Trybologia

Trybologia to nauka i inżynieria interakcji powierzchni w ruchu względnym . Obejmuje badanie i stosowanie zasad tarcia , smarowania i zużycia . Trybologia jest wysoce interdyscyplinarna, czerpiąca z wielu dziedzin akademickich, w tym fizyki , chemii , materiałoznawstwa , matematyki , biologii i inżynierii . Osoby zajmujące się trybologią nazywane są trybologami .

Podstawowym przedmiotem badań tribologii są trybosystemy , czyli fizyczne układy stykających się powierzchni. W smarowanych trybosystemach naprężenia kontaktowe mogą tworzyć trybofilmy . Poddziedziny tribologii obejmują biotribologię , nanotribologię , tribologię kosmiczną i trybotronikę .

Etymologia

Słowo trybologia wywodzi się od greckiego rdzenia τριβ- czasownika τρίβω , tribo , „pocieram” w klasycznej grece, a sufiks -logy od -λογία , -logia „badanie”, „wiedza o”. Peter Jost ukuł to słowo w 1966 roku w raporcie o tej samej nazwie, który podkreślał koszty tarcia , zużycia i korozji dla gospodarki Wielkiej Brytanii.

Historia

Eksperymenty tribologiczne zaproponowane przez Leonarda da Vinci

Wczesna historia

Pomimo stosunkowo niedawnego nazewnictwa dziedziny tribologii, ilościowe badania tarcia można prześledzić już w 1493 r., kiedy to Leonardo da Vinci po raz pierwszy zauważył dwa podstawowe „prawa” tarcia . Według Leonarda opór tarcia był taki sam dla dwóch różnych przedmiotów o tej samej wadze, ale stykających się na różnych szerokościach i długościach. Zauważył również, że siła potrzebna do pokonania tarcia podwaja się, gdy podwaja się ciężar. Jednak ustalenia Leonarda pozostały niepublikowane w jego notatnikach.

Dwa podstawowe „prawa” tarcia zostały po raz pierwszy opublikowane (w 1699 r.) przez Guillaume'a Amontonsa , z którego nazwiskiem są one obecnie zwykle kojarzone. Stwierdzają, że:

• siła tarcia działająca między dwiema powierzchniami ślizgowymi jest proporcjonalna do obciążenia dociskającego te powierzchnie do siebie
• siła tarcia jest niezależna od pozornej powierzchni styku między dwiema powierzchniami.

Chociaż nie mają one uniwersalnego zastosowania, te proste stwierdzenia odnoszą się do zaskakująco szerokiej gamy systemów. Prawa te rozwinął Charles-Augustin de Coulomb (w 1785 r.), który zauważył, że siła tarcia statycznego może zależeć od czasu kontaktu, a tarcie ślizgowe (kinetyczne) może zależeć od prędkości ślizgu, siły normalnej i powierzchni styku.

W 1798 roku Charles Hatchett i Henry Cavendish przeprowadzili pierwszy wiarygodny test zużycia ciernego . W badaniu zleconym przez Tajną Radę Wielkiej Brytanii wykorzystali prostą maszynę tłokową do oceny stopnia zużycia złotych monet . Odkryli, że monety z piaskiem między nimi zużywały się szybciej w porównaniu z monetami samomatowanymi. W 1860 roku Theodor Reye zaproponował hipotezę Reye'a . W 1953 roku John Frederick Archard opracowali równanie Archarda opisujące zużycie ślizgowe i oparte na teorii chropowatości kontaktu.

Innymi pionierami badań tribologicznych są australijski fizyk Frank Philip Bowden i brytyjski fizyk David Tabor , obaj z Cavendish Laboratory na Uniwersytecie Cambridge. Razem napisali przełomowy podręcznik Tarcie i smarowanie ciał stałych (część I pierwotnie opublikowana w 1950 r., a część II w 1964 r.). Michael J. Neale był kolejnym liderem w tej dziedzinie od połowy do końca XX wieku. Specjalizował się w rozwiązywaniu problemów w projektowaniu maszyn, wykorzystując swoją wiedzę z zakresu tribologii. Neale był szanowany jako pedagog z darem łączenia pracy teoretycznej z własnym doświadczeniem praktycznym w celu tworzenia łatwych do zrozumienia przewodników projektowych. Podręcznik trybologii , który po raz pierwszy zredagował w 1973 r. i uaktualnił w 1995 r., jest nadal używany na całym świecie i stanowi podstawę licznych kursów szkoleniowych dla projektantów.

Duncan Dowson dokonał przeglądu historii trybologii w swojej książce History of Tribology (wydanie drugie) z 1997 roku. Obejmuje rozwój od prehistorii, poprzez wczesne cywilizacje ( Mezopotamia , starożytny Egipt ) i podkreśla kluczowe wydarzenia do końca XX wieku.

Raport Josta

Termin tribologia stał się szeroko stosowany po raporcie Josta opublikowanym w 1966 r. W raporcie zwrócono uwagę na ogromne koszty tarcia, zużycia i korozji dla gospodarki Wielkiej Brytanii (1,1–1,4% PKB ) . W rezultacie Wielkiej Brytanii utworzył kilka krajowych ośrodków zajmujących się problemami tribologicznymi. Od tego czasu termin ten rozpowszechnił się w społeczności międzynarodowej, a wielu specjalistów identyfikuje się obecnie jako „trybolodzy”.

Znaczenie

Pomimo szeroko zakrojonych badań od czasu raportu Josta , globalny wpływ tarcia i zużycia na zużycie energii , wydatki ekonomiczne i emisje dwutlenku węgla jest nadal znaczny. W 2017 roku Kenneth Holmberg i Ali Erdemir podjęli próbę oszacowania ich wpływu na całym świecie. Wzięli pod uwagę cztery główne sektory energochłonne: transport , produkcję , wytwarzanie energii i mieszkalnictwo . Ustalono, co następuje:

• Łącznie około 23% światowego zużycia energii pochodzi z kontaktów tribologicznych. Z tego 20% ma na celu przezwyciężenie tarcia, a 3% regeneracja zużytych części i wyposażenia zapasowego ze względu na zużycie i związane ze zużyciem.
• Wykorzystując nowe technologie zmniejszania tarcia i ochrony przed zużyciem, straty energii spowodowane tarciem i zużyciem w pojazdach, maszynach i innym sprzęcie na całym świecie można zmniejszyć o 40% w perspektywie długoterminowej (15 lat) i o 18% w perspektywie krótkoterminowej (8 lat). W skali globalnej oszczędności te wyniosłyby 1,4% PKB rocznie i 8,7% całkowitego zużycia energii w długim okresie.
• Największe krótkoterminowe oszczędności energii przewiduje się w transporcie (25%) i wytwarzaniu energii (20%), podczas gdy potencjalne oszczędności w sektorach wytwórczym i mieszkaniowym szacuje się na ~10%. W dłuższej perspektywie oszczędności wyniosłyby odpowiednio 55%, 40%, 25% i 20%.
• Wdrożenie zaawansowanych technologii tribologicznych może również zmniejszyć globalną emisję dwutlenku węgla nawet o 1 460 milionów ton ekwiwalentu dwutlenku węgla (MtCO ₂ ) i przynieść oszczędności w wysokości 450 000 milionów euro w krótkim okresie. W dłuższej perspektywie redukcja może wynieść nawet 3 140 MtCO ₂ , a oszczędności kosztów 970 000 mln euro.

Klasyczna tribologia obejmująca takie zastosowania jak łożyska kulkowe, przekładnie zębate, sprzęgła, hamulce itp. została rozwinięta w kontekście inżynierii mechanicznej. Jednak w ostatnich dziesięcioleciach trybologia rozszerzyła się na jakościowo nowe obszary zastosowań, w szczególności mikro- i nanotechnologię oraz biologię i medycynę.

Fizyka

Tarcie

Główny artykuł: Tarcie

Słowo tarcie pochodzi od łacińskiego „frictionem”, co oznacza tarcie. Termin ten jest używany do opisania wszystkich tych zjawisk dyssypacyjnych, zdolnych do wytwarzania ciepła i przeciwstawiania się ruchowi względnemu między dwiema powierzchniami. Istnieją dwa główne rodzaje tarcia:

Tarcie statyczne

, które występuje między powierzchniami w stanie ustalonym lub względnie nieruchomym.

Tarcie dynamiczne

Występuje pomiędzy powierzchniami w ruchu względnym.

Badanie zjawisk tarcia jest badaniem w przeważającej mierze empirycznym i nie pozwala na dojście do precyzyjnych wyników, a jedynie do użytecznych wniosków przybliżonych. Ta niemożność uzyskania określonego wyniku wynika z ogromnej złożoności zjawiska. Przy dokładniejszym zbadaniu przedstawia nowe elementy, które z kolei czynią opis globalny jeszcze bardziej złożonym.

Prawa tarcia

Wszystkie teorie i badania dotyczące tarcia można sprowadzić do trzech głównych praw, które obowiązują w większości przypadków:

Pierwsza zasada

tarcia Amontona jest niezależna od pozornego obszaru styku.

Drugie prawo Amontona

Siła tarcia jest wprost proporcjonalna do normalnego obciążenia.

Trzecia zasada Coulomba

Tarcie dynamiczne jest niezależne od względnej prędkości poślizgu.

Tarcie statyczne

Rozważ blok o określonej masie m, umieszczony w spokojnej pozycji na płaszczyźnie poziomej. Jeśli chcesz przesunąć blok, należy zastosować siłę zewnętrzną $ten sposób obserwujemy pewien$ ruchu stawiany równa i przeciwna do przyłożonej siły, która jest dokładnie statyczną siłą tarcia ${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {sf}}$ .

Zwiększając stale przyłożoną siłę, uzyskujemy taką wartość, że klocek natychmiast zaczyna się poruszać. W tym momencie, biorąc również pod uwagę dwie pierwsze zasady tarcia podane powyżej, możliwe jest zdefiniowanie siły tarcia statycznego jako siły równej w module minimalnej sile potrzebnej do spowodowania ruchu klocka, a współczynnik tarcia statycznego ${\ displaystyle \ mu}$ jako stosunek siły tarcia statycznego ${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {sf}}$ . i siła normalna w bloku ${\ Displaystyle {\ vec {N}}}$ , uzyskując

$${\ Displaystyle {\ lewo | {\ vec {F}} _ {SF} \ prawo |} \ równoważnik \ mu {\ lewo | {\ vec {N}} \ prawo |}}$$

Tarcie dynamiczne

Po wprawieniu klocka w ruch działa na niego siła tarcia o mniejszej intensywności niż statyczna siła tarcia ${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {sf}}$ . Siła tarcia podczas ruchu względnego jest znana jako dynamiczna siła tarcia ${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {df}}$ . W tym przypadku konieczne jest uwzględnienie nie tylko dwóch pierwszych praw Amontona, ale także prawa Coulomba, aby móc stwierdzić, że zależność między dynamiczną siłą tarcia ${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {df}}$ współczynnik tarcia dynamicznego k i siła normalna N są następujące:

$${\ Displaystyle \ lewo | {\ vec {F}} _ {df} \ prawo | = k {\ lewo | {\ vec {N}} \ prawo |}}$$

Statyczny i dynamiczny współczynnik tarcia

Współczynnik dynamiczny i statyczny

$tarcia$ tym miejscu można podsumować główne właściwości współczynników $statycznego$ dynamicznego .

${W}}}$$między$ intensywnością siły tarcia a intensywnością przyłożonego obciążenia ${\ displaystyle {\ vec {F}} _ {f}$ , w zależności od rodzaju powierzchni, które są zaangażowane we wzajemny kontakt, w każdym przypadku warunek jest zawsze spełniony tak, że: ${\ displaystyle \ mu > k}$ .

Zwykle wartość obu współczynników nie przekracza jednostki i można ją uznać za stałą tylko w pewnych przedziałach sił i prędkości, poza którymi występują ekstremalne warunki modyfikujące te współczynniki i zmienne.

Poniższa tabela przedstawia wartości współczynników tarcia statycznego i dynamicznego dla popularnych materiałów:

Tabela najczęściej stosowanych współczynników tarcia statycznego i dynamicznego

Powierzchnie kontaktowe	Tarcie statyczne	Tarcie dynamiczne
Drewno – drewno	0,25–0,5	0,2
Drewniano-kartonowe	0,32	0,23
Lód-lód	0,1	0,02
Scioled wood narty – śnieg	0,04	0,04
Szkło-szkło	0,9–1,0	0,4
Stal-stal (gładka)	0,6	0,6
Stal-stal (smarowane)	0,09	0,05
Stalowy lód	0,1	0,05
Stal-lód (suchy)	0,78	0,42
Stalowo-aluminiowa	0,61	0,47
Stalowo-mosiężna	0,51	0,44
Stal-powietrze	0,001	0,001
Stal – teflon	0,04	0,04
Teflon – teflon	0,04	0,04
Kauczukowo-cementowy (suchy)	1.0	0,8
Kauczukowo-cementowy (mokry)	0,7	0,5
Miedź-stal	0,53	0,36
Miedź-szkło	0,68	0,53
Błona maziowa stawów	0,01	0,003

Tarcie toczne

W przypadku ciał zdolnych do toczenia istnieje szczególny rodzaj tarcia, w którym nie występuje zjawisko poślizgu typowe dla tarcia dynamicznego, ale występuje również siła przeciwstawiająca się ruchowi, co również wyklucza przypadek tarcia statycznego tarcie. Ten rodzaj tarcia nazywa się tarciem tocznym. Teraz chcemy szczegółowo zaobserwować, co dzieje się z kołem, które toczy się po płaszczyźnie poziomej. $Displaystyle$ siła ciężkości i siła normalna ${\ vec {N}}}$ dana przez reakcję na ciężar podłogi.

W tym momencie koło zostaje wprawione w ruch, powodując przemieszczenie w punkcie przyłożenia siły normalnej, która jest teraz przyłożona przed środkiem koła, na odległość b równą wartości tarcia tocznego współczynnik. Przeciwstawienie się ruchowi jest spowodowane rozdzieleniem siły normalnej i siły ciężaru dokładnie w momencie rozpoczęcia toczenia, więc wartość momentu obrotowego wynikająca z siły tarcia tocznego wynosi

$${\ Displaystyle {{\ vec {M}} _ {rf}} = {\ vec {b}} \ razy m {\ vec {g}}}$$

tarcie toczne

To, co dzieje się szczegółowo na poziomie mikroskopowym między kołem a powierzchnią nośną, zostało opisane na rysunku, na którym można zaobserwować, jak zachowują się siły reakcji odkształconej płaszczyzny działające na nieruchome koło.

Ciągłe toczenie koła powoduje niezauważalne odkształcenia płaszczyzny, a po przejściu do kolejnego punktu płaszczyzna powraca do stanu początkowego. W fazie kompresji płaszczyzna przeciwstawia się ruchowi koła, podczas gdy w fazie dekompresji zapewnia pozytywny wkład w ruch.

Siła tarcia tocznego zależy zatem od niewielkich odkształceń powierzchni nośnej i samego koła i może być wyrażona jako ${\ Displaystyle | {\ vec {F}} _ {r}|= b | {\ vec {N}}|} , gdzie można wyrazić b$ w odniesieniu do współczynnika tarcia ślizgowego ${\ Displaystyle \ mu}$ jak ${\ textstyle b = {\ mu v \ nad r}}$ z r jest promieniem koła.

Powierzchnie

Idąc jeszcze głębiej, można badać nie tylko najbardziej zewnętrzną powierzchnię metalu, ale także stany bezpośrednio bardziej wewnętrzne, związane z historią metalu, jego składem i procesami wytwarzania, jakim był poddawany.

możliwe jest podzielenie metalu na cztery różne warstwy:

1. Struktura krystaliczna – podstawowa struktura metalu, masywna forma wnętrza;
2. Warstwa obrobiona – warstwa, która może również zawierać wtrącenia obcego materiału, która powstała w wyniku procesów obróbki, jakim został poddany metal;
3. Warstwa utwardzona – posiada strukturę krystaliczną o większej twardości niż warstwy wewnętrzne, dzięki szybkiemu chłodzeniu, któremu są poddawane w procesach roboczych;
4. Warstwa zewnętrzna lub warstwa tlenkowa – warstwa, która powstaje w wyniku chemicznego oddziaływania z otoczeniem metalu oraz osadzania się zanieczyszczeń.

Warstwa tlenków i zanieczyszczeń (ciało trzecie) ma fundamentalne znaczenie tribologiczne, w rzeczywistości zazwyczaj przyczynia się do zmniejszenia tarcia. Innym fundamentalnym faktem dotyczącym tlenków jest to, że gdyby można było oczyścić i wygładzić powierzchnię w celu uzyskania czystej „metalowej powierzchni”, zaobserwowalibyśmy połączenie dwóch stykających się powierzchni. W rzeczywistości, przy braku cienkich warstw zanieczyszczeń, atomy danego metalu nie są w stanie odróżnić jednego ciała od drugiego, a zatem w kontakcie tworzą jedno ciało.

Pochodzenie tarcia

Kontakt między powierzchniami składa się z dużej liczby mikroskopijnych obszarów, zwanych w literaturze chropowatościami lub połączeniami kontaktowymi, w których zachodzi kontakt atom-atom. Zjawisko tarcia, a tym samym rozpraszania energii, jest spowodowane właśnie odkształceniami, którym podlegają takie obszary pod wpływem obciążenia i ruchu względnego. Można zaobserwować odkształcenia plastyczne, sprężyste lub pękające:

• Odkształcenia plastyczne – trwałe odkształcenia kształtu wypukłości;
• Odkształcenia sprężyste – odkształcenia, w których energia wydatkowana w fazie ściskania jest prawie w całości odzyskiwana w fazie dekompresji (histereza sprężysta);
• Deformacje zerwania – deformacje, które prowadzą do zerwania nierówności i powstania nowych obszarów styku.

Energia, która jest rozpraszana podczas zjawiska, zamienia się w ciepło, zwiększając w ten sposób temperaturę stykających się powierzchni. Wzrost temperatury zależy również od względnej prędkości i chropowatości materiału, może być tak wysoki, że może nawet doprowadzić do stopienia zaangażowanych materiałów.

W zjawiskach tarcia temperatura ma fundamentalne znaczenie w wielu obszarach zastosowań. Na przykład wzrost temperatury może skutkować gwałtownym spadkiem współczynnika tarcia, a co za tym idzie skuteczności hamulców.

Teoria spójności

Teoria przyczepności mówi, że w przypadku kulistych chropowatości stykających się ze sobą, poddanych obciążeniu, obserwuje się odkształcenie, które wraz ze wzrostem obciążenia przechodzi od ${\ displaystyle {\ vec {W}}}$ sprężysty do odkształcenia plastycznego. Zjawisko to polega na powiększeniu rzeczywistej powierzchni styku , co z tego powodu można wyrazić jako: ZA $}}$

$${\ Displaystyle A_ {r} = {{\ vec {W}} \ ponad D}}$$

gdzie D jest twardością materiału, którą można określić jako przyłożone obciążenie podzielone przez powierzchnię styku.

sobą, to obserwuje się opór na naprężenie ścinające t , wynikający z obecności wiązań adhezyjnych, które powstały właśnie w wyniku odkształceń plastycznych, a zatem siła tarcia będzie dana wzorem

$${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {a} = A_ {r} {\ vec {t}}}$$

W tym momencie, ponieważ współczynnik tarcia jest stosunkiem natężenia siły tarcia do natężenia przyłożonego obciążenia, można stwierdzić, że

$${\ Displaystyle \ mu = {t \ nad D}}$$

odnosząc się w ten sposób do dwóch właściwości materiału: wytrzymałości na ścinanie t i twardości. Aby uzyskać współczynniki tarcia o niskiej wartości $można$ zastosować materiały, które wymagają mniejszych naprężeń ścinających, ale są również bardzo twarde. W przypadku smarów używamy podłoża z materiału o niskim naprężeniu skrawającym t , umieszczonego na bardzo twardym materiale.

Siła działająca między dwoma stykającymi się ciałami stałymi będzie miała nie tylko składowe normalne, jak do tej pory sugerowano, ale także składowe styczne. To dodatkowo komplikuje opis interakcji między chropowatością, ponieważ z powodu tej składowej stycznej odkształcenie plastyczne wiąże się z mniejszym obciążeniem niż przy pominięciu tej składowej. Bardziej realistyczny opis obszaru każdego utworzonego skrzyżowania podaje wzór

$${\ Displaystyle {A_ {i}} ^ {2} = \ lewo ({\ Frac {{\ vec {W}} _ { i}}{D}}\right)^{2}+\alpha \left({\frac {{\vec {F}}_{i}}{D}}\right)^{2}}$$

ze $złącza$$styczną$ ” siłą do

Aby uzyskać jeszcze bardziej realistyczne rozważania, należy również wziąć pod uwagę zjawisko trzeciego ciała, tj. obecność obcych materiałów, takich jak wilgoć, tlenki lub smary, między dwoma stykającymi się ciałami stałymi. Następnie wprowadza się współczynnik c, który jest w stanie skorelować wytrzymałość na ścinanie ${\ displaystyle t_ {tb}}$ czystego „materiału” i trzeciego ciała

$${\ displaystyle t = c \ cdot t_ {tb}}$$

gdzie 0 < c <1.

Badając zachowanie na granicach, okaże się, że dla c = 0, t = 0 i dla c = 1 powraca do stanu, w którym powierzchnie stykają się bezpośrednio i nie ma obecności trzeciego ciała. Pamiętając o tym, co zostało powiedziane, można skorygować wzór na współczynnik tarcia w następujący sposób:

$${\ Displaystyle \ mu = {\ Frac {c} {[\ alfa (1-c ^ {2})] ^ {1/2}}}}$$

Podsumowując, rozpatrzono przypadek ciał sprężystych oddziałujących ze sobą.

Podobnie do tego, co właśnie widzieliśmy, możliwe jest zdefiniowanie równania typu

$${\ Displaystyle A = K {\ vec {W}}}$$

gdzie w tym przypadku K zależy od właściwości sprężystych materiałów. Również dla ciał sprężystych siła styczna zależy od współczynnika c widocznego powyżej i tak będzie

$${\ Displaystyle {\ vec {F}} _ {T} = cAs}$$

a zatem można uzyskać dość wyczerpujący opis współczynnika tarcia

$${\ Displaystyle \ mu = cKs}$$

Pomiary tarcia

Najprostszą i najbardziej bezpośrednią metodą oceny współczynnika tarcia dwóch powierzchni jest użycie nachylonej płaszczyzny, po której ślizga się blok materiału. Jak widać na rysunku, normalna siła płaszczyzny jest dana przez ${\ Displaystyle mg \ cos \ theta}$ , podczas gdy siła tarcia jest równa $\ Displaystyle mg \ sin \theta}$ . Pozwala to stwierdzić, że współczynnik tarcia można bardzo łatwo obliczyć za pomocą tangensa kąta, pod którym klocek zaczyna się ślizgać. W rzeczywistości mamy

$$\ Displaystyle \ mu = {F_ {a} \ nad N} = {mg \ sin \ theta \ nad mg\cos \theta }={\sin \theta \over \cos \theta }=\tan \theta }$$

Następnie z płaszczyzny pochylonej przeszliśmy do bardziej wyrafinowanych systemów, które pozwalają na uwzględnienie wszystkich możliwych warunków środowiskowych, w których dokonywany jest pomiar, takich jak maszyna do walcowania poprzecznego czy maszyna do szpilek i dysków. Obecnie dostępne są maszyny cyfrowe, takie jak „Tester tarcia”, który umożliwia, za pomocą oprogramowania, wstawienie wszystkich pożądanych zmiennych. Innym szeroko stosowanym procesem jest test ściskania pierścienia. Płaski pierścień badanego materiału jest odkształcany plastycznie za pomocą prasy, jeśli odkształcenie jest rozszerzeniem zarówno w wewnętrznym, jak i zewnętrznym okręgu, wówczas współczynniki tarcia będą niskie lub zerowe. W przeciwnym razie dla odkształcenia, które rozszerza się tylko w wewnętrznym okręgu, współczynniki tarcia będą wzrastać.

Smarowanie

Główny artykuł: Smarowanie

Aby zmniejszyć tarcie między powierzchniami i kontrolować zużycie, stosuje się materiały zwane smarami . W przeciwieństwie do tego, co mogłoby się wydawać, nie są to tylko oleje lub tłuszcze, ale każdy płynny materiał charakteryzujący się lepkością, taki jak powietrze i woda. Oczywiście niektóre smary są bardziej odpowiednie niż inne, w zależności od rodzaju zastosowania, do którego są przeznaczone: na przykład powietrze i woda są łatwo dostępne, ale te pierwsze można stosować tylko w warunkach ograniczonego obciążenia i prędkości, podczas gdy drugie może przyczynić się do zużycia materiałów.

Za pomocą tych materiałów staramy się osiągnąć doskonałe smarowanie płynem lub smarowanie takie, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu między omawianymi powierzchniami, wprowadzając między nie warstwę smaru. Aby to zrobić, istnieją dwie możliwości, w zależności od rodzaju zastosowania, kosztów do rozwiązania i poziomu „doskonałości” smarowania, który ma zostać osiągnięty, istnieje wybór między:

• Smarowanie fluidostatyczne (lub hydrostatyczne w przypadku olejów mineralnych) – polegające na wprowadzeniu pod ciśnieniem materiału smarującego pomiędzy stykające się powierzchnie;
• Smarowanie cieczą płynną (lub hydrodynamika) – polega na wykorzystaniu ruchu względnego między powierzchniami do penetracji materiału smarującego.

Lepkość

Główny artykuł: Lepkość

Lepkość jest odpowiednikiem tarcia w płynach, w rzeczywistości opisuje zdolność płynów do przeciwstawiania się siłom powodującym zmianę kształtu.

Dzięki badaniom Newtona osiągnięto głębsze zrozumienie tego zjawiska. W rzeczywistości wprowadził pojęcie przepływu laminarnego : „przepływ, w którym prędkość zmienia się z warstwy na warstwę”. Możliwe jest ${\ displaystyle S_ {2}}$ podzielenie płynu między dwie powierzchnie ( , $)$ obszaru A, w różnych warstwach

Warstwa stykająca się z powierzchnią $F ,$ która porusza się z prędkością v pod wpływem przyłożonej siły miała taką samą prędkość jak v płyty, podczas gdy każda następna warstwa będzie się zmieniać prędkość wielkości dv , $aż$ do warstwy stykającej się z nieruchomą powierzchnią która będzie miała zerową prędkość

Z tego, co zostało powiedziane, można stwierdzić, że siła F , niezbędna do wywołania ruchu tocznego w płynie zawartym między dwiema płytami, jest proporcjonalna do pola powierzchni obu powierzchni i do gradientu prędkości:

$${\ Displaystyle F \ propto A {dv \ nad dy}}$$

W tym momencie możemy wprowadzić stałą proporcjonalności , która odpowiada dynamicznemu współczynnikowi lepkości płynu, aby uzyskać następujące równanie, $displaystyle \ mu}$ jako prawo Newtona μ {\

$${\ Displaystyle F = \ mu A {dv \ nad dy}}$$

Prędkość zmienia się o tę samą wartość dv warstwy w warstwie, a następnie warunek występuje tak, że dv / dy = v / L , gdzie L jest odległością między powierzchniami i ${\ displaystyle$$} displaystyle S_{2}}$ , a następnie możemy uprościć równanie, pisząc

$${\ Displaystyle F = \ mu A {v \ ponad L}}$$

Lepkość jest wysoka w płynach, które silnie przeciwstawiają się ruchowi, podczas gdy jest zawarta w płynach, które łatwo $.$

Tabela współczynników lepkości μ dla niektórych płynów

Płyn	μ (Pa ⋅ s)
CO2 _	1,5 ⋅ 10-5
Powietrze	1,8 ⋅ 10-5
Benzyna	2,9 ⋅ 10-4
Woda (90°C)	0,32 ⋅ 10-3
Woda (20°C)	1,0 ⋅ 10-3
Krew (37 °C)	4,0 ⋅ 10-3
Olej (20°C)	0,03
Olej (0°C)	0,11
gliceryna	1.5

Aby określić, jaki rodzaj przepływu występuje w badaniu, obserwujemy jego liczbę Reynoldsa

$${\ Displaystyle Re = {{\ rho Lv} \ ponad \ mu}}$$

Jest to stała zależna od masy płynu $płyn$ jego lepkości $.$ średnicy L rury, w której przepływa Jeśli liczba Reynoldsa jest stosunkowo niska, wówczas występuje przepływ laminarny, podczas gdy dla $on$ .

Na zakończenie pragniemy podkreślić, że ze względu na lepkość można podzielić płyny na dwa rodzaje:

1. Płyny newtonowskie lub płyny, w których lepkość jest funkcją wyłącznie temperatury i ciśnienia płynu, a nie gradientu prędkości;
2. Płyny nienewtonowskie, czyli płyny, w których lepkość zależy również od gradientu prędkości.

Lepkość w funkcji temperatury i ciśnienia

Temperatura i ciśnienie to dwa podstawowe czynniki, które należy ocenić przy wyborze smaru zamiast innego. Rozważ początkowo wpływ temperatury.

Istnieją trzy główne przyczyny wahań temperatury, które mogą wpływać na zachowanie środka smarnego:

• Warunki pogodowe;
• Lokalne czynniki termiczne (jak w przypadku silników samochodowych lub pomp chłodniczych);
• Rozpraszanie energii w wyniku tarcia między powierzchniami.

W celu sklasyfikowania różnych smarów według ich zachowania lepkości w funkcji temperatury, w 1929 roku Dean i Davis wprowadzili wskaźnik lepkości (VI). Przypisywali oni najlepszemu wówczas dostępnemu smarowi, a mianowicie olejowi z Pensylwanii, wskaźnik lepkości 100, a najgorszemu olejowi amerykańskiemu z wybrzeża Zatoki Perskiej wartość 0. Aby określić wartość pośredniego wskaźnika oleju, stosuje się następującą procedurę stosowany: wybiera się dwa oleje wzorcowe w taki sposób, aby dany olej miał taką samą lepkość w temperaturze 100 °C, a do określenia wskaźnika lepkości stosuje się następujące równanie

$${\ Displaystyle VI = {{LO _ {\ tekst {Test}}} \ ponad {LH}} \ razy 100}$$

Ten proces ma pewne wady:

• Dla mieszanek olejów wyniki nie są dokładne;
• Nie ma informacji, jeśli jesteś poza ustalonym zakresem temperatur;
• Wraz z postępem technologii oleje o VI powyżej 100, których nie da się opisać powyższą metodą.

W przypadku olejów o VI powyżej 100 można zastosować inną zależność, która pozwala uzyskać dokładne wyniki

$${\ Displaystyle VI = {{10 ^ {N-1}} \ ponad {0,00715}} + 100}$$

$${\ Displaystyle N = {{\ operatorname {Log} (H) - \ operatorname {Log} (O _ {\ tekst {Test}}) } \over {\operatorname {Log} (v)}}}$$

gdzie w tym przypadku H jest lepkością w temperaturze 100 °F (38 °C) oleju o VI = 100, a v jest lepkością kinematyczną badanego oleju w temperaturze 210 °F (99 °C).

Podsumowując, możemy zatem stwierdzić, że wzrost temperatury prowadzi do spadku lepkości oleju. Warto również pamiętać, że w ten sam sposób wzrost ciśnienia pociąga za sobą wzrost lepkości. Aby ocenić wpływ ciśnienia na lepkość, stosuje się następujące równanie

$${\ Displaystyle \ mu = \ mu _ {0} \ exp {(\ alfa p)}}$$

gdzie jest współczynnikiem lepkości pod ciśnieniem p , $jest$ współczynnikiem lepkości przy ciśnieniu atmosferycznym i jest opisującą zależność między lepkością $displaystyle$$\ mu}$ i ciśnienie.

Miary lepkości

Do wyznaczania lepkości cieczy stosuje się lepkościomierze, które można podzielić na 3 główne kategorie:

• Lepkościomierze kapilarne, w których lepkość płynu mierzy się poprzez wsunięcie go do rurki kapilarnej;
• Lepkościomierze kropelkowe ciał stałych, w których lepkość mierzy się, obliczając prędkość ciała stałego poruszającego się w płynie;
• Wiskozymetry rotacyjne, w których lepkość uzyskuje się przez ocenę przepływu płynu umieszczonego pomiędzy dwiema powierzchniami w ruchu względnym.

Pierwsze dwa typy wiskozymetrów są używane głównie do płynów newtonowskich, podczas gdy trzeci jest bardzo wszechstronny.

Nosić

Główny artykuł: Zużycie

Zużycie to postępujące, mimowolne usuwanie materiału z powierzchni będącej w ruchu względnym z inną lub z płynem . Możemy wyróżnić dwa rodzaje zużycia: zużycie umiarkowane i zużycie ciężkie. Pierwszy przypadek dotyczy małych obciążeń i gładkich powierzchni, drugi dotyczy znacznie większych obciążeń oraz kompatybilnych i chropowatych powierzchni, w których procesy zużycia są znacznie bardziej gwałtowne. Zużycie odgrywa fundamentalną rolę w badaniach tribologicznych, ponieważ powoduje zmiany kształtu elementów używanych do budowy maszyn (np.). Te zużyte części muszą być wymienione, co pociąga za sobą zarówno problem natury ekonomicznej, ze względu na koszt wymiany, jak i problem funkcjonalny, ponieważ jeśli te elementy nie zostaną wymienione na czas, może dojść do poważniejszego uszkodzenia maszyny w jej złożoności . Zjawisko to ma jednak nie tylko negatywne strony, często jest wykorzystywane do zmniejszania chropowatości niektórych materiałów, eliminując nierówności. Błędnie wyobrażamy sobie zużycie w bezpośredniej korelacji z tarciem, w rzeczywistości tych dwóch zjawisk nie da się łatwo połączyć. Mogą zaistnieć warunki, w których niskie tarcie może spowodować znaczne zużycie i odwrotnie. Aby zjawisko to wystąpiło, wymagane są określone czasy realizacji, które mogą zmieniać się w zależności od niektórych zmiennych, takich jak obciążenie, prędkość, smarowanie i warunki środowiskowe, oraz istnieją różne mechanizmy zużycia, które mogą występować jednocześnie lub nawet łączyć się ze sobą :

1. Zużycie adhezyjne;
2. Zużycie ścierne;
3. Zużycie zmęczeniowe;
4. Zużycie żrące;
5. Zużycie przez tarcie lub fretting;
6. Zużycie erozyjne;
7. Inne drobne zjawiska zużycia (zużycie przez uderzenie, kawitację, zużycie-stopienie, zużycie-rozprzestrzenianie się).

Zużycie kleju

Jak wiadomo, kontakt między dwiema powierzchniami następuje poprzez oddziaływanie między chropowatościami. Jeśli w obszarze styku zostanie przyłożona siła ścinająca, może dojść do oderwania niewielkiej części słabszego materiału ze względu na jego przyczepność do twardszej powierzchni. Opisano dokładnie mechanizm zużycia adhezyjnego przedstawiony na rysunku. Ten rodzaj zużycia jest bardzo problematyczny, ponieważ wiąże się z dużymi prędkościami ścierania, ale jednocześnie możliwe jest zmniejszenie przyczepności poprzez zwiększenie chropowatości i twardości powierzchni lub wprowadzenie warstw zanieczyszczeń, takich jak tlen, tlenki, woda lub oleje. Podsumowując, zachowanie objętości zużycia adhezyjnego można opisać za pomocą trzech głównych praw

Prawo 1 – Odległość

Masa zaangażowana w zużycie jest proporcjonalna do odległości przebytej podczas tarcia między powierzchniami.

Prawo 2 – Obciążenie

Masa związana ze zużyciem jest proporcjonalna do przyłożonego obciążenia.

Prawo 3 – Twardość

Masa związana ze zużyciem jest odwrotnie proporcjonalna do twardości mniej twardego materiału.

Ważnym aspektem zużycia jest emisja cząstek zużycia do środowiska, które w coraz większym stopniu zagraża zdrowiu człowieka i ekologii. Pierwszym badaczem, który zajął się tym tematem był Ernest Rabinowicz .

Zużycie ścierne

Zużycie ścierne polega na wysiłku skrawania twardych powierzchni, które działają na bardziej miękkie powierzchnie i może być spowodowane albo przez chropowatość, jaką końcówki odcinają materiał, o który się ścierają (zużycie ścierne dwuczęściowe), albo przez cząstki twardego materiału, które wtrącać się między dwie powierzchnie w ruchu względnym (zużycie ścierne trójczłonowe). Na poziomie zastosowania zużycie dwuczęściowe można łatwo wyeliminować za pomocą odpowiedniego wykończenia powierzchni, podczas gdy zużycie trójczłonowe może powodować poważne problemy i dlatego należy je w jak największym stopniu usuwać za pomocą odpowiednich filtrów, nawet przed ważeniem projekt maszyny.

Zużycie zmęczeniowe

Zużycie zmęczeniowe jest rodzajem zużycia powodowanym przez obciążenia przemienne, które powodują powtarzające się w czasie lokalne siły kontaktowe, co z kolei prowadzi do degradacji zaangażowanych materiałów. Najbardziej bezpośrednim przykładem tego typu zużycia jest grzebień. Jeśli wielokrotnie przesuwasz palcem po zębach grzebienia, można zaobserwować, że w pewnym momencie jeden lub więcej zębów grzebienia odpada. Zjawisko to może prowadzić do pękania powierzchni z przyczyn mechanicznych lub termicznych. Pierwszym przypadkiem jest przypadek opisany powyżej, w którym powtarzające się obciążenie powoduje duże naprężenia stykowe. Drugi przypadek jest jednak spowodowany rozszerzalnością cieplną materiałów biorących udział w procesie. Dlatego, aby zmniejszyć ten rodzaj zużycia, dobrze jest spróbować zmniejszyć zarówno siły kontaktowe, jak i cykle termiczne, czyli częstotliwość, z jaką interweniują różne temperatury. Dla uzyskania optymalnych rezultatów dobrze jest również wyeliminować w miarę możliwości zanieczyszczenia między powierzchniami, miejscowe ubytki i wtrącenia ciał obcych w zajętych ciałach.

Korozyjne zużycie

Zużycie korozyjne występuje w obecności metali, które utleniają się lub korodują. Kiedy powierzchnie z czystego metalu wchodzą w kontakt z otaczającym środowiskiem, na ich powierzchni tworzą się warstewki tlenków z powodu zanieczyszczeń obecnych w samym środowisku, takich jak woda, tlen lub kwasy. Warstwy te są nieustannie usuwane z mechanizmów zużycia ściernego i adhezyjnego, nieustannie odtwarzane przez czysto zanieczyszczające interakcje metali. Oczywiście ten rodzaj zużycia można ograniczyć, próbując stworzyć środowisko „ad hoc”, wolne od zanieczyszczeń i wrażliwe na minimalne zmiany termiczne. Zużycie korozyjne może być również dodatnie w niektórych zastosowaniach. W rzeczywistości powstające tlenki przyczyniają się do zmniejszenia współczynnika tarcia między powierzchniami lub, będąc w wielu przypadkach twardszymi niż metal, do którego należą, mogą być używane jako doskonałe materiały ścierne.

Zużycie przez tarcie lub fretting

Zużycie przez tarcie występuje w układach poddanych mniej lub bardziej intensywnym drganiom, które powodują względne ruchy stykających się powierzchni rzędu nanometrów. Te mikroskopijne ruchy względne powodują zarówno zużycie adhezyjne, spowodowane samym przemieszczeniem, jak i zużycie ścierne, spowodowane przez cząstki wytwarzane w fazie adhezyjnej, które pozostają uwięzione między powierzchniami. Ten rodzaj zużycia może zostać przyspieszony przez obecność substancji żrących i wzrost temperatury.

Zużycie erozyjne

Zużycie erozyjne występuje, gdy wolne cząstki, które mogą być stałe lub ciekłe, uderzają w powierzchnię, powodując ścieranie. Zaangażowane mechanizmy są różnego rodzaju i zależą od pewnych parametrów, takich jak kąt uderzenia, rozmiar cząstek, prędkość uderzenia i materiał, z którego cząstki są wykonane.

Czynniki wpływające na zużycie

Wśród głównych czynników wpływających na zużycie znajdujemy

• Twardość
• Wzajemna rozpuszczalność
• Struktura krystaliczna

Sprawdzono, że im twardszy materiał, tym bardziej się zmniejsza. W ten sam sposób, im mniej dwa materiały są wzajemnie rozpuszczalne, tym bardziej zmniejsza się zużycie. Wreszcie, jeśli chodzi o strukturę krystaliczną, można stwierdzić, że niektóre struktury są bardziej odpowiednie, aby oprzeć się zużyciu innych, na przykład struktura heksagonalna o zwartym rozkładzie, która może odkształcać się jedynie przez poślizg wzdłuż płaszczyzn podstawy.

Stopień zużycia

$} \displaystyle \Delta l}$ , używamy bezwymiarowego współczynnika zwanego szybkością zużycia, określonego jako stosunek zmiany wysokości ciała do długości względnego poślizgu ${\ Displaystyle \ Delta$ .

$${\ Displaystyle T _ {\ tekst {zużyć}} = {\ delta h \ nad \ Delta l}}$$

Współczynnik ten umożliwia podział, w zależności od jego wielkości, uszkodzeń wyrządzanych przez różne materiały w różnych sytuacjach, przechodząc od niewielkiego stopnia zużycia, przez średni, do stopnia dużego zużycia.

Klasa	T lichwa	Poziom użytkowania
0	10-13-10-12 _ _ _	Umiarkowany
1	10-12-10-11 _ _ _
2	10-11-10-10 _ _ _
3	10-10-10-9 _ _ _	Średni
4	10-9-10-8 _ _ _
5	10-8-10-7 _ _ _
6	10-7-10-6 _ _ _
7	10-6-10-5 _ _ _	Ciężki : silny
8	10-5-10-4 _ _ _
9	10-4-10-3 _ _ _

Zamiast tego, aby wyrazić wielkość zużycia V, można użyć równania Holma

• ${\ Displaystyle V = k {W \ nad H} l}$ (do zużycia adhezyjnego)
• ${\ Displaystyle V = k_ {a} {W \ ponad H} l}$ (do zużycia ściernego)

gdzie W / H reprezentuje rzeczywistą powierzchnię styku, l długość przebytej odległości, a k i $k$ czynnikami wymiarowymi.

Pomiar zużycia

W eksperymentalnych pomiarach zużycia materiałów często konieczne jest odtworzenie dość małych prędkości zużycia i przyspieszenie czasów. Zjawiska, które w rzeczywistości rozwijają się po latach, w laboratorium muszą nastąpić po kilku dniach. Pierwszą oceną procesów zużycia jest oględziny powierzchownego profilu ciała w badaniu, w tym porównanie przed i po wystąpieniu zjawiska zużycia. W tej pierwszej analizie obserwuje się możliwe zmiany twardości i powierzchniowej geometrii materiału. Inną metodą badania jest znacznik radioaktywny, używany do oceny zużycia na poziomie makroskopowym. Jeden z dwóch stykających się materiałów, biorących udział w procesie zużycia, jest oznaczony znacznikiem radioaktywnym. W ten sposób cząsteczki tego materiału, które zostaną usunięte, będą dobrze widoczne i dostępne. Wreszcie, aby przyspieszyć czas zużycia, jedną z najbardziej znanych technik są testy kontaktowe pod wysokim ciśnieniem. W takim przypadku, aby uzyskać pożądane rezultaty, wystarczy przyłożyć obciążenie na bardzo zmniejszonej powierzchni styku.

Aplikacje

Trybologia transportu i produkcji

Historycznie badania tribologiczne koncentrowały się na projektowaniu i skutecznym smarowaniu elementów maszyn, zwłaszcza łożysk . Jednak badanie tribologii obejmuje większość aspektów współczesnej technologii, a każdy system, w którym jeden materiał ślizga się po drugim, może podlegać złożonym interakcjom trybologicznym.

Tradycyjnie badania tribologiczne w branży transportowej koncentrowały się na niezawodności, zapewnieniu bezpiecznej, ciągłej pracy elementów maszyn. W dzisiejszych czasach, ze względu na coraz większą koncentrację na zużyciu energii , wydajność staje się coraz ważniejsza, a środki smarne stają się coraz bardziej złożone i wyrafinowane, aby to osiągnąć. Trybologia odgrywa również ważną rolę w produkcji . Na przykład w operacjach formowania metali tarcie zwiększa zużycie narzędzia i moc wymaganą do obróbki przedmiotu. Skutkuje to zwiększonymi kosztami z powodu częstszej wymiany narzędzi, utraty tolerancji w miarę zmiany wymiarów narzędzia i większych sił wymaganych do ukształtowania elementu.

Stosowanie środków smarnych minimalizujących bezpośredni kontakt powierzchni zmniejsza zużycie narzędzia i zapotrzebowanie na moc. Konieczna jest również znajomość efektów wytwarzania, wszystkie metody wytwarzania pozostawiają unikalny odcisk palca systemu (tj. topografię powierzchni ), który będzie miał wpływ na trybokontakt (np. tworzenie filmu smarującego).

Badania tribologiczne

Pola badawcze

Trybologia systemu otwartego - kontakt koła z szyną w zimie

Badania tribologiczne obejmują skalę od makro do nano , w obszarach tak różnych, jak ruch płyt kontynentalnych i lodowców po poruszanie się zwierząt i owadów. Badania tribologiczne tradycyjnie koncentrują się na transportu i produkcji , ale uległy one znacznej dywersyfikacji. Badania tribologiczne można luźno podzielić na następujące dziedziny (z pewnym nakładaniem się):

• Klasyczna tribologia zajmuje się tarciem i zużyciem elementów maszyn (takich jak łożyska toczne , koła zębate , łożyska ślizgowe , hamulce , sprzęgła , koła i łożyska płynowe ), a także procesami produkcyjnymi (takimi jak obróbka plastyczna ).
• Biotribologia bada tarcie , zużycie i smarowanie w układach biologicznych. Dziedzina zyskuje na znaczeniu wraz ze wzrostem średniej długości życia człowieka. Stawy biodrowe i kolanowe człowieka są typowymi układami biotribologicznymi.
• Zielona tribologia ma na celu zminimalizowanie wpływu systemów tribologicznych na środowisko w całym ich cyklu życia . W szczególności zielona tribologia ma na celu zmniejszenie strat tribologicznych (np. tarcia i zużycia ) przy użyciu technologii o minimalnym wpływie na środowisko. Kontrastuje to z tradycyjną trybologią, w której sposoby zmniejszania strat tribologicznych nie są oceniane całościowo.
• Geotribologia bada tarcie, zużycie i smarowanie systemów geologicznych, takich jak lodowce i uskoki .
• Nanotribologia bada zjawiska tribologiczne w skali nanoskopowej . Dziedzina ta nabiera coraz większego znaczenia, ponieważ urządzenia stają się coraz mniejsze (np. systemy mikro/nanoelektromechaniczne, MEMS / NEMS ), a badania zostały wsparte przez wynalezienie mikroskopii sił atomowych .
• Tribotronics ma na celu zintegrowanie aktywnych pętli sterowania z systemami tribologicznymi w celu zwiększenia wydajności i żywotności maszyny.
• Trybologia obliczeniowa ma na celu modelowanie zachowania układów tribologicznych za pomocą symulacji multifizycznych , łącząc dyscypliny, takie jak mechanika kontaktu , mechanika pęknięć i obliczeniowa dynamika płynów .
• Trybologia kosmiczna bada systemy tribologiczne, które mogą działać w ekstremalnych warunkach środowiskowych przestrzeni kosmicznej . W szczególności wymaga to smarów o niskim ciśnieniu par , które są w stanie wytrzymać ekstremalne wahania temperatury.
• Trybologia systemów otwartych bada systemy tribologiczne, które są narażone na działanie środowiska naturalnego i na które ma ono wpływ .
• Tryboinformatyka to zastosowanie metod sztucznej inteligencji , uczenia maszynowego i Big Data w systemach tribologicznych.

w związku z rosnącym zapotrzebowaniem na oszczędności energii, zapoczątkowano intensywne badania nadsmarowności (zjawiska zanikającego tarcia). Ponadto rozwój nowych materiałów, takich jak grafen i ciecze jonowe , umożliwia zasadniczo nowe podejście do rozwiązywania problemów tribologicznych .

Towarzystwa badawcze

Główny artykuł: Lista organizacji tribologicznych

Obecnie istnieje wiele stowarzyszeń krajowych i międzynarodowych, w tym: Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE) w USA, Institution of Mechanical Engineers and Institute of Physics (IMechE Tribology Group, IOP Tribology Group) w Wielkiej Brytanii, German Society for Tribology (Gesellschaft für Tribologie), Koreańskie Towarzystwo Tribologiczne (KTS), Malezyjskie Towarzystwo Tribologiczne (MYTRIBOS), Japońskie Towarzystwo Tribologów (JAST), Tribology Society of India (TSI), Chińskie Towarzystwo Inżynierii Mechanicznej (Chinese Tribology Institute) oraz Międzynarodową Radę Tribologiczną.

Podejście badawcze

Badania tribologiczne mają głównie charakter empiryczny, co można wytłumaczyć ogromną liczbą parametrów wpływających na tarcie i zużycie w stykach tribologicznych. W związku z tym większość dziedzin badawczych w dużym stopniu opiera się na stosowaniu znormalizowanych trybometrów i procedur testowych, a także na stanowiskach testowych na poziomie komponentów.

Idee fundamentalne

Trybosystem

Główny artykuł: Trybosystem

Pojęcie trybosystemów służy do szczegółowej oceny odpowiednich wejść, wyjść i strat w systemach tribologicznych. Znajomość tych parametrów pozwala tribologom opracować procedury testowe dla systemów tribologicznych.

trybofilm

Główny artykuł: Tribofilm

Tribofilmy to cienkie warstwy, które tworzą się na powierzchniach obciążonych tribologicznie. Odgrywają ważną rolę w zmniejszaniu tarcia i zużycia w układach tribologicznych.

Krzywa Stribecka

Główny artykuł: krzywa Stribecka

Krzywa Stribecka pokazuje, jak tarcie w stykach smarowanych cieczą jest nieliniową funkcją lepkości smaru , prędkości porywania i obciążenia styku.

Zobacz też

• Dodatek przeciwzużyciowy – Dodatki do smarów zapobiegające kontaktowi metalu z metalem
• Łożysko - Mechanizm ograniczający ruch względny do pożądanego ruchu i zmniejszający tarcie
• Spawanie na zimno – Proces spawania, w którym łączenie odbywa się bez topienia lub podgrzewania interfejsu
• Mechanika kontaktu - Badanie odkształceń ciał stałych, które się stykają
• Fretting – Zużycie lub uszkodzenie obciążonych powierzchni
• Tarcie – Siła przeciwstawiająca się ruchowi ślizgowemu
• Modyfikator tarcia – Dodatek do smaru zmniejszający tarcie i zużycie
• Tarcie – Forma zużycia spowodowana przyczepnością między powierzchniami ślizgowymi
• Leonardo da Vinci - włoski polityk renesansu (1452-1519)
• Lista organizacji tribologicznych
• Smar – Substancja wprowadzana w celu zmniejszenia tarcia pomiędzy powierzchniami stykającymi się ze sobą
• Smarowanie - obecność materiału zmniejszającego tarcie między dwiema powierzchniami.
• Dodatek do oleju – związki chemiczne poprawiające właściwości smarne oleju bazowego
• Analiza oleju – Analiza laboratoryjna właściwości i zanieczyszczeń smaru na bazie oleju
• Peter Jost – brytyjski inżynier mechanik
• Sklerometr – przyrząd służący do pomiaru twardości materiału
• Trybologia kosmiczna - Systemy tribologiczne do zastosowań w statkach kosmicznych
• Nauka o powierzchni - Badanie zjawisk fizycznych i chemicznych zachodzących na styku dwóch faz
• Tribocorrosion – degradacja materiału spowodowana korozją i zużyciem.
• Trybometr – przyrząd do pomiaru tarcia i zużycia między powierzchniami
• Zużycie – Uszkodzenie, stopniowe usuwanie lub deformacja materiału na twardych powierzchniach
• Ditiofosforan cynku – dodatek smarujący

Linki zewnętrzne

• Bernhard, Adrienne (7 kwietnia 2020). „Jak niejasna nauka o pocieraniu zbudowała przeszłość i ukształtuje przyszłość” . Popularna mechanika . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 8 kwietnia 2020 r . Źródło 6 czerwca 2022 r . {{ cite magazine }} : CS1 maint: nieodpowiedni adres URL ( link )