ТРИБОЛОГИЯ Изследването на взаимодействащите повърхности в движение

Действителният механизъм на триене при плъзгане обаче се появява на микроскопично ниво, което означава, че трибологичните теории за триенето включват и топографията на повърхностите. Трибологът прави разлика между реалната контактна площ и номиналната контактна площ (геометрични размери), което отчита всякакви кухини или безконтактни части на твърд елемент. Механизмите, отговорни за процеса на преобразуване на енергия в близката повърхност, включват:

Какво носиш?

Износването се определя като необратима материална загуба на взаимодействащи повърхности. Физичните и химични елементарни процеси в зоната на контакт на плъзгаща двойка, които впоследствие водят до промяна в материала и формата на триещите се партньори, са известни като механизми на износване. Тези механизми за износване включват:

Механизмите на триене и износване са силно повлияни от структурата на трибологичната система, както и от предизвикания колективен стрес:

µ=f (трибо-структура (t), индуциран колективен стрес (t))

w=f (трибо-структура (t), индуциран колективен стрес (t))

Механизмите на триене и износване не се появяват изолирано, а по-скоро чрез суперпозиция на механизми, за които е трудно да се определят количествено и контролират. Тази суперпозиция се среща в триботехнически системи в неоткриваеми пропорции и пропорции, които варират във времето и мястото, което прави почти невъзможно изчисляването на процесите на триене и износване в трибо-контакт. Ето защо трибологичните тестове са толкова важни за оценка на трибологичното поведение. Ако искаме да интерпретираме и разберем трибологично измерени данни и изследване, ориентирано към механизми, се нуждаем от пълно познаване на действащите механизми в трибо-контакт.

Триболозите класифицират условията на триене, износване и смазване съгласно следните графици:

• Режим на триене 0:Твърдо триене: Триенето се създава между директен контакт с твърди повърхности без никаква смазка.

• Режим на триене I:Гранично триене: Твърдо триене, при което повърхностите на фрикционните партньори са покрити с молекулен смазващ филм, който няма товароносимост. Смазката оказва влияние върху характеристиките на триене и износване.

• Режим на триене II:Смесено триене: Режимът на триене I и III съществуват едновременно. Стойността на триене е комбинация от твърдо и хидродинамично триене. Течният филм, създаден от смазката, има товароносимост.

• Режим на триене III:Хидродинамично триене: Стойността на триене се определя чрез срязване в течността. Товароносимостта на флуидния филм предотвратява директен контакт между двете твърди повърхности.

• Режим на износване a:Високи нива на износване поради силно триене и директен контакт на повърхности.

• Режим на износване b:По-ниски стойности на износване поради филм с молекулна течност.

• Режим на износване c:Леко износване поради частично разделяне на повърхностите през по-плътен течен филм.

• Режим на износване d:„Нулево износване“, получено от хидродинамични или еластохидродинамични течни филми, които предотвратяват директен контакт на двете повърхности.

КАКВИ РЕЗУЛТАТИ МОГАТ ДА БЪДАТ ПОСТИГАНИ ПРИ ПРИЛАГАНЕ НА ТРИБОЛОГИЯ КЪМ ДОСТАВКА НА ДИЗАЙН?

Как Tribology може да доведе до измеримо подобрение на продукта?

Трибологичните тестове ни позволяват да получим информация за трибо ефективността на материалите, за да стимулираме нови и по-добри дизайни на материали. След това можем да се насочим към материалните състави, за да постигнем специфични и по-добри трибологични свойства.

Резултатите от трибологичните тестове и повърхностните аналитични методи ни помагат да оценим трибо ефективността, включително триене и износване, механизми на повреда, кинетика на трансферни филми от съществуващи материали и нови прототипи въз основа на различни фактори и влияния. Тази информация ни помага да видим и разберем променливи като ефектите на различни материални състави, включително пълнител, концентрация на пълнителя, синергични ефекти на пълнителите, структурата на материала, както и въздействието на други елементи от тяхната структурна система.

Как Tribology подобрява ефективността и удължава експлоатационния живот на лагерните материали?

Трибологично оптимизирани контактни повърхности

• Идентифициране на критични фактори, влияещи върху трибо-системата

• Идентифициране на решения за подобряване на ефективността и намаляване на износването, включително:

• Използване на материали, оптимизирани за триене и износване.

• Оптимизиране на сдвояванията на материала, което води до ниско ниво на триене и износване.

• Избор и използване на правилните смазки.

• Пристигане при промени в дизайна, които имат благоприятно влияние върху цялостната производителност на трибосистемата.

Кои са някои примери за напредък в технологията на лагерите, предоставени от трибологичните изследвания?

За преглед на историческия напредък в технологията на лагерите, задвижван от трибо-изследвания, прочетететази статия в списание Eureka. Той обхваща елементарни ролкови лагери, използвани от древните египтяни, сачмени лагери, използвани от римляните 40 г. пр. Н. Е., Ролята на термична обработка на закалена стомана и керамика на основата на оксид. Той също така обхваща разработването на първия самосмазващ се обикновен метално-полимерен лагер от GGB.

В кои отрасли и приложения е полезна трибологията?

Трибологията играе централна роля в приложенията, при които две контактни повърхности се движат една спрямо друга. Някои индустрии поставят по-високи изисквания към трибологичните системи поради тяхната критичност на мисията, изисквания за непрекъсната експлоатация или екстремни условия.

КАКВО ТРЯБВА ДА МИСЛИ ИНЖЕНЕР ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА ПРОДУКТИ ИЛИ ФРИКЦИЯ / ЕКСПЕРИМЕНТИ НА ИЗНОС?

Това зависи силно от приложението. Някои приложения изискват ниско триене (например лагерни материали), докато други изискват високо триене (например спирачни системи). За повечето приложения минималната износване на материалите е основна цел. За много приложения често е насочено определено сладко място между ниските нива на триене и добрата ефективност на износване.

При проектирането на експерименти, описващи триенето и износването, трибологичните тестове могат да бъдат поставени в една от шестте основни категории, от полеви тестове в категория I до най-прости лабораторни тестове за категория VI.

Категория I:Теренно изпитване се провежда при нормални работни условия, които могат да включват разширени работни условия. Това води до лоша повторяемост, но е близо до реалните изисквания на трибологичната система.

Категория II:Експериментите се извършват с цяло оборудване в растителна среда. Тези експерименти могат да постигнат резултати, близки до нормалните експлоатационни условия, и могат да бъдат проведени за определен период от време, за да се възпроизведат разширените работни условия, като същевременно се ограничи въздействието върху околната среда.

Категория III:Компоненти, подсистеми или възли се изпитват в лаборатория, приблизително при нормални разширени работни условия, като се получава средна повторяемост

Категория IV:Лабораторното изпитване се провежда върху серийни стандартни компоненти, като се използва умален апарат за изпитване.

Категория V:Експериментите се провеждат върху образец с оборудване за изпитване, за да се осигурят близки до нормалните работни условия с отлична повторяемост.

Категория VI: Стендов тест се провежда с просто лабораторно оборудване за изпитване.

Важно е да се помни, че в категории I до III, системната структура на оригиналния трибо-агрегат остава последователна и само колективният стрес е опростен. Категории II и III предлагат по-възпроизводими колективни напрежения от категория I. За разлика от тях, в категории IV до VI, структурата на системата е опростена с недостатъка от намаляването на предсказуемостта при преносимостта на резултатите от теста към сравними практически триботехнически системи. Категории от IV до VI предлагат по-добра метрология на под-трибо-контакта, по-ниска цена и по-строг срок за тестване.1Така че с възходящ ред на тестовите категории времето за изпитване, както и разходите за теста се увеличават значително, но се увеличава и преносимостта на резултатите от теста.

Как можем да приложим тестовите категории към подтрибосистемния лагер?

Трибологичното изпитване на носещите материали може да бъде разделено на четири основни категории:

• Описания на характеристиките на продукта, които ще включват категории IV и III, за да се осигури преносимостта на резултатите.

• Наблюдение на производството / производството, включително категории VI до IV, като категория III също е възможна.

• Свързано с клиента изпитване на лагери може да включва категории от III до V, като се има предвид, че категория V е подходяща само ако тестът може да бъде адаптиран възможно най-близо до приложението.

• Всички категории могат да се използват за подпомагане на дизайнерите на материали, като по-ниските категории в ранните етапи на разработката за предварителен подбор и по-номерираните категории влизат в сила, тъй като са налични подкомпонентите и крайният продукт.

1Horst Czichos, Karl-Heinz Habig: Tribologie Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik, Vieweg + Teubner Verlag, 2010

КАКЪВ Е ПОДХОДЪТ НА GGB ЗА РАЗРАБОТВАНЕ НА РАЗТВОРИТЕЛНИ ЛАГИ ЧРЕЗ ТРИБОЛОГИЧЕН ЕКСПЕРТИЗ?