И перспективы развития

Основные задачи триботехники

Интенсивное развитие машиностроения непрерывно стимулирует деятельность специалистов в области триботехники, ставя перед ними новые задачи. Развитие космических исследований, атомной энергетики требует обеспечения работоспособности трущихся сопряжений в широком диапазоне температур (от криогенных до 1500 °С), в вакууме, в агрессивных средах, в жидкостях, не обладающих смазочным действием, в том числе жидких металлах, в условиях интенсивной радиации. Необходима разработка материалов для работы подшипников в биологически активных средах.

Общей проблемой для ряда отраслей промышленности: автомобильной, тракторной, судостроительной и др. - является повышение надежности, долговечности и коэффициента полезного действия поршневых двигателей внутреннего сгорания. Новые задачи возникли в связи с созданием более экономичных и экологически чистых двигателей, работающих на водородном топливе, адиабатических и автомобильных газотурбинных двигателей.

Триботехника, как и другие науки, непрерывно развивается. Этапы ее развития связаны с созданием корабельной техники, металлообрабатывающей промышленности, железнодорожного транспорта, автомобильной промышленности, авиации и космонавтики.

Из анализа опубликованных трудов конференций, семинаров и др. можно подразделить вопросы развития триботехники на следующие части, которые содержат самостоятельные этапы:

- учение о трении и изнашивании деталей машин;

- конструктивные решения вопросов трения и изнашивания;

- технологические методы повышения износостойкости деталей;

- эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности машин.

Триботехнике, как науке приходится решать различные задачи, из них можно выделит наиболее фундаментальные:

- исследование механизмов трения и изнашивания трибосопряжений и моделирование процессов, протекающих в области контактного взаимодействия при трении;

- разработка методов управления этими процессами с целью повышения долговечности и надежности трибосопряжений;

- разработка расчетных методов оценки контактной жесткости, сил трения и долговечности трибосопряжений при заданных эксплуатационных условиях.

Основные прикладные задачи триботехники это:

- обеспечение требуемых значений контактной жесткости, износостойкости, долговечности трибосопряжений при заданных условиях эксплуатации;

- снижение энергетических потерь на трение (опоры), обеспечение высокой энергоемкости (тормоза, фрикционные передачи);

- экономия материалов за счет снижения их износа;

- решение экологических проблем.

В настоящее время в развитии триботехники появились новые перспективные направления развития, такие как:

- развитие теория трения и изнашивания на микро- и нано- масштабных уровнях;

- разработка присадок к маслам с использованием нанотехнологий;

- компьютерное моделирование сложных трибосистем;

- создание новых смазочных материалов и покрытий, использование эффекта “суперсмазки”;

- развитие методов расчета на долговечность трибосопряжений с многослойными нанопокрытиями с учетом параметров поверхностного рельефа;

- построение моделей механики фрикционного взаимодействия с учетом изменения свойств поверхностных слоев в процессе трения и изнашивания, в том числе с учетом протекающих в зоне контактного взаимодействия химических реакций, влияющих на свойства поверхностных слоев и скорость их деформирования;

- построение моделей контактного взаимодействия с учетом массопереноса вещества с одной поверхности пары трения на другую;

- объединение подходов трибохимии и трибомеханики (учет влияния напряженного состояния в контакте на протекание химических реакций);

- разработка методов управления физическими, механическими и химическими процессами на поверхностях трения;

- изучение роли геометрии поверхности (параметров ее шероховатости и субшероховатости) в протекании процессов фрикционного взаимодействия, особенно для наноструктурированных материалов;

- развитие многомасштабного моделирования процессов фрикционного взаимодействия;

- развитие ионно-плазменных технологий;

- разработка присадок к маслам с использованием нанотехнологий;

- развитие средств трибодиагностики и трибомониторинга, включая встроенные и портативные системы;

- изучение трения и износа в суставах живых существ, а также износа зубов.

Важным фактором в развитии трибологии является разработка и использование нового оборудования для проведения микро- и нано- исследований, испытательных машин для исследования триботехнических свойств материалов, оборудования и приборов для изучения тонких поверхностных слоев (и самих поверхностей), высокоэффективных присадок к смазочным маслам.

Борьба с трением и износом машин требует комплексных исследований теоретических основ трения, износа и смазки, совершенствования инженерных методов расчета узлов трения при проектировании машин, создания новых материалов, а также новых принципов конструирования и новых технологий изготовления узлов трения и материалов для них, подготовка высококвалифицированных специалистов в области трения.

Контрольные вопросы к разделу 1

1. Что изучают трибология и триботехника?

2. Кем впервые сформулированы законы трения? Дайте определение силе трения?

3. В чем заключается двойственная природа трения?

4. Основные триботехнические характеристики материалов?

5. Дайте определение надежности? Чем характеризуется надежность?

6. Состояния объектов в процессе эксплуатации?

7. Что такое срок службы машины?

8. Что такое отказ? Назовите виды отказов?

9. Фундаментальные задачи триботехники?

Дата добавления: 2014-12-26