Преимущество ФАБО перед другими
финишными операциями состоит
в том, что этот метод чрезвычайно
прост и не требует сложного
оборудования. ФАБО придает стальной
или чугунной поверхности высокие антифрикционные
свойства. Опыт использования ФАБО для
цилиндров двигателей внутреннего сгорания
дал возможность существенно изменить
мощность двигателя, хороший результат
дало и применение ФАБО колес железнодорожного
транспорта. Все это свидетельствует о
необходимости и целесообразности проведения
более обширных исследовательских работ,
а также применения данного метода в более
широких масштабах.
Проблема
совершенствования
смазывания деталей
сочленений
Смазка резко снижает интенсивность изнашивания.
Достаточно ввести в зону контакта деталей
небольшое количество смазочного материала,
как сила трения может снизиться в 10 раз,
а износ поверхностей трения до 1000 раз.
Эффективность смазочной системы
зависит от ее конструктивного совершенства
и качества смазочного материала. Пока
нет четких рекомендаций по дозировке
и длительности подачи смазочных материалов
в конкретные узлы трения машин.
При переводе трущихся деталей машин в
режим ИП необходимо создавать принципиально
новые смазочные системы, которые бы обеспечили
автоматическое регулирование параметров
работы системы в зависимости от режима
работы машины, то есть необходимо разрабатывать
адаптированные смазочные системы, предупреждающие
износ трущихся деталей машин и снижающие
потери на трение.
В настоящее время уровень
технического совершенства машин
во многом определяется именно
степенью организации смазывания
узлов трения. Больше всего нуждается
в смазочных системах станкостроительная,
автомобильная и тяжелая промышленность.
Увеличение выпуска смазочных масел должно
сопровождаться повышением их эффективности,
что требует проведения научно-исследовательских
разработок по конструктивному и технологическому
совершенствованию производства основных
узлов систем, создания поточных линий,
улучшения планирования и использования
экономических стимулов повышения производительности
труда. При этом большое внимание следует
уделять использованию современных достижений
триботехники. Смазочные системы должны
использоваться в ряде машин (среди них
металлорежущие станки кузнечно-прессовые
машины, башенные краны и лифты, экскаваторы,
тракторы, магистральные локомотивы, грузовые
автомобили и автобусы, сельскохозяйственная
техника и др.). По экспертной оценке специалистов
оснащению смазочными системами и многоотводными
насосами, обеспечивающими точность и
своевременность подачи смазки, подлежит
до 85% машин и оборудования (около 2,5 млн.
единиц).
Для значительного повышения
технического уровня и качества
машин, их экономичности и надежности
необходимо решить проблему смазывания.
Это может быть обеспечено за счет повышения
технического уровня и качества смазочного
оборудования, его унификации и стандартизации,
за счет конструктивного совершенства
узлов трения машин, разработки и применения
новых эффективных технологических процессов
обработки трущихся деталей и других методик.
Повышение технического уровня
смазочного оборудования целесообразно
проводить по следующим основным
направлениям:
- создание
комплектного оборудования по принципу
системы машин;
- расширение
номенклатуры смазочных систем для различных
видов стационарных и мобильных машин,
а также различных производственных и
климатических условий;
- создание
автоматических систем, адаптирующихся
к режимам работы основных узлов трения
машин;
- уменьшение
габаритов и металлоемкости узлов и аппаратов
смазочных систем;
- повышение
точности и стабильности подачи смазочного
материала;
совершенствование специализации и кооперирования
производства;
- перевод смазочных
систем на использование смазочных материалов,
обеспечивающих режим ИП, чтобы исключить
ремонт узлов трения машин по причине
износа.
Проблему смазывания деталей
нельзя отделит от изучения
взаимодействия смазочного материала
с металлом и влияние на
это взаимодействие структурных факторов
металла и легирующих элементов смазочного
материала. Исследование такого взаимодействия
с определением сил трения и износостойкости
пар трения позволит оптимизировать структуру
и химический состав металла и состав
компонентов смазочного материала. Это
научное направление, успешно развиваемое
в последние годы и потребовавшее разработки
новых физических методов исследования
тонких поверхностных слоев металла (десятые
доли микрометра), должно получить дальнейшее
развитие в организациях как занимающихся
созданием смазочных материалов, так и
разрабатывающих износостойкие и антифрикционные
сплавы. Именно результаты этих исследований
будут положены в основу теории безызносности
трущихся деталей.
Проблема
исследования электрических,
магнитных и вибрационных
явлений при изнашивании
В литературе по триботехнике
за последние 30-50 лет неоднократно
обращалось внимание на роль
электрических, магнитных и вибрационных
процессов в трении, износе и
смазке машин. Последние исследования
процесса водородного изнашивания показали,
что здесь кроются большие резервы в части
повышения срока службы деталей машин
и режущего инструмента. Электрические,
магнитные, вибрационные, а также тепловые
явления непосредственно не влияют на
интенсивность изнашивания деталей или
влияют незначительно, но они кардинально
влияют на поведение водорода. Разрушительной
силой в данном случае является именно
водород, а не электрическое или магнитное
поле. Это связано с тем, что водород имеет
электрический заряд, который взаимодействует
с указанными полями. Вибрации с высокими
частотами также воздействуют на скорость
изнашивания не сами по себе, а посредством
электрических явлений, которые, в свою
очередь, влияют на движение водорода
и способствуют его образованию. Тепловые
явления, как и напряжения, влияя самостоятельно
на трение и износ, являются процессами
образования водорода и способствуют
продвижению его в зону контакта.
Все изложенное требует глубокой
и всесторонней проработки как
в теоретическом плане, так
и при проведении экспериментальных
исследований. Следует заметить, что исследование
магнитных и электрических явлений при
трении – это один из наиболее достоверных
и эффективных путей изучения самой природы
трения и изнашивания. Для управления
процессом трения следует провести исследования
по раздельному изучению электрических,
термоэлектрических и магнитных явлений,
установить роль каждого в зависимости
от внешних условий трения и видов разрушения
поверхностного слоя. Особенно следует
обратить внимание на выявление нелинейности
распределения зарядов в подвижном электрическом
источнике зоны фрикционного контакта.
Именно в нелинейности кроются многие
до сего времени еще не известные процессы
трения и изнашивания, определяющие кинетику
и интенсивность этих физико-химических
процессов.
Триботехника,
интересы здоровья и
охраны окружающей среды
Этот вопрос к настоящему времени
находится еще в стадии постановки,
однако модно утверждать, что
триботехника имеет непосредственное
отношение к здоровью людей
и охране окружающей среды.
Использование асбестосодержащих
накладок в тормозах автомобилей,
наличие паров топлива в кабинах
транспортной техники, повышенные
вибрации в машинах в результате
износа подшипников, биение валов,
зубчатых передач – все эти
и им подобные недостатки, относящиеся
к низкому уровню решений вопросов триботехники,
оказывают существенное влияние на здоровье
обслуживающего персонала и население
города. Причинами крупных аварий и катастроф
были утечки через уплотнения взрывоопасных
продуктов, задиры и повышенный износ
ответственных деталей, разрушение контактных
поверхностей подшипников, рельсов, бандажей
колес, поломки зубьев шестерен, заклинивание
плунжерных пар и т. п. Двигатели автомобилей
с изношенными цилиндрами и поршневыми
кольцами не только потребляют больше
топлива, но и значительно увеличивают
загазованность городов и поселков. Недостаточная
износостойкость уплотнительных устройств,
перегрев подшипников, износ валов часто
вызывают течи масла, топлива, рабочей
жидкости гидравлических систем. Все это
приводит к непроизводительному потреблению
энергии, порче асфальтовых покрытий и
уничтожению растительности. Непредусмотренный
ремонт машин в пути, проведение технического
обслуживания машин в полевых условиях
приводит к загрязнению окружающей среды
отходами масла, к потерям топлива и т.п.
Особое внимание необходимо обратить
на попадание в окружающую среду отработанных
картерных масел двигателей внутреннего
сгорания (ДВС) и методов их утилизации.
Наибольшую опасность представляют моющие
присадки к маслам, что вызывает увеличение
количества загрязняющих примесей и накопление
их в масле при картерной смазке. Среди
этих загрязнений – полициклические ароматические
углеводороды с сильно выраженными канцерогенными
свойствами.
Научно-технические направления, которые
необходимо осуществить в ближайшем десятилетии,
для того чтобы машины, механизмы и технологическое
оборудование нового поколения отвечали
необходимым требованиям по экологии,
следующие:
- разработка
и применение смазочных материалов 4 и
5 поколений и присадок к ним. Смазочные
материалы должны быть менее токсичными
и обеспечивать значительное снижение
потерь на трение и износ узлов трения
различного класса и назначения, в том
числе в ДВС;
- применение
для ряда узлов трения экологически чистых
масел, животного и растительного происхождений;
- применение
новых экологически чистых триботехнических
конструкционных материалов и технологий
для повышения износостойкости и несущей
способности пар трения разного класса
и назначения;
- использование
экологически чистых фрикционных и антифрикционных
материалов, не содержащих асбеста, свинца,
фенола и других токсичных ингредиентов
и добавок;
- совершенствование
конструкций антифрикционных узлов трения
(в том числе уплотнений);
- рационализация
и оптимизация работы узлов трения на
основе учета конкретных условий и критериев
эксплуатации;
- использование
ускоренных методов испытаний и рационального
цикла испытаний для выбора оптимальных
материалов (в том числе смазочных) для
конкретных конструкций узлов трения
и условий их эксплуатации;
- использование
таких режимов эксплуатации машин, транспортных
средств и технологического оборудования,
которые снижают объем вредных выбросов
в окружающую среду;
- ускорение
перевода машин и механизмов на использование
более чистых источников энергии (солнечной,
водородной, электрической);
- повышение
знаний инженеров и обслуживающего персонала
в области триботехники, а также взаимосвязи
триботехнических показателей с экономикой
и экологией.
ВИДЫ
ТРЕНИЯ В УЗЛАХ МАШИН
По
характеру относительного движения различают
трение скольжения и трение качения. Иногда
оба вида трения проявляются совместно,
когда качение сопровождается проскальзыванием,
например, в зубчатых и зубчато-винтовых
передачах или между колесами и рельсами.
В
зависимости от того, является ли относительное
перемещение соприкасающихся пар макро-
или микросмешением, различают силу трения
движения, неполную силу трения покоя,
наибольшую силу трения покоя. Сила здесь
разумеется в обобщенном понятии и может
выступать как момент сил.
Сила
трения движения — сила сопротивления
при относительном перемещении одного
тела по поверхности другого под действием
Внешней
силы, тангенциально направленной к
общей границе между этими
телами.
Наибольшая
сила трения покоя — сила предельного
сопротивления относительному перемещению
соприкасающихся тел без нарушения связи
между ними и при отсутствии смещения
на контакте. Приложенная к одному
из тел параллельно плоскости касания
сила, превышающая хотя бы на бесконечно
малую величину силу трения покоя, уже
нарушает равновесие.
Неполная
сила трения покоя — сила сопротивления,
направленная противоположно сдвигающему
усилию, при отсутствии смещения на контакте.
Она изменяется от нуля (при отсутствии
сил, стремящихся нарушить относительный
покой тел в плоскости их касания) до наибольшего
значения, когда она переходит в силу трения
покоя.
Деформация
тел, в первую очередь неровностей
их поверхностей, под действием сдвигающего
усилия и противоположной ему неполной
силы трения покоя вызывает предварительное
смещение тел, предшествующее их относительному
макроперемещению. Это впервые установил
А. В. Верховский. Предварительное смещение
мало по величине и пропорционально приложенной
сдвигающей силе. Оно частично обратимо,
т. е. после удаления сдвигающей силы происходит
частичное обратное смещение. На площадках
фактического контакта предварительное
смещение равно нулю.В зависимости от
наличия смазочного материала различают
следующие виды трения: трение без смазочного
материала и трение со ^смазочным материалом.
Трение
без смазочного материала.
Трение
без смазочного материала и при
отсутствии загрязнений между трущимися
поверхностями бывает в тормозах, фрикционных
передачах, в узлах машин текстильной,
пищевой, химической промышленности, где
смазочный материал во избежание порчи
продукции либо по соображениям безопасности
недопустим, а также в узлах машин, работающих
в условиях высоких температур, когда
любой смазочный материал не пригоден.
Трение
имеет молекулярно-механическую природу.
На площадках фактического контакта поверхностей
действуют силы молекулярного притяжения,
которые проявляются на расстояниях, в
десятки раз превышающих межатомное расстояние
в кристаллических решетках, и увеличиваются
с повышением температуры. Молекулярные
силы при наличии либо отсутствии промежуточной
вязкой прослойки (влаги, загрязнения,
смазочного материала и т. п.) вызывают
на том или ином числе участков адгезию.
Она возможна между металлами и пленками
окислов. Адгезия может быть обусловлена
одновременно и действием электростатических
сил. Силы адгезии, как и молекулярные
силы, прямо пропорциональны площади фактического
контакта. Приложенное давление влияет
на эти силы косвенно, через площадь фактического
контакта.