ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Инженерно-технические проблемы триботехники из "Триботехника " Остановимся на следуюш,их важных инженерно-технических проблемах триботехники, которые, по нашему мнению, являются наиболее актуальными 1) создание безызносных узлов трения 2) заш,ита деталей машин от водородного изнашивания 3) разработка финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО) труш,ихся деталей 4) создание и производство принципиально новых автоматизированных смазочных систем для машин и оборудования 5) подготовка инженерных кадров по триботехнике 6) разработка новой теории трения и безызносности на основе термодинамики неравновесных процессов и законов физики и химии. Первые пять проблем кратко изложены в работе [10]. [c.30] Однако постоянное стремление к уменьшению массы машин и повышению интенсификации рабочих процессов привело к увеличению давлений в узлах машин и скоростей скольжения и ухудшило условия смазывания. Кроме того, требования к повышению КПД механизмов, а также применение специальных смазочных материалов и жидкостей привело к тому, что традиционные методы увеличения износостойкости деталей повышением их твердости во многих случаях перестали себя онравдывать. Площадь фактического контакта поверхностей деталей при высокой твердости материала в силу ряда причин (наличие возможного перекоса, большой шероховатости и волнистости поверхности) составляет очень малую долю номинальной поверхности трения. В результате на участках фактического контакта создаются громадные давления, что приводит к интенсивному изнашиванию поверхностей трения. [c.31] В процессе поиска средств увеличения износостойкости деталей машин в нашей стране открыт избирательный перенос при трении. Избирательный перенос (ИП) это комплекс физико-химических явлений на контакте поверхностей при трении, который позволяет преодолеть ограниченность ресурса трущихся сочленений машин и снизить потери на трение. В ИП используются фундаментальные физико-химические процессы в отличие от трения при граничной смазке, где основой является механическое взаимодействие, и, например, такое могучее средство снижения износа и трения, как эффект Ребиндера, почти не используется. [c.31] его системы снижения износа и трения (системы СИТ), разработанные А. А. Поляковым, не вытекают из ранее имевшихся представлений о трении и изнашивании. Сложность ИП обусловливается как совокупностью различных химических и физикохимических процессов, так и системой взаимодействия этих процессов, носящих кибернетический характер. В связи с этим уместно сослаться на общую теорию систем, где указывается, что традиционное разделение науки на классические дисциплины не удовлетворяет потребности современного научного познания, а сложные системы любого вида не поддаются адекватному описанию в рамках одной научной дисциплины. Как это будет видно ниже, процессы, составляющие сущность ИП, находятся, как правило, на стыках разделов химии, физической химии, физики, кибернетики и механики. [c.31] Сервовитная пленка — защитная металлическая пленка, возникающая в начальной стадии трения в результате избирательного растворения анодных компонентов поверхностного слоа материала. [c.32] Электрические явления сопровождают все виды внешнего трения, так как процесс образования адгезионной связи между соприкасающимися поверхностями разнородных твердых тел приводит к образованию в контакте двойного электрического слоя. В ИП электрические явления играют определенную роль. В начальной стадии ИП имеет место избирательное (электрохимическое) растворение в результате работы микроэлементов медного сплава, ускоренного механодинамическим действием трения. В результате на поверхности образуется слой меди — сервовитная пленка, которая пассивирует поверхность медного сплава. Начинает одновременно работать элемент медь — сталь. На поверхностях трения возникают два одноименно заряженных слоя. Это обстоятельство имеет кардинальное следствие — возникает кулоново отталкивание этих слоев, снижающее адгезионное взаимодействие. Вступает в работу третий элемент, его действие заключается во втягивании в зазор положительно заряженных частиц. Напряженность поля и возникающая ЭДС могут достигнуть десятков миллионов вольт на 1 см, и в зазор будут втягиваться не только золи, но и частицы коллоидных размеров, т. е. возникает электрофорез [31]. [c.32] ИП имеет в своей основе описанные выше и другие полезные физико-химические явления и группы явлений, названные системами СИТ. Они подавляют изнашивание, снижают сопротивление сдвигу и обладают свойством самоорганизации, а иногда и способностью к обратной связи с возбуждающей причиной. Их основная ценность состоит в том, что они работают дифференцированно против факторов, ведущих к разрушению поверхности. Почти каждая из систем имеет глубокое содержание нагример, система защиты от водородного изнашивания представляет собой целое трибологическое направление, а диффузионно-вакансионный механизм снижения сопротивления сдвигу представляет собой новую физическую проблему трения, обусловливающую безызносность [31, 37]. [c.32] Традиционной системой СИТ является самопроизвольное образование слоя смазочного материала при трении с граничной смазкой в результате адсорбции молекул смазочного материала на поверхности. Имеются и другие данные использования физико-химических явлений для защиты от изнашивания и для снижения трения. Однако в ИП имеется максимальное число СИТ, и эффект здесь наиболее полный и существенный. [c.32] Явление ИП обусловлено термодинамическими системами трения. Свойства этих систем раскрыты И. Р. Пригожиным, который установил возможность высокой самоорганизации физических и химических систем при определенных термодинамических условиях. Трение является термодинамически неравновесным процессом, который может существовать как в области, близкой к равновесию, так и вдали от нее, образуя различные структурные классы, переход к которым осуществляется скачкообразно. В связи с этим возможно существование систем трения, не накапливающих энергии в виде скоплений дефектов в поверхностных слоях, а полностью передающих энергию во внешнюю среду. Примером такой системы является ИП [311. [c.32] Весьма полезным является свойство ИП работать в средах, где трение при граничной смазке не может эффективно выполнять свои функции. ИП проявляет способность перестройки защитных систем, которые варьируются в зависимости от свойств среды, являющейся исходным материалом для образования системы СИТ. Варианты рассматриваются как различные модификации ИП, которые получили названия по принципу смазочного действия плазмообразующая смазка, металлоплакирующая, ионная, траверсивная и др. [c.32] Для осуществления ИП в парах трения сталь — сталь, чугун — сталь и др., не содержащих пленкообразующего материала, используют металлоплакируюище смазочные материалы. Они содержат порошок пленкообразующего материала, или окись металла, восстанавливаемого при трении, или металлоорганическое соединение, выделяющее металл при разложении в зоне трения. При этом поверхностно-активные вещества должны содержаться в базовом смазочном материале или образовываться нрн распаде металлоорганического соединения. [c.33] Металлоплакирующие пластичные смазочные материалы (например, на основе ЦИАТИМ-201), содержащие порошок бронзы или латуни, применяют в тяжело-нагруженных узлах трения типа винт — гайка и др., где обычные смазочные материалы малоэффективны. Весьма перспективными являются жидкие металлоплакирующие смазочные материалы с добавками металлоорганических или комплексных соединений, работающие как в режиме ИП, так и в режиме граничной смазки. [c.33] В тех случаях, когда смазочным материалом является среда, не содержащая поверхностно-активных веществ (например, вода, водные растворы серной кислоты, солей), металлоилакирующая смазка переходит в ионную. [c.33] Ионная смазка основана на свойстве ионов металла, находящихся в растворе, втягиваться в зазор между поверхностями трения и разряжаться в зоне контакта, образуя разделительную (дивидальную) пленку. [c.33] Износостойкость контактирующих в соляных и других агрессивных растворах поверхностей существенно возрастает, если в контакт ввести продукты деструкции пластмассы с помощью подпружиненных вставок или других конструктивных мероприятий. Такие вставки существенно увеличивают срок службы поверхностей трения в морской воде. Продукты деструкции твердой пластмассы ведут себя в контакте аналогично продуктам деструкции жидких углеводородов, т. е. вызывают окислительно-восстановительный процесс и образуют поверхностно-активные вещества, что существенно снижает интенсивность изнашивания. Совмещение ионной смазки с подпиткой поверхностно-активными веществами называют траверсивной смазкой. [c.33] Исследование механизма ИП, его закономерностей и областей рационального применения привело к некоторому изменению установившихся ранее взглядов на ряд вопросов триботехники — структуру и свойства тонких поверхностных слоев трущихся деталей машин, механизм изнашивания и смазочного действия, пути создания смазочных материалов и присадок к ним, оптимальную структуру и свойства износостойких и антифрикционных материалов и приработочных покрытий и др. [c.33] Приводим сводные данные по техническим характеристикам ИП, его использованию и эффективности, обобщенные по литературным источникам. [c.33] На основании рассмотренного можно считать, что избирательный перенос — особый вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта неокисляющейся тонкой металлической пленки с низким сопротивлением сдвигу и неспособной наклепываться. На пленке образуется в свою очередь полимерная пленка, которая создает дополнительный антифрикционный слой. [c.33] ИП применен или апробирован в машинах самолетах (узлы трения шасси, планера), автомобилях (передняя подвеска), станках (направляющие, пара винт — гайка), паровых машинах (цилиндр — поршневое кольцо), дизелях тепловозов (цилиндр — поршневое кольцо), прессовом оборудовании (подшипники скольжения), редукторах (пара червяк — колесо), оборудовании химической промышленности (подшипники, уплотнения), механизмах морских судов (подшипники), магистральных нефтепроводах (уплотнения), электробурах (уплотнения), холодильниках (трущиеся детали компрессора), гидронасосах (узлы трения), нефтепромысловом оборудовании (узлы трения). ИП применяется также в приборах (электрические контакты) и может быть использован для повышения стойкости режущего инструмента при сверлении, фрезеровании, протягивании, дорповании и разьбо-нарезании. [c.33] Дальнейшее развитие работ по созданию практически нензнаши-ваемых узлов трения машин, оборудования и приборов с использованием ИП — одна из важнейших проблем современной триботехники. [c.34] Вернуться к основной статье