TRIBOLOĢIJA Pētījums par mijiedarbojošām virsmām kustībā

Tomēr faktiskais bīdāmās berzes mehānisms notiek mikroskopiskā līmenī, kas nozīmē, ka triboloģiskās teorijas par berzi ietver arī virsmu topogrāfiju. Tribologs nošķir reālā kontakta laukumu un nominālo kontakta laukumu (ģeometriskos izmērus), kas ņem vērā cietā elementa tukšumus vai nesaskarošās daļas. Mehānismi, kas ir atbildīgi par enerģijas pārveidošanas procesu tuvākajā virsmas apgabalā, ietver:

Kas valkā?

Wearis tiek definēts kā neatgriezenisks mijiedarbojošos virsmu materiāla zudums. Fizikālie un ķīmiskie elementārprocesi slīdošā pāra saskares zonā, kas vēlāk izraisa berzes partneru materiāla un formas izmaiņas, ir pazīstami kā nodiluma mehānismi. Šie nodiluma mehānismi ietver:

Berzes un nodiluma mehānismus spēcīgi ietekmē triboloģiskās sistēmas struktūra, kā arī izraisītais kolektīvais stress:

µ=f (tribo struktūra (t), inducēts kolektīvais stress (t))

w=f (tribo struktūra (t), inducēts kolektīvais stress (t))

Berzes un nodiluma mehānismi nenotiek izolēti, bet gan ar mehānismu superpozīciju, kuru ir grūti kvantitatīvi noteikt un kontrolēt. Šī superpozīcija tribotehniskajās sistēmās notiek nenosakāmās proporcijās un proporcijās, kas atšķiras laikā un vietā, padarot gandrīz neiespējamu berzes un nodiluma procesu aprēķināšanu tribokontaktā. Tāpēc triboloģiskie testi ir tik izšķiroši, lai novērtētu triboloģisko uzvedību. Ja mēs vēlamies interpretēt un izprast triboloģiski izmērītus datus un uz mehānismiem vērstus pētījumus, mums ir nepieciešamas pilnīgas zināšanas par darbības mehānismiem tribokontaktā.

Tribologi klasificē berzes, nodiluma un eļļošanas apstākļus pēc šādiem grafikiem:

• Berzes režīms 0:Cieta berze: berze rodas starp tiešu saskari ar cietām virsmām bez smērvielas.

• I berzes režīms:Robežas berze: Cieta berze, kurā berzes partneru virsmas ir pārklātas ar molekulāro smērvielu plēvi, kurai nav slodzes. Smērviela ietekmē berzes un nodiluma īpašības.

• Berzes režīms II:Jaukta berze: I un III berzes režīms pastāv līdzās. Berzes vērtība ir cietas un hidrodinamiskas berzes kombinācija. Šķidruma plēvei, ko rada smērviela, ir kravnesība.

• III berzes režīms:Hidrodinamiskā berze: berzes vērtību nosaka, nobīdot šķidrumā. Šķidruma plēves kravnesība novērš tiešu kontaktu starp abām cietajām virsmām.

• Valkājiet režīmu a:Liels nodiluma līmenis cietas berzes un tieša virsmu kontakta dēļ.

• Nēsāt b režīmu:Zemākas nodiluma vērtības molekulārās šķidruma plēves dēļ.

• Valkāšanas režīms c:Viegls nodilums daļējas virsmu atdalīšanās dēļ caur biezāku šķidruma plēvi.

• Valkājiet d režīmu:“Nulles nodilums”, kas rodas no hidrodinamiskās vai elastohidrodinamiskās šķidruma plēves, kas novērš abu virsmu tiešu saskari.

KĀDUS REZULTĀTUS VAR SASNIEGT, PIEMĒROJOT TRIBOLOĢIJU DIZAINAM?

Kā Tribology var novest pie izmērāmiem produktu uzlabojumiem?

Triboloģiskā pārbaude ļauj mums iegūt informāciju par materiālu tribo veiktspēju, lai radītu jaunus un labākus materiālu dizainus. Pēc tam mēs varam mērķēt uz materiālu sastāviem, lai sasniegtu specifiskas un labākas triboloģiskās īpašības.

Triboloģisko testu rezultāti un virsmas analītiskās metodes palīdz mums novērtēt tribo veiktspēju, ieskaitot berzi un nodilumu, atteices mehānismus, esošo materiālu pārvietošanas plēvju kinētiku un jaunus prototipus, pamatojoties uz dažādiem faktoriem un ietekmēm. Šī informācija palīdz mums redzēt un saprast mainīgos, piemēram, dažādu materiālu sastāvu, tostarp pildvielas, pildvielu koncentrācijas, pildvielu sinerģisko efektu, materiāla struktūras, kā arī citu to sistēmas struktūras elementu ietekmi.

Kā Tribology uzlabo gultņu materiālu efektivitāti un pagarina kalpošanas laiku?

Triboloģiski optimizētas saskares virsmas

• Tribosistēmu ietekmējošo kritisko faktoru noteikšana

• Rādīt risinājumus efektivitātes uzlabošanai un nodiluma samazināšanai, tostarp:

• Berzes un nodilumam optimizētu materiālu izmantošana.

• Materiālu pāru optimizēšana, kas noved pie zemas berzes un nodiluma līmeņa.

• Pareizo smērvielu izvēle un lietošana.

• Pie dizaina izmaiņām, kas labvēlīgi ietekmē tribosistēmas kopējo veiktspēju.

Kādi ir triboloģisko pētījumu sniegto gultņu tehnoloģiju attīstības piemēri?

Pārskatu par vēsturiskajiem sasniegumiem gultņu tehnoloģijā, kuru pamatā ir tribo-pētījumi, lasietšo rakstu žurnālā Eureka. Tas aptver elementārus rullīšu gultņus, ko izmanto senie ēģiptieši, lodīšu gultņus, ko izmanto romieši 40BC, rūdīta tērauda un oksīda bāzes keramikas termiskās apstrādes lomas. Tas attiecas arī uz GGB pirmā pašeļļojošā vienkāršā metāla-polimēra gultņa izstrādi.

Kurās nozarēs un pielietojumos triboloģija ir noderīga?

Triboloģijai ir galvenā loma lietojumprogrammās, kurās divas saskares virsmas pārvietojas attiecībā pret otru. Dažas nozares izvirza augstākas prasības triboloģiskajām sistēmām to misijas kritiskuma, nepārtrauktas darbības prasību vai ekstremālu apstākļu dēļ.

KAS INŽENIERIEM JĀDOMĀ, IZSTRĀDĀJOT PRODUKTUS VAI BERZES / NODILUMU EKSPERIMENTUS?

Tas ir ļoti atkarīgs no lietojuma. Dažām lietojumprogrammām nepieciešama zema berze (piemēram, gultņu materiāli), bet citām - augsta berze (piemēram, bremžu sistēmas). Lielākajā daļā lietojumu primārais mērķis ir minimāls materiālu nodilums. Daudzos gadījumos bieži tiek mērķēts uz noteiktu vietu starp zemu berzes līmeni un labu nodilumizturību.

Veidojot eksperimentus, kas apraksta berzi un nodilumu, triboloģisko testēšanu var iedalīt vienā no sešām galvenajām kategorijām, sākot no lauka testiem I kategorijā līdz vienkāršākajiem laboratorijas modeļa testiem VI kategorijā.

I kategorija:Izmēģinājums uz vietas tiek veikts normālos ekspluatācijas apstākļos, kas var ietvert pagarinātus ekspluatācijas apstākļus. Tā rezultātā ir slikta atkārtojamība, taču tas ir tuvu reālās pasaules prasībām, ar kurām saskāries triboloģiskā sistēma.

II kategorija:Eksperimenti tiek veikti ar pilnu aprīkojumu augu vidē. Šie eksperimenti var sasniegt rezultātus, kas ir tuvu normāliem ekspluatācijas apstākļiem, un tos var veikt noteiktā laika periodā, lai atkārtotu paplašinātos darbības apstākļus, vienlaikus ierobežojot ietekmi uz vidi.

III kategorija:Sastāvdaļas, apakšsistēmas vai mezglus testē laboratorijā, kas tuvina normālos pagarinātos darba apstākļus, nodrošinot vidēju atkārtojamību

IV kategorija:Laboratorijas testus veic sērijveida standarta komponentiem, izmantojot samazinātu testēšanas iekārtas aparātu.

V kategorija:Eksperimenti tiek veikti ar paraugu ar testa aprīkojumu, lai nodrošinātu gandrīz normālus darba apstākļus ar lielisku atkārtojamību.

VI kategorija: Stenda pārbaudi veic ar vienkāršu laboratorijas testa aprīkojumu.

Ir svarīgi atcerēties, ka I līdz III kategorijās sākotnējā triboagregāta sistēmas struktūra paliek konsekventa un tiek vienkāršots tikai kolektīvais stress. II un III kategorija piedāvā vairāk reproducējamu kolektīvo spriegumu nekā I kategorija. Turpretī IV līdz VI kategorijā sistēmas struktūra tiek vienkāršota ar trūkumu, ka samazinās paredzamība testa rezultātu pārnesamībā uz salīdzināmām praktiskām tribotehniskām sistēmām. IV līdz VI kategorija piedāvā labāku subtribokontakta metroloģiju, zemākas izmaksas un stingrāku testēšanas grafiku.1Tātad ar testa kategoriju augošo secību testa laiks, kā arī testa izmaksas ievērojami palielinās, bet palielinās arī testa rezultātu pārnesamība.

Kā testa kategorijas varam piemērot apakštribosistēmas gultņiem?

Gultņu materiālu triboloģisko testēšanu var iedalīt četrās galvenajās kategorijās:

• Produktu veiktspējas apraksti, kas ietvertu IV un III kategorijas, lai nodrošinātu rezultātu pārnesamību.

• Ražošanas / ražošanas uzraudzība, ieskaitot VI līdz IV kategoriju, ar iespēju arī III kategorijai.

• Ar klientu saistīta gultņu pārbaude var ietvert III līdz V kategorijas, paturot prātā, ka V kategorija ir svarīga tikai tad, ja testu var pielāgot pēc iespējas tuvāk lietojumam.

• Materiālu dizaineru atbalstam var izmantot visas kategorijas, sākotnējās atlases attīstības stadijās zemākas kategorijas iepriekšējas atlases laikā un lielākas kategorijas kategorijas, jo ir pieejami apakškomponenti un galaprodukts.

1Horsts Čichoss, Karls-Heincs Habigs: Tribologie Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik, Vieweg + Teubners Verlags, 2010

KĀDA ir GGB PIEEJA RISINĀJUMU ATTĪSTĪBAI AR TRIBOLOĢISKO SPECIĀLISTU?