некоторым перекрытием):