Содержание
Введение…………………………………………………………………………………3
Основные понятия………………………………………………………………………4
Этапы развития триботехники вРоссии………………………………………………5
Инженерно-технические проблемытриботехники…………………………………...6
Проблема защиты деталей машин отводородного изнашивания………..………...7
Проблема создания «безызносных»узлов трения машин…………………..………8
Проблема исследования водородногоизнашивания и избирательного
переноса……………………………………………………………………………….10
Проблема расширения и примененияФАБО…………………………………….…13
Проблема совершенствованиясмазывания деталей сочленений……………….…14
Проблема исследованияэлектрических, магнитных и вибрационных явлений
при изнашивании……………………………………………………………………..15
Проблема разработки методоврасчета деталей на износ…………………….……16
Проблемы необычных условий работымашин и приборов………………….……17
Проблема построения и реализациибанка данных……………………….………..18
Проблема единства терминов иопределений в триботехнике…………….………19
Проблема подготовки инженерныхкадров по триботехнике………………….…..20
Проблемы компьютерной трибологии……………………………….……………...20
Проблемы экономики и триботехники……………………………….……………...22
Триботехника, интересы здоровья иохраны окружающей среды……….………..23
Проблемы технического обновленияразличных отраслей машиностроения….…25
Заключение…………………………………………………………….……………….27
Библиография…………………………………………………………..………………29
Введение
Жизньтрибологов никогда не была легкой по нескольким причинам. Во-первых, хотя самитрибологии и считают свою науку важной областью знаний из-за сложностивозникающих в ней проблем, но общество пока не разделяет этой уверенности.Поэтому оно не отдает должной дани трибологии в форме финансирования, вниманияи наград. Большинство людей считает трибологические вопросы лишь хроническимипроблемами, которые приходится решать от случая к случаю. Во-вторых, самитрибологии часто подрывают доверие к себе, используя не слишком научные методыи не применяя в трибологических исследованиях системного подхода. Они частопреувеличивают значение частных экспериментальных наблюдений до всеобъемлющейвеличины. В-третьих, хотя о трении и изнашивании известно очень многое,трибологии не используют эти знания на практике. И, наконец, трибология сложна,она требует знаний в области материаловедения, механики, термодинамики и многихдругих отраслей науки; при этом часто превышаются интеллектуальные возможностии воображение трибологов.
Основныепонятия
Триботехника –наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении,охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин. Внекоторых странах, в том числе и России, вместо термина триботехникаупотребляют термины трибология и трибоника. Название научной дисциплинытрибология образовано от греческих слов «трибос» — трение и «логос» — наука.Она охватывает теоретические и экспериментальные исследования физических(механических, электрических, магнитных, тепловых), химических, биологических идругих явлений, связанных с трением, изнашиванием и смазкой. Как наука,трибология имеет научно-технические разделы: трибофизику, трибохимию,триботехническое материаловедение, трибомеханику, трибоинформатику и др.
Необходимотакже дать пояснения некоторых терминов, которые будут наиболее часто встречатьсяв тексте.
Внешнеетрение – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее междудвумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним,сопровождаемое диссипацией энергии.
Изнашивание –процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или)накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенномизменении размеров и (или) формы тела.
Износ –результат изнашивания, определяемый в установленных единицах.
Смазка –действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностямиуменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию вопределенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скоростиизнашивания или интенсивности изнашивания.
Антифрикционныематериалы – материалы, используемые для работы в несущих или направляющих узлахтрения (подшипниках скольжения, радиальных и торцовых уплотнениях).
Фрикционныематериалы – материалы, предназначенные или используемые для работы в узлахтрения, передающих или рассеивающих кинетическую энергию движущихся масс (втормозах, муфтах, сцеплениях, демпферах, вариаторах и др.).
Присадка –вещество, добавляемое к смазочному материалу для придания ему новых свойств илиусиления существующих.
Надежность –это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значениявсех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции взаданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта,хранения и транспортирования.
Этапыразвития триботехники в России
Триботехника,как и другие науки, непрерывно развивается. Этапы ее развития связаны ссозданием корабельной техники, металлообрабатывающей промышленности,железнодорожного транспорта, автомобильной промышленности, авиации икосмонавтики.
В Россииосновы науки о трении и изнашивании были заложены в период организацииРоссийской академии наук. Великий ученый М. В. Ломоносов сконструировал прибордля исследования сцеплений между частицами тел «долгим стиранием», которыйявился прототипом современных приборов для определения износостойкостиматериалов. М. В. Ломоносов является основоположником теории изнашиванияматериалов и экспериментальных исследований в этой области, он связал понятие опрочности с представлениями о силах связи между частицами. Занимаясь подборомматериалов для опор часовых механизмов, М. В. Ломоносов указал нацелесообразность применения для этой цели стекла.
Крупный вкладв науку о трении внес Л. Эйлер. Выведенные им зависимости о трении гибкойнерастяжимой нити, перекинутой через шкив, до сих пор применяют во всем мирепри расчете сил трения в элементах с гибкой связью.
Мировуюизвестность получили работы Н. П. Петрова по теории смазки подшипников. Надпроблемой смазки работали Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин, математическиразработавшие вопрос о теории смазочного слоя (за границей надгидродинамической теорией смазки работали О. Рейнольдс, А. Кингсбери, Герси идр.).
Следуетотметить, что в 1880-1881 годах Д. И. Менделеев разработал научные основыпроизводства смазочных масел из мазута тяжелых кавказских нефтей.
В периодразвития индустрии в России широко развернулись работы в области триботехники. Большое влияние на развитие представлений о молекулярном механизме процессывнешнего трения оказали работы Б. В. Дерягина, предложившего в 1934 году свойвариант двучленного закона трения. Теория Б. В. Дерягина оказала большоевлияние на все последующие попытки создания теории в любой современной теориипо трибологии.
Первый обзоро развитии учения о трении и изнашивании в нашей стране был выполнен в 1947году профессором Ленинградского политехнического института А. К. Зайцевым вкниге «Основы учения о трении, износе и смазке машин». В 1956 году И. В.Крагельский и В. С. Щедров опубликовали монографию «Развитие науки о трении», вкоторой отмечают, что трение представляет собой сложную совокупность многихфизических явлений, и раскрывают путь развития научной мысли в этом направлениис XVI века до 40-х годов XXстолетия. Монография о трении без смазочного материала написана указаннымиавторами по первоисточникам с глубоким анализом русских и зарубежных работ иполучила признание во многих странах.
В 1957 году всборнике «Теоретические основы конструирования машин» М. М. Хрущев дал обзор о«Развитии учения об износостойкости деталей машин», в котором последовательноизложил развитие работ в области износостойкости по отдельным наиболееразработанным вопросам: развития представлений о причинах и процессахизнашивания: исследование влияния шероховатости обработанной поверхностидеталей машин на износ металлов; исследование абразивного изнашивания иизнашивания при схватывании; методы испытания на изнашивание; антифрикционныематериалы и методы расчета деталей машин на износ.
Весьмаперспективна возможность значительного улучшения фрикционно-износныххарактеристик некоторых пар трения при граничной смазке за счет реализацииэффекта избирательного переноса, открытого Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельскимв 1965 году. Следует отметить еще две работы отечественных трибологов, такжеудостоенных дипломами за открытия: эффекта аномально низкого трения прибомбардировке ядрами гелия некоторых материалов (А. А. Силин, М. А. Тальрозе,Е. А. Духовский и др.) и явления водородного изнашивания (А. А. Поляков, Д. Н.Гаркунов).
Б. И.Костецкий и его ученики в 1976 году в книге «Поверхностная прочность материаловпри трении» обобщили работы по изучению процессов трения и поверхностногоразрушения, а также по вопросам образования вторичных структур при трении вусловиях граничной смазки.
На основеприведенных литературных источников, а также анализа опубликованных трудовконференций, семинаров и др. можно подразделить вопросы развития триботехникина следующие части, которые содержат самостоятельные этапы:
1) учение о трении и изнашивании деталей машин;
2) конструктивные решения вопросов трения и изнашивания;
3) технологические методы повышения износостойкости деталей;
4) эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности машин.
Инженерно-техническиепроблемы триботехники
Наиболееактуальными инженерно-техническими проблемами в триботехнике на сегодняшнийдень являются следующие:экономика и триботехника; создание «безызносных» узлов трения машин; разработка методов расчета деталей на износ; защита деталей машин от водородного изнашивания; расширение применения финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО) трущихся деталей; совершенствование смазывания деталей сочленений; исследование электрических, магнитных и вибрационных явлений при изнашивании; подготовка инженерных кадров по триботехнике; разработка новой теории трения и безызносности; триботехника, интересы здоровья и защиты окружающей среды; программа исследований водородного изнашивания и избирательного переноса; построение и реализация банка данных по триботехнике и единство терминов и определений в триботехнике; необычные условия работы машин и приборов; компьютерная трибология.
А также кпроблемам триботехники можно отнести проблемы технического обновления различныхотраслей машиностроения.
Проблемазащиты деталей машин от водородного изнашивания
Важнойзадачей триботехники является разработка методов борьбы с водороднымизнашиванием. Около 15 лет назад в Советском Союзе было экспериментальнообнаружено неизвестное ранее явление концентрации в поверхностных слояхтрущихся деталей водорода, выделяющегося из материалов пары трения и изокружающей среды. Это явление вызывает ускорение изнашивания. Водородноеизнашивание характеризуется интенсивным выделением водорода в результатетрибодеструкции водородсодержащих материалов, ускоряемым механохимическимдействием. Кроме того, оно характеризуется диффузией водорода в деформируемыйслой стали и особым видом разрушения, связанным с одновременным появлениембольшого числа «зародышей» трещин во всей зоне деформирования, и упомянутымнакапливанием водорода. Водородное изнашивание вносит новые представления омеханизме хрупкого разрушения.
Защита отводородного изнашивания имеет особое значение для следующих отраслей:авиатехники (узлы трения топливных насосов, а также тормозные колодки и барабаны колес выходят из строя в результате водородного изнашивания); железнодорожного транспорта (водородному изнашиванию подвергаются рельсы и колеса вагонов); автомобильного транспорта (водородное изнашивание резко снижает срок службы цилиндров и поршневых колес двигателей, тормозных накладок, тормозных барабанов и дисков сцепления, а также лопаток бензиновых насосов и других деталей агрегатов автомобилей); морского флота (водородному изнашиванию подвергаются узлы трения, смазываемые водой); деревообрабатывающей промышленности (водородное изнашивание деревообрабатывающего инструмента и рабочих органов машин сдерживает рост производительности труда в отрасли);[1] техники Севера (одной из причин быстрого изнашивания машин, работающих на Севере, является охрупчивающее действие водорода, который при низких температурах не рассасывается в поверхностных слоях, а концентрируется между зоной трения и объемом материала трущейся детали вследствие значительного перепада температур); химического машиностроения (узлы трения машин и оборудования химической промышленности изнашиваются, главным образом, в результате действия водорода); техники будущего (в новых машинах расширяется применение титана и его сплавов; при трении эти материалы, обладая низкими антифрикционными свойствами, весьма сильно поглощают водород и подвергаются водородному изнашиванию).
При ведущейсяв России и США широкой работе по созданию двигателей для автомобилей исамолетов на водородном топливе исследователи должны заранее принять мерызащиты деталей от водородного изнашивания.
Проблемаводородного изнашивания имеет комплексный межотраслевой характер, а поэтому требуетпривлечения к ее решению ученых различных специальностей (металловедов,физиков, химиков, специалистов по триботехнике), и должна выполняться поединому плану.
Проблемасоздания «безызносных» узлов трения машин
До последнеговремени генеральным направлением по борьбе с изнашиванием в машиностроении былоповышение твердости трущихся поверхностей детали. В промышленности разработанобольшое количество методов повышения твердости деталей (хромирование,азотирование, цементирование и т. д.). Многолетний опыт свидетельствует, чтоэто направление позволило в большей степени повысить надежность трущихсядеталей машин. Однако постоянное стремление к уменьшению массы машин иповышению интенсификации рабочих процессов привело к увеличению давлений вузлах машин и скоростей скольжения и ухудшило условия смазывания. Кроме того,требования к повышению КПД механизмов, а также применение специальных смазочныхматериалов и жидкостей привело к тому, что традиционные методы увеличенияизносостойкости деталей повышением их твердости во многих случаях пересталисебя оправдывать. В процессе поиска средств увеличения износостойкости деталеймашин в нашей стране открыт избирательный перенос при трении. Избирательный перенос (ИП) – этокомплекс физико-химических явлений на контакте поверхностей при трении, которыйпозволяет преодолеть ограниченность ресурса трущихся сочленений машин и снизитьпотери на трение. ИП есть особый вид трения, который обусловленсамопроизвольным образованием в зоне контакта неокисляющейся тонкойметаллической пленки с низким сопротивлением сдвигу и неспособнойнаклепываться. На пленке образуется в свою очередь полимерная пленка, котораясоздает дополнительный антифрикционный слой. ИП, его системы снижения износа итрения (системы СИТ), разработанные А. А. Поляковым, не вытекают из ранееимевшихся представлений о трении и изнашивании. Процессы, составляющие сущностьИП, находятся на стыках разделов химии, физической химии, физики, синергетики имеханики. Сложность ИП состоит также в том, что ряд его химических и физическихпроцессов не встречался в практике исследований трения. Большинство химическихреакций ИП являются гетерогенными, поэтому их изучение затруднено.
Но в то жевремя ИП имеет в своей основе полезные физико-химические явления и группыявлений (систем). Они подавляют изнашивание, снижают сопротивление сдвигу иобладают свойством самоорганизации, а иногда и способностью к обратной связи свозбуждающей причиной. Их основная ценность состоит в том, что они работаютдифференцированно против факторов, ведущих к разрушению поверхности. Почтикаждая из систем имеет глубокое содержание; например, система защиты отводородного изнашивания представляет собой целое трибологическое направление. Традиционнойсистемой снижения износа и трения (СИТ) является самопроизвольное образованиеслоя смазочного материала при трении с граничной смазкой в результате адсорбциимолекул смазочного материала на поверхности. А в ИП имеется максимальное числосистем СИТ, и эффект здесь наиболее полный и существенный. Весьма полезнымсвойством ИП является также свойство работать в средах, где трение приграничной смазке не может эффективно выполнять свои функции. ИП проявляетспособность перестройки защитных систем, которые варьируются в зависимости отсвойств среды, являющейся исходным материалом для образования системы сниженияизноса и трения.
Исследованиемеханизма ИП, его закономерностей и областей рационального применения привело кнекоторому 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 материалови присадок к ним, оптимальную структуру и свойства износостойких иантифрикционных материалов и приработочных покрытий и т. д.
ИП примененили апробирован в машинах: самолетах, автомобилях, станках, паровых машинах,дизелях тепловозов, прессовом оборудовании, редукторах, оборудовании химическойпромышленности, механизмах морских судов, магистральных нефтепроводах,электробурах, холодильниках, гидронасосах, нефтепромысловом оборудовании. ИПприменяется также в приборах и может быть использован для повышения стойкостирежущего инструмента при сверлении, фрезеровании, протягивании, дорновании ирезьбонарезании.
ИП позволяет:1) при изготовлении машин экономить металл (15-20%) за счет большейгрузоподъемности (в 1,5-2 раза) пар трения; 2) увеличить срок работы машин (в 2раза), сократить период приработки двигателей (в 3 раза) и редукторов (до 10раз), соответственно сократить расход электроэнергии; 3) в подшипниках каченияи скольжения уменьшить расход смазочных материалов (до 2 раз); 4) повысить КПДглобоидных редукторов с 0,7 до 0,85; винтовой пары с 0,25 до 0,5; 5) увеличитьэкономию драгоценных металлов (золота, платины, серебра) в приборах в 2-3 разаза счет большей надежности электрических контактов.
Необходимоотметить, что сейчас в триботехнике ясно проступают черты новой концепциитрения, основанной на глубокой теоретической проработке раздела физики –термодинамики образования самоорганизующихся структур при необратимыхпроцессах. Разработка этой теории, а также дальнейшее развитие работ по созданиюпрактически неизнашиваемых узлов трения машин, оборудования и приборов сиспользованием ИП – одни из важнейших проблем современной триботехники.
Программаисследований водородного изнашивания и избирательного переноса
Избирательныйперенос при трении и водородное изнашивание металлов – это два совершеннопротивоположных явления, и их физические механизмы сложны. Изучение водородногоизнашивания и ИП находится еще в начальной стадии, поэтому как в теоретическомплане, так и в плане разработки и реализации в промышленности новых методовборьбы с изнашиванием машин и оборудования на основе этих явлений необходимосоздать комплекс исследований, результаты которых могут решить задачи,поставленные перед триботехникой.
Исходя изизвестных представлений о водородном изнашивании, выполненныхнаучно-исследовательских работ и потребностей производства, необходимопроводить работы в следующих направлениях:разработки приборов и методов исследования водородного изнашивания деталей машин; изучение процессов наводороживания металлов при трении с фрикционными пластмассами для оценки количественных характеристик перераспределения водорода в поверхностных слоях, изучение свойств наводороженного металла при трении, влияние режимов трения на наводороживание с широким использованием новейших методов исследования; исследование наводороживания наиболее изнашиваемых деталей машин и оборудования в процессе эксплуатации и оценка вклада в снижение их износостойкости как биографического, так и образуемого при трении водорода с целью разработки требований к качеству конструкционных материалов, смазочным материалам и специальным жидкостям, применяемым в узлах трения; исследование влияния электрического и магнитного полей на процессы наводороживания при трении с целью определения количественных характеристик процессов и разработки новых путей борьбы с водородным изнашиванием; изучение процессов наводороживания поверхностей трения при различных видах обработки поверхностей трения деталей (механические, термические и химико-термические); исследования подавления водородного изнашивания пары трения металл-древесина с целью повышения стойкости режущего инструмента при обработке древесных изделий; разработка методов подавления водородного изнашивания в узлах трения, смазываемых водой при высоких давлениях и скоростях скольжения; разработка методов подавления водородного изнашивания узлов трения с титановыми сплавами с целью повышения их антифрикционных характеристик и расширения применения в узлах трения; изучение общих закономерностей водородного изнашивания и выявления областей его проявления, а также создания научных основ борьбы с ним; изучение действия водорода при абразивном изнашивании в условиях действия коррозионно-активных сред и повышенной влажности, фреттинг-коррозии, контактной усталости, коррозионно-механического изнашивания, кавитации и эрозии; разработка методов подавления водородного изнашивания деталей авиатехники, нефтехимического оборудования, железнодорожного транспорта (рельсов, коле, деталей двигателей тепловозов, в частности цилиндров и поршневых колес), инструмента по обработке меховых изделий, деталей сельскохозяйственных машин и других отраслей техники.
Кпервоочередным задачам по изучению ИП при трении следует отнести:создание комплекса приборов и установок для изучения ИП; исследование работоспособности шариковых и роликовых подшипников, а также зубчатых передач в условиях ИП; создание новых эффективных металлоплакирующих присадок к смазочным материалам, обеспечивающих режим ИП в двигателях внутреннего сгорания как для приработки, так и для установившегося режима работы;[3] исследование конструктивных особенностей смазочных систем при работе на металлоплакирующих смазочных материалах, определение их эксплуатационных характеристик и оценка эффективности их применения; исследование возможности применения ИП при штамповке, дорновании, протяжке, определение оптимального состава смазочно-охлаждающих жидкостей и их эффективности; исследования трения без смазочного материала в режиме ИП в парах металл-металл, металлополимер-металл; разработка новых масел и смазок, обеспечивающих металлоплакирование в зоне контакта трущихся деталей, создание опытного производства таких материалов и внедрение их на промышленных предприятиях.
Опытприменения избирательного переноса в промышленности показывает, что успехперехода на использование принципиально новых смазочных материалов для узловтрения, технологических процессов, новых материалов и конструкций подвижныхсочленений достигается только в тех случаях, когда проводилась систематическаянаучно-исследовательская работа применительно к конкретным узлам трения машинданной отрасли. Попытка расширить внедрение новых методов повышенияизносостойкости узлов трения простой передачи промышленным предприятиямтехнических конструкций или даже опытных смазочных материалов не приводила и неможет привести к положительным результатам. Знание общих вопросов теории тренияи изнашивания в машинах оказывается недостаточным, требуется изучениеспециальных разделов физикохимии, трибохимии, трибофизики.[2] В каждой отраслитехники, на объектах которой предполагается проведение работ по избирательномупереносу, необходимо обучение специалистов в институтах повышения квалификацииили в университетах, где есть подготовка по соответствующей специальности. Опыттех организаций, которые уже реализовали преимущества избирательного переноса вузлах трения механизмов, должен быть тщательно изучен, но в каждой отрасли вголовных научно-исследовательских институтах необходимо создать лаборатории,которые бы накапливали опыт применения ИП и разрабатывали свою техническуюдокументацию.
Проблемарасширения и применения ФАБО
Как известно,износостойкость зависит от окончательной (финишной) технологической обработкиповерхностей деталей. Имеются обширные экспериментальные исследования повлиянию шероховатости поверхностей трения на интенсивность изнашивания деталей.Установлено, что от финишной обработки деталей зависит не только первоначальный(приработочный) износ, но и установившийся износ. В последние годы разработаныновые технологические процессы финишной обработки деталей, которые позволяютснизить приработочный износ деталей и повысить антифрикционные свойства сочленения(улучшить смазку деталей, снизить коэффициент трения). К таким методам можноотнести вибрационную обработку поверхностей трения и алмазное выглаживание.Однако триботехники считают, что использованы еще не все резервы повышенияизносостойкости деталей в части применения новых финишных обработок.
В связи сизложенным крайне необходима разработка нового технологического методаокончательной обработки деталей, при котором вообще исключалась бы абразивнаяобработка поверхности. К таким методам относится разработанная финишнаяантифрикционная безабразивная обработка (ФАБО). Новая высокопроизводительнаяоснастка и химические составы обеспечивают высокое качество антифрикционногопокрытия.
Сущность ФАБОсостоит в том, что поверхность трения детали покрывается тонким слоем латуни,бронзы или меди путем использования явления переноса металла при трении. Переднанесением покрытия обрабатываемую поверхность обезжиривают и покрываютглицерином или смесью, состоящей из двух частей глицерина и одной части10%-ного раствора соляной кислоты. В процессе трения окисная пленка на поверхностистали разрыхляется, поверхность медного сплава пластифицируется и создаютсяусловия для его схватывания со сталью. Толщина перенесенного слоя бронзы илилатуни 1-2 мкм.
ПреимуществоФАБО перед другими финишными операциями состоит в том, что этот методчрезвычайно прост и не требует сложного оборудования. ФАБО придает стальной иличугунной поверхности высокие антифрикционные свойства. Опыт использования ФАБОдля цилиндров двигателей внутреннего сгорания дал возможность существенноизменить мощность двигателя, хороший результат дало и применение ФАБО колесжелезнодорожного транспорта. Все это свидетельствует о необходимости ицелесообразности проведения более обширных исследовательских работ, а такжеприменения данного метода в более широких масштабах.
Проблемасовершенствования смазывания деталей сочленений
Смазка резкоснижает интенсивность изнашивания. Достаточно ввести в зону контакта деталейнебольшое количество смазочного материала, как сила трения может снизиться в 10раз, а износ поверхностей трения до 1000 раз.
Эффективностьсмазочной системы зависит от ее конструктивного совершенства и качествасмазочного материала. Пока нет четких рекомендаций по дозировке и длительностиподачи смазочных материалов в конкретные узлы трения машин. Припереводе трущихся деталей машин в режим ИП необходимо создавать принципиальноновые смазочные системы, которые бы обеспечили автоматическое регулированиепараметров работы системы в зависимости от режима работы машины, то естьнеобходимо разрабатывать адаптированные смазочные системы, предупреждающиеизнос трущихся деталей машин и снижающие потери на трение.
В настоящеевремя уровень технического совершенства машин во многом определяется именностепенью организации смазывания узлов трения. Больше всего нуждается всмазочных системах станкостроительная, автомобильная и тяжелая промышленность.Увеличение выпуска смазочных масел должно сопровождаться повышением ихэффективности, что требует проведения научно-исследовательских разработок поконструктивному и технологическому совершенствованию производства основныхузлов систем, создания поточных линий, улучшения планирования и использованияэкономических стимулов повышения производительности труда. При этом большоевнимание следует уделять использованию современных достижений триботехники.Смазочные системы должны использоваться в ряде машин (среди них металлорежущиестанки кузнечно-прессовые машины, башенные краны и лифты, экскаваторы,тракторы, магистральные локомотивы, грузовые автомобили и автобусы, сельскохозяйственнаятехника и др.). По экспертной оценке специалистов оснащению смазочнымисистемами и многоотводными насосами, обеспечивающими точность и своевременностьподачи смазки, подлежит до 85% машин и оборудования (около 2,5 млн. единиц).
Для значительногоповышения технического уровня и качества машин, их экономичности и надежностинеобходимо решить проблему смазывания. Это может быть обеспечено за счетповышения технического уровня и качества смазочного оборудования, егоунификации и стандартизации, за счет конструктивного совершенства узлов трениямашин, разработки и применения новых эффективных технологических процессов обработкитрущихся деталей и других методик.
Повышениетехнического уровня смазочного оборудования целесообразно проводить последующим 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.
Проблемусмазывания деталей нельзя отделит от изучения взаимодействия смазочногоматериала с металлом и влияние на это взаимодействие структурных факторовметалла и легирующих элементов смазочного материала. Исследование такоговзаимодействия с определением сил трения и износостойкости пар трения позволитоптимизировать структуру и химический состав металла и состав компонентовсмазочного материала. Это научное направление, успешно развиваемое в последниегоды и потребовавшее разработки новых физических методов исследования тонкихповерхностных слоев металла (десятые доли микрометра), должно получитьдальнейшее развитие в организациях как занимающихся созданием смазочныхматериалов, так и разрабатывающих износостойкие и антифрикционные сплавы.Именно результаты этих исследований будут положены в основу теориибезызносности трущихся деталей.
Проблемаисследования электрических, магнитных и вибрационных явлений при изнашивании
В литературепо триботехнике за последние 30-50 лет неоднократно обращалось внимание на рольэлектрических, магнитных и вибрационных процессов в трении, износе и смазкемашин. Последние исследования процесса водородного изнашивания показали, чтоздесь кроются большие резервы в части повышения срока службы деталей машин ирежущего инструмента. Электрические, магнитные, вибрационные, а также тепловыеявления непосредственно не влияют на интенсивность изнашивания деталей иливлияют незначительно, но они кардинально влияют на поведение водорода.Разрушительной силой в данном случае является именно водород, а неэлектрическое или магнитное поле. Это связано с тем, что водород имеетэлектрический заряд, который взаимодействует с указанными полями. Вибрации с высокимичастотами также воздействуют на скорость изнашивания не сами по себе, апосредством электрических явлений, которые, в свою очередь, влияют на движениеводорода и способствуют его образованию. Тепловые явления, как и напряжения,влияя самостоятельно на трение и износ, являются процессами образованияводорода и способствуют продвижению его в зону контакта.
Всеизложенное требует глубокой и всесторонней проработки как в теоретическомплане, так и при проведении экспериментальных исследований. Следует заметить,что исследование магнитных и электрических явлений при трении – это один изнаиболее достоверных и эффективных путей изучения самой природы трения иизнашивания. Для управления процессом трения следует провести исследования пораздельному изучению электрических, термоэлектрических и магнитных явлений,установить роль каждого в зависимости от внешних условий трения и видовразрушения поверхностного слоя. Особенно следует обратить внимание на выявлениенелинейности распределения зарядов в подвижном электрическом источнике зоныфрикционного контакта. Именно в нелинейности кроются многие до сего времени ещене известные процессы трения и изнашивания, определяющие кинетику иинтенсивность этих физико-химических процессов.
Проблемаразработки методов расчета деталей на износ
Наибольшеевнимание при разработке методов расчета деталей на износ необходимо уделитьметодам расчета типовых наиболее изнашиваемых узлов машины: направляющихметаллорежущих станков, зубчатых передач, подшипников скольжения и качения,кулачковых механизмов, фрикционных передач, уплотнений валов. По вопросамрасчета указанных сочленений имеются фундаментальные разработки, которыеподробно описаны в технической литературе и широко используются на практике.
Главнойтрудностью на пути подобных расчетов является то, что в процессе тренияпроисходят физико-химические изменения в поверхностных слоях трущихся металлов,которые трудно поддаются математическому анализу.
Проблемынеобычных условий работы машин и приборов
Сложностьэтой проблемы состоит, прежде всего, в том, что все узлы трения все чащеобязаны работать в условиях, принципиально отличных от тех, которыесформировались в нашу эпоху на поверхности Земли и которые с точки зрениячеловека являются наиболее привычными и естественными. Неудивительно, что опытпо разработке узлов трения, накопленный в машиностроении за весь период егоразвития, относится главным образом именно к земным условиям. Совершенно инымиявляются условия работы космических объектов, характеризуемые высоким исверхвысоким вакуумом, интенсивным воздействием различных излучений, необычнымитепловыми условиями и невесомостью. Промежуточными между земными и космическимиможно считать условия, возникающие при полетах высотных самолетов и ракет.Очень специфичны также условия, возникающие при работе технических устройств ватомной промышленности (интенсивное жесткое облучение и высокие температуры),энергомашиностроении (высокие температуры и химически активные среды),вакуумной и полупроводниковой промышленности (разреженные среды строго определенногосостава), криогенной технике (сверхнизкие температуры) и ряде других. Параллельнои одновременно с повышением температуры окружающей среды в современной техникевсе настойчивее проявляются тенденции к увеличению быстроходности механизмов иросту рабочих нагрузок, что особенно типично для военной авиации и ракет. Такимобразом, при переходе от обычных условий к экстремальным решающее значениеприобретает внешнее воздействие на узел трения, связанное со специфическимиусловиями окружающей среды. Наиболее характерными и важными факторами здесьявляются плотность и физико-химическая активность среды, а также наличиетеплового, ионизирующего и других излучений. Влияние каждого из перечисленныхфакторов оказывается настолько специфичным, что требует специальногорассмотрения. Поэтому полезно классифицировать узлы трения, работающие внапряженных и необычных условиях, по характеру воздействия на них окружающейсреды.
Необычные инапряженные условия все чаще заставляют создателей новой техники пересматриватьтрадиционные, сложившиеся в течение многих лет принципы разработки узлов тренияи основанные на них конструкторские решения.
Проблемапостроения и реализации банка данных
Данные потриботехнике тесно взаимодействуют между собой, и поэтому потоки информации,поступающие из различных источников, должны распределяться по специальноразработанным картам и таблицам, систематизирующим триботехническую информацию.Подобная систематизация является трудоемким процессом и занимает значительноевремя.
Активныеработы по созданию информационных систем в области трибологии в мире и у нас встране развернулись в средине 80-х годов прошлого века. Был создан рядинформационных систем и баз данных по трибологии, но, к сожалению, из-заослабления связей между трибологическими центрами и отсутствию в период спадапроизводства интереса производителей к этим работам создание единойинформационной системы не было завершено.
Решениепроблемы рационального использования триботехнической информации в научном ипрактическом применении должно быть реализовано путем создания трибологическихбаз данных (ТБД), содержащих информацию по различным направлениям триботехники.При решении конкретных триботехнических задач (выбор составов сред, методовиспытаний и т. д.) наличие аналогов в ТБД позволяет сузить область поискаоптимальных вариантов. Для разработки логической модели ТБД необходимопредварительно систематизировать по типичным признакам основныетриботехнические факторы, то есть провести паспортизацию. ТБД обеспечиваетнадежное хранение данных и их достоверность; гибкую организацию и открытуюструктуру данных, обеспечивающую возможность их обновления и накопления;эффективный доступ к данным; защиту данных от несанкционированного доступа иуменьшение их избыточности. Существенное значение имеет тип системы управлениябазой данных, применяемой для организации ТБД.
Многочисленныеаналитические формы описания процессов трения направленные на решение конкретныхчастных проблем, соответствуют узкому интервалу граничных условий. Это являетсяосновной причиной, препятствующей их использованию при построении и реализацииТБД.
Решениезадачи информационного обслуживания предполагает систематизацию, накопление ихранение различных групп данных; периодический просмотр файлов информации и ихреорганизацию; поиск и выборку требуемой информации по различным критериям;вывод запрашиваемых данных в виде, удобном для пользования. Стоит добавить, чтов настоящее время, по мере оживления экономики и усиления интеграционныхпроцессов будет усиливаться интерес к информационным системам, которые следуетсоздавать как базовый элемент информационной технологии проектирования узловтрения.
Проблемаединства терминов и определений в триботехнике
В обширной имногоплановой области триботехники многие основные понятия не так четко определены,как в других науках. Даже самые основные концепции в триботехнике неоднозначны.Как область прикладных наук, триботехника объясняется выражением «единое измножества». Поскольку в триботехнике используются понятия многих другихобластей техники, триботехническая терминология также слагается из терминологийэтих областей. Это приводит к возникновению проблем в общении и многозначностив определениях.
Можно сбольшей уверенностью ожидать стандартизации трибологической терминологии влабораторных условиях, чем на практике. В исследованиях очень важна точностьопределений, так как данное исследование из прочих в конкретной области знанийчасто выделяют лишь небольшие детали, кроме того, лабораторные исследования вцелом более строго поставлены. Сложность реальных триботехнических ситуацийобусловила и появление комбинированных, или гибридных, терминов для описанияизнашивания. Но некоторые области триботехники все же находятся в лучшем положении.
Развитие вописании и трактовке терминов становится все более необходимым, посколькувозрастает количество данных, аккумулируемых в компьютерных базах данных. Когда-нибудьбудет возможен поиск по различным базам данных с использованием одних и тех жеключевых слов для получения ценных сравнительных данных. Пока это время еще ненаступило, а поскольку число независимых баз данных растет, растет и проблемаобщей терминологии.
Огромноеколичество трибологических терминов в мире необходимо стандартизировать как вповседневном пользовании, так и в книгах, журналах, стандартах, словарях.Отсутствие согласия даже по основным терминам приводит к ошибкам в общении ипередаче информации, а также создает массу проблем при техническом переводе наиностранные языки. Многие термины сложились в повседневной практике, но частьих не сформулирована однозначно и осложняет взаимодействие между различнымиорганизациями. Улучшить положение можно за счет повышения качества образованияученых и инженеров, приходящих в трибологию, но терминология в обучении такжедолжна быть четкой и стандартной. Важным вкладом в решение проблемы может статьвыпуск международного словаря, но при этом надо учесть изменения в языке и взначениях слов, происходящие со временем. Можно отметить, что терминология втрибологии, как и в других областях знаний, — это набор инструментов,обеспечивающих понимание и общение, причем объем этого набора постоянно растет.
Проблемаподготовки инженерных кадров по триботехнике
Многимиучеными-триботехниками подтверждена необходимость широкой популяризациидостижений триботехники, глубокого изучения ее разделов, взаимной информации иобмена опытом. Во многих вопросах требуется активное участие специалистов, иименно специалистов по триботехнике.
В России научныекадры по триботехнике готовят во многих городах. Однако инженерные кадры потриботехнике выпускаются лишь в некоторых университетах. Учитывая важностьподготовки специалистов по триботехнике, Госкомитет СССР по науке и технике ещев 1976 году рекомендовал Министерству высшего и среднего специальногообразования СССР совместно с заинтересованными министерствами и ведомствамиобеспечить:на специальных факультетах подготовку кадров (из числа лиц, имеющих соответствующее высшее образование и стаж практической работы) по проблемам повышения износостойкости машин и оборудования; организовать в системе повышения квалификации специалистов, работающих в различных отраслях промышленности, чтение лекций по проблемам износостойкости машин и оборудования для соответствующих служб предприятий.
Помимоподготовки инженерных кадров по триботехнике, необходимо организовать подготовкуспециалистов среднего звена.[5] Для этого следует создать среднее учебноезаведение по изучению вопросов триботехники, в том числе и новейших разработок.Эти вопросы должны быть в центре внимания при проведении учебы синженерно-техническими работниками в производственных объединениях, комбинатах,заводах и фабриках. Для этого нужно создать хорошие кинофильмы, наглядныепособия, издать учебные пособия.
Вопросыподготовки кадров по триботехнике необходимо решать незамедлительно. Это окажетсерьезное влияние на качество будущих машин, их долговечность, на экономиютоплива и смазочных материалов, черных и дефицитных цветных металлов.
Проблемыкомпьютерной трибологии
Будучимеждисциплинарной наукой, трибология требует применения системных моделей,информационных систем по разным разделам трибологии, трансляторов, соединяющихэти разделы, экспертных систем для проектирования и диагностики. Имеетсянеобходимость более эффективного использования информации, получаемой приисследовании трибологических процессов. Диагностические системы в значительноймере сами базируются на слиянии компьютерных технологий и знании механизмовтрибологических процессов.
Компьютерыпозволяют производить моделирование трибологических процессов. Модель сложнойтрибосистемы также требует для своего создания и использования специфического«компьютерного мышления», так как представляет собой программный комплекс. Опытсоздания моделей сложных трибосистем позволил сделать ряд выводов, выявитьнедостатки и сформулировать направления дальнейшего развития.
Своедальнейшее развитие получила и компьютерная технология проектирования узловтрения. На этапе анализа здесь предлагается использовать интерпретаторы –экспертные системы. На этапе синтеза используются гибридные экспертные системы,которые содержат модели работы узла, базы знаний по данным разделам и системуправил. Фактически, требуется продолжить работу по информационным системам вобласти трибологии на новом уровне развития аппаратных, программных средств исистем коммуникации с учетом имеющегося опыта и проделанной работыспециалистов. Большое значение в трибологии имеет также теледиагностика, причемзадачей компьютерной трибологии здесь является содержательная часть созданиясистемы.
Компьютерыявляются также и неотъемлемой частью системы экспериментальных трибологическихисследований в современных испытательных установках. Задача компьютеров состоитв контроле и управлении режимом эксперимента, регистрации измеряемыхпараметров, обработке результатов. Задачей, относящейся к области компьютернойтрибологии, является поиск режимов, при которых реализуются заданные свойстватрибосистемы, что достигается встраиванием в управление испытательной системойпрограммы моделирования исследуемого процесса, ряд параметров которой задаетсяиз эксперимента, а также заданием критериев поиска. Для реализации этой идеи вмасштабах отрасли предстоит проделать большую работу.
При моделировании,компьютерном эксперименте, в системах диагностики и мониторинга имеется общаяпроблема интерпретации результатов. Как известно, визуализация информациипозволяет интенсифицировать процесс познания человека, подключив интуитивныеспособности исследователя. Это достигается с помощью специальных средствкомпьютерной графики. Применение технологии виртуально-интуитивного извлеченияинформации позволит при моделировании и эксперименте более эффективно выявлятьновые трибологические эффекты и явления.
Проблемыэкономики и триботехники
Работа узловтрения машин, оборудования и транспортных средств осуществляется на всех этапахсоздания общественного продукта. Триботехнические характеристики узлов трениянаравне с конструкцией машин, качеством их изготовления, режимом эксплуатации идругими аспектами оказывают существенное влияние на многие экономические (иэкологические) показатели работы машин, механизмов и технологического оборудования.Большинство машин (85-90%) выходит из строя по причине износа деталей. Расходына ремонт машин оборудования и транспортных средств составляют в нашей странедесятки миллиардов рублей в год. При развитии промышленности эта цифраестественно увеличивается. Затраты на ремонт и техническое обслуживание машиныв несколько раз превышают ее стоимость: для автомобилей в 6 раз, для самолетовдо 5 раз, для станков до 8 раз. Трудоемкость ремонта и техническогообслуживания многих строительных и дорожных машин за срок их службы примерно в15 раз превышает трудоемкость изготовления новых. Большие материальные потеринародное хозяйство терпит от повышенного трения в узлах машин. Известно, чтобольше половины топлива, потребляемого автомобилями, тепловозами и другимивидами транспорта, расходуется на преодоление сопротивления, создаваемоготрением в подвижных сочленениях. Потери от трения и затраты, связанные с ними,составляют от 1% до 4% национального продукта стран, что не может не оказыватьсущественного влияния на развитие экономики любой страны. В последние годыпроявляется повышенное внимание к развитию триботехники, к оптимизациитриботехнических решений и внедрений в практику достижений триботехники. Пооценкам экспертов, широкое внедрение в производство уже известных достиженийтриботехники способно на 25-30% сократить потери от трения, причем первые10-15% из них – без заметных капитальных вложений.
В целомтриботехника должна решать узловые проблемы экономики, относящиеся к сырьевым,энергетическим и трудовым ресурсам страны. Эти важные задачи потребуют в рядеслучаев пересмотра планов научно-исследовательских работ, решения теоретическихвопросов трения, изнашивания и смазки машин. Ряд прогрессивных методовповышения ресурса деталей, эффективных смазочных материалов, покрытий и т. п.,подробно описанных в литературе и проверенных на отдельных предприятиях, неможет получить массового применения в промышленности. На их пути встаетстремление сохранить традиционную технологию и предельно низкую себестоимостьпродукта, игнорируя то обстоятельство, что экономия на заводе часто приводит кпотерям при эксплуатации и ремонте впускаемых изделий. Разработка научныхпрограмм по проблемам износостойкости диктуется экономической значимостью этойпроблемы для народного хозяйства. Управление процессом изнашивания являетсяцентральным звеном таких национальных проблем, как экономия энергии, сокращениерасхода материалов, а также надежность и безопасность механических систем.
Кроме того,здесь не стоит забывать о проблеме износостойкости и людских ресурсов. В связис увеличением количества действующих машин и оборудования за последние годы вовсех развитых странах возникла проблема специалистов для обслуживания иремонта. Рост потока машин всюду опережает увеличение числа опытных механиков.Для подготовки механиков высокой квалификации необходимо несколько лет обученияи накопления опыта. Очень велики затраты на обслуживание автомобилей и ихремонт. Здесь вопросы триботехники являются главными в снижении эти видовзатрат. Выход из строя деталей, разрегулировка, производство смазочных работ, контрольтехнического состояния узлов трения – все это требует привлечения к работеопытных высококвалифицированных специалистов. И здесь вопросы триботехники являютсяглавным фактором в сокращении потребности в людских ресурсах.
Триботехника,интересы здоровья и охраны окружающей среды
Этот вопрос кнастоящему времени находится еще в стадии постановки, однако модно утверждать,что триботехника имеет непосредственное отношение к здоровью людей и охранеокружающей среды.
Использованиеасбестосодержащих накладок в тормозах автомобилей, наличие паров топлива вкабинах транспортной техники, повышенные вибрации в машинах в результате износаподшипников, биение валов, зубчатых передач – все эти и им подобные недостатки,относящиеся к низкому уровню решений вопросов триботехники, оказываютсущественное влияние на здоровье обслуживающего персонала и население города.Причинами крупных аварий и катастроф были утечки через уплотнения взрывоопасныхпродуктов, задиры и повышенный износ ответственных деталей, разрушениеконтактных поверхностей подшипников, рельсов, бандажей колес, поломки зубьевшестерен, заклинивание плунжерных пар и т. п. Двигатели автомобилей сизношенными цилиндрами и поршневыми кольцами не только потребляют большетоплива, но и значительно увеличивают загазованность городов и поселков.Недостаточная износостойкость уплотнительных устройств, перегрев подшипников,износ валов часто вызывают течи масла, топлива, рабочей жидкости гидравлическихсистем. Все это приводит к непроизводительному потреблению энергии, порчеасфальтовых покрытий и уничтожению растительности. Непредусмотренный ремонтмашин в пути, проведение технического обслуживания машин в полевых условияхприводит к загрязнению окружающей среды отходами масла, к потерям топлива ит.п. Особое внимание необходимо обратить на попадание в окружающую средуотработанных картерных масел двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и методов ихутилизации. Наибольшую опасность представляют моющие присадки к маслам, чтовызывает увеличение количества загрязняющих примесей и накопление их в маслепри картерной смазке. Среди этих загрязнений – полициклические ароматическиеуглеводороды с сильно выраженными канцерогенными свойствами.
Научно-технические направления, которые необходимо осуществить в ближайшемдесятилетии, для того чтобы машины, механизмы и технологическое оборудованиенового 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.
Проблемытехнического обновления различных отраслей машиностроения
Ушедший висторию 20 век не освободил механиков от многолетних и не всегда успешныхпоисков путей обновления морально и физически устаревшего, изношенногооборудования, ставшего во многих отраслях машиностроения основной причинойснижения эффективности и ресурса работы.
Любоеобновление устаревшего оборудования затрагивает три главнейших аспекта:конструктивный, металловедческий и триботехнический – по причине ихтехнологической связи. Причем триботехнический аспект в общей системеобновления устаревшего оборудования не менее значим и так же сложен, как и двадругих. Это касается различных видов механического изнашивания: абразивного,гидроабразивного, ударноабразивного в условиях трения скольжения, качения,удара по абразиву и металлу с охлаждением при низких температурах всухую, атакже при наличии смазочного материала.
Еслианализировать многочисленные экспериментальные данные, убедительносвидетельствующие о сложности проблемы обновления устаревшего оборудования иинструмента путем комплексного подхода к ее решению, то очевидным становитсято, что триботехнические, а также металловедческие аспекты в ней или труднорешаемы, или требуют новых научных и технологических решений. Такая ситуацияхарактерна для подавляющего большинства различных отраслей машиностроения.Поиск таких решений уже ведется.
Необходимодобавить, что организационная сторона обновления оборудования стала не менеезначима, чем научная. Организационная сторона проблемы в условиях рыночнойэкономики усложняется отсутствием единого координирующего центра, способногообъединить усилия ведущих научных коллективов на наиболее приоритетныхнаправлениях с возможностью контролировать и выверять значимость получаемыхрезультатов по конечной поставленной цели применительно к определенным отрасляммашиностроения. В настоящее время имеет место разобщенность, несогласованностьи несопоставимость выполняемых исследований отдельными учеными и дажеорганизациями по причине неудовлетворительной взаимной информированности инедостатка творческого общения; резко сократилась журнальная информация, амалочисленность вузовской аспирантуры привела к невозможности решатьфундаментальные задачи металловедения, триботехники, технологии машиностроенияпо причине острого дефицита не только денежных средств, научных и техническихкадров, но и устаревшей или вообще полностью отсутствующей в ВУЗахиспытательной базы. В настоящее время ВУЗы, несмотря на имеющиесяконструкторские возможности, не могут предложить новые изделия в готовом видедаже для опытных испытаний в натурных условиях.
Таковадействительность, не учитывать которую при решении столь важной проблемынельзя, но искать возможные решения необходимо, если учесть, что в большомкомплексном перечне проблем, которые необходимо решить для дальнейшего развитиятехнического прогресса, обновление морально и физически устаревшегооборудования всегда будет стоять в ряду первоочередных задач.
Заключение
Триботехническиеявления должны учитываться при проектировании и эксплуатации машин имеханизмов. Они проявляются при земляных работах, в сельском хозяйстве,строительстве, добывающей промышленности и во многих других случаях. Потерисредств от трения и износа в развитых странах составляют 4-5% национальногодохода, а преодоление сопротивления трения поглощает во всем мире 20-25%вырабатываемой за год энергии. Анализ специальных комитетов Международногосовета по трибологии показал, что за полный цикл эксплуатации машинэксплуатационные расходы, затраты на ремонт и запасные части в несколько разпревышают затраты на изготовление новой техники.
Повышениеэкономически и экологически целесообразной долговечности и надежности машин,технологического оборудования и инструмента непосредственно связано сповышением износостойкости. Решение этой актуальной и практически необходимойзадачи возможно только на базе глубоких, научно обоснованных решений.Управление трением, правильный выбор материалов по критериям трения и износостойкости,рациональное конструирование узлов трения и деталей машин и оптимизация условийэксплуатации могут существенно продлить срок жизни и повысить эффективностьмашин, снизит вредные экологические воздействия при незначительном увеличенииих стоимости. В этой связи исключительное значение приобретают работы в областитриботехнического материаловедения, а также теоретические и экспериментальныеисследования в области физико-химической механики процессов трения иизнашивания с использованием новейших испытательных средств и измерительнойтехники, которые могут раскрыть и изыскать новые способы снижения потерь натрение и повышения износостойкости машин, приборов и оборудования. Задачаповышения экономически и экологически целесообразной долговечности узлов трениякрайне усложняется каждый год, так как неумолимая тенденция развития науки,техники и технологии обязательно ведет к ужесточению и усложнению режима работымашин, а значит, узлов трения и деталей по нагрузкам, скоростям, температурам,диссипируемым энергиям, вибрации и т.д. Хорошо известно также, что стремлениеснизить материалоемкость машин приведет к уменьшению габаритов и удельныхмассовых характеристик узлов трения, которые еще более усложнят задачу. Принципиальноновой является задача повышения износостойкости элементов оборудования ядернойэнергетики. Исключительное значение приобретают работы по изнашиванию узловтрения и деталей автоматизированных и программируемых устройств, особенно дляроботов и манипуляторов.
Борьба спотерями энергии и выходом из строя машин и оборудования от трения и износа вомногих странах стала государственной задачей. Во многих странах большиеколлективы научных работников и инженеров работают над проблемами трения иизнашивания. Этим работам в передовых промышленно развитых странах уделяетсяповышенное внимание на государственном уровне.
Библиография
Основы трибологии (трение, износ, смазка)/ А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше и др.; Под общ. ред. А. В. Чичинадзе: Учебник для технических вузов. – 2- изд., переработ. и доп. – М.: Машиностроение, 2001.Гаркунов Д. Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. – 4-е изд., переработ. и доп. – М.: «Издательство МСХА», 2001.Трибология: Исследования и приложения: опыт США и стран СНГ/ Под ред. А. В. Белого, К. Лудемы, Н. К. Мышкина. – М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон Пресс, 1993.Силин А. А. Трение и его роль в развитии техники. – М.: Наука, 1983.Голего Н. Л., Будя А. П., Коценко А.В., Натансон М. Э. Особенности построения и реализации банка данных по трибологии// Проблемы трения и изнашивания. – 1989, вып. 36.Сорокин Г. М. Проблемы технического обновления различных отраслей машиностроения// Трение и износ. – 2001, том 22, № 3.Захаров С. М. Задачи компьютерной трибологии// Трение и износ. – 2002, том 23, № 3.