Tribologija yra nusidėvėjimo, trinties ir tepimo mokslas, apimantis sąveikaujančių paviršių ir kitų triboelementų santykinį judėjimą natūraliose ir dirbtinėse sistemose. Tai reiškia guolių dizainą ir tepimą.
Tribologija nėra izoliuotas mokslas, veikiau kompleksinis, daugiadisciplininis darbas, kai pažanga pasiekiama bendradarbiaujant mokslininkų iš mechanikos, gamybos, medžiagų mokslo ir inžinerijos, chemijos ir chemijos inžinerijos, fizikos, matematikos, biomedicinos mokslų ir inžinerijos srityse, informatika ir kt.
KOKIE yra TRIBOLOGIJOS PAGRINDAI?
Vienas iš svarbiausių tribologijos ramsčių yra sistemos analitinis ir su sistema susijęs mąstymas.
Tribologinės sistemos123
Trintis ir susidėvėjimas nėra medžiagų savybės. Tai yra atsakas į specifinę tribologinę sistemą, kuri paprastai apima guolių, veleno ir tepalų derinį, todėl jiems įtakos turi įvairūs veiksniai. 1 paveiksle pateiktoje tribologinėje posistemėje pateikiama bendrų veiksnių, turinčių įtakos trinties ir nusidėvėjimo vertėms, apžvalga:
Ši tribologinė sistema susideda iš kolektyvinių įtempių / eksploatacinių įėjimų, sistemos struktūros ir funkcinių bei nuostolių rezultatų. Kolektyvinis įtempimas apima techninius ir fizinius apkrovos parametrus, įskaitant apkrovą, slydimo greitį ir trukmę, taip pat judėjimo ir temperatūros sąlygas, pabrėžiančias sistemą. struktūra. Sistemos struktūrą lemia pagrindinių elementų, įskaitant pagrindą, priešingą kūną, aplinką ir tarpinę terpę, savybių profiliai.
1Horstas Czichosas, Karl-Heinzas Habigas: „Tribologie Handbuch“: „Tribometrie“, „Tribomaterialien“, „Tribotechnik“, „Vieweg“ + Teubner Verlag, 2010 m.
2Theo Mang, Kirsten Bobzin, Thorsten Bartels: Pramoninė tribologija: tribosistemos, trintis, susidėvėjimo ir paviršiaus inžinerija, tepimas, Wiley-VCH, 2011 m.
3Theo Mang ir kt.: Lubrikantų ir tepalų enciklopedija, „Springer Verlag“, 2014 m
KOKIE PAGRINDINIAI IŠŠŪKIAI TIRIBOLOGŲ KONFRONTAI?
Didžiausias iššūkis yra tas, kad trinties ir nusidėvėjimo vertės negali būti lengvai perkeliamos iš vienos sistemos į kitą, pvz., Iš tribologinio bandymo įrenginio į tikrą pritaikymą. Išmatuotų verčių palyginimas yra įmanomas tik tada, kai remiamasi labai panašia tribologine sistema. Medžiagų tribologinį elgesį galima įvertinti konkrečiose programose, remiantis modeliavimu ir modeliavimo bandymais, jei konkrečios naudojimo sąlygos ir bandymo aplinka yra vienodos.
Trintis ir nusidėvėjimas (1) (2) (3)
Kas yra trintis?
Trintisyra pasipriešinimo judėjimui jėga tarp dviejų susiliečiančių kūnų. Trintį makroskopiniu lygiu galima apibūdinti pagrindiniais fizikų Guillaume'o Amontonso ir Charleso-Augustino de Coulombo trinties dėsniais. Šie fizikai rado tiesinį ryšį tarp susidariusios trinties jėgos ir įprasto krūvio. Remiantis tuo, galima gauti pagrindinį be matmenų parametrą, vadinamą trinties koeficientu. Tai apibrėžiama susidariusios trinties jėgos ir pritaikytos normaliosios jėgos santykiu.
Tačiau tikrasis slydimo trinties mechanizmas vyksta mikroskopiniu lygmeniu, o tai reiškia, kad tribologinės trinties teorijos taip pat apima paviršių topografiją. Tribologas skiria tikrojo kontakto plotą nuo vardinio kontakto ploto (geometriniai matmenys), kuris atspindi bet kokias tuščias ar nesusiliečiančias kietojo elemento dalis. Mechanizmai, atsakingi už energijos transformavimo procesą artimiausiame paviršiaus plote, yra šie:
Kas yra drabužiai?
Wearis apibrėžiamas kaip negrįžtamas sąveikaujančių medžiagų praradimas. Fiziniai ir cheminiai elementarūs procesai slankiosios poros kontakto srityje, vėliau lemiantys trinties partnerių medžiagos ir formos pokyčius, yra žinomi kaip nusidėvėjimo mechanizmai. Šie nusidėvėjimo mechanizmai apima:
Trinties ir nusidėvėjimo mechanizmus stipriai veikia tribologinės sistemos struktūra ir sukeltas kolektyvinis stresas:
µ=f (tribo struktūra (t), sukeltas kolektyvinis įtempis (t))
w=f (tribo struktūra (t), sukeltas kolektyvinis įtempis (t))
Trinties ir nusidėvėjimo mechanizmai vyksta ne atskirai, bet veikiant mechanizmų superpozicijai, kurią sunku nustatyti kiekybiškai ir kontroliuoti. Ši superpozicija tribotechninėse sistemose būna neaptinkama proporcijomis ir proporcijomis, kurios skiriasi pagal laiką ir vietą, todėl beveik neįmanoma apskaičiuoti trinties ir susidėvėjimo procesų tribo kontakte. Štai kodėl tribologiniai testai yra tokie svarbūs vertinant tribologinį elgesį. Jei norime interpretuoti ir suprasti tribologiškai išmatuotus duomenis ir į mechanizmus orientuotus tyrimus, mums reikia išsamių žinių apie veikiančius tribo kontakto mechanizmus.
Tribologai klasifikuoja trinties, susidėvėjimo ir tepimo sąlygas pagal šiuos tvarkaraščius:
Trinties režimas 0:Tvirta trintis: sukuriama trintis tarp tiesiogiai besiliečiančių kietų paviršių be jokio tepalo.
I trinties režimas:Ribinė trintis: tvirta trintis, kurios metu trinties partnerių paviršiai yra padengti molekuline tepalo plėvele, neturinčia apkrovos. Tepalas turi įtakos trinties ir nusidėvėjimo charakteristikoms.
II trinties režimas:Mišri trintis: egzistuoja I ir III trinties režimas. Trinties vertė yra kietos ir hidrodinaminės trinties derinys. Tepalo sukurta skysčio plėvelė turi apkrovą.
III trinties režimas:Hidrodinaminė trintis: Trinties vertė nustatoma kirpant skystyje. Skysčio plėvelės keliamoji galia apsaugo nuo tiesioginio kontakto tarp dviejų kietų paviršių.
Dėvėti režimą a:Didelis nusidėvėjimo lygis dėl kietos trinties ir tiesioginio paviršių kontakto.
B dėvėjimo režimas:Mažesnės dėvėjimosi vertės dėl molekulinės skysčio plėvelės.
Dėvėjimo režimas c:Lengvas nusidėvėjimas dėl dalinio paviršių atskyrimo per storesnę skysčio plėvelę.
D dėvėjimo režimas d:„Nulis susidėvėjimas“, atsirandantis dėl hidrodinaminės arba elastohidrodinaminės skysčio plėvelės, užkertančios kelią tiesioginiam dviejų paviršių kontaktui.
KOKIOS REZULTATAI GALI BŪTI PASIEKTI, TAIKANT TRIBOLOGIJĄ, KURIUOSE DIZAINAS?
Kaip „Tribology“ gali padėti įvertinti produktą?
Tribologiniai bandymai leidžia mums gauti informacijos apie medžiagų efektyvumą, kad būtų sukurtas naujas ir geresnis medžiagų dizainas. Tada mes galime nukreipti medžiagų kompozicijas, kad gautume specifines ir geresnes tribologines savybes.
Tribologinių tyrimų rezultatai ir paviršiaus analizės metodai padeda mums įvertinti tribo charakteristikas, įskaitant trintį ir susidėvėjimą, gedimo mechanizmus, esamų medžiagų perdavimo plėvelių kinetiką ir naujus prototipus, remiantis įvairiais veiksniais ir įtakomis. Ši informacija padeda mums pamatyti ir suprasti kintamuosius, pavyzdžiui, įvairių medžiagų kompozicijų, įskaitant užpildą, užpildo koncentraciją, sinergetinį užpildų poveikį, medžiagos struktūrą, taip pat kitų jų sistemos struktūros elementų poveikį.
Kaip „Tribology“ pagerina guolių medžiagų efektyvumą ir prailgina tarnavimo laiką?
Tribologiškai optimizuoti kontaktiniai paviršiai
Nustatyti kritinius veiksnius, turinčius įtakos tribo sistemai
Nustatyti sprendimus, kaip pagerinti efektyvumą ir sumažinti susidėvėjimą, įskaitant:
Trinties ir dilimui optimizuotų medžiagų naudojimas.
Medžiagų porų optimizavimas, dėl kurio susidaro maža trintis ir susidėvėjimo lygis.
Tinkamų tepalų pasirinkimas ir naudojimas.
Priimant dizaino pakeitimus, kurie turi teigiamą poveikį visam tribosistemos veikimui.
Kokie yra tribologinių tyrimų guolių technologijos pažangos pavyzdžiai?
Perskaitykite istorinių guolių technologijos pažangos, kurią lemia tribos tyrimai, apžvalgąšį straipsnį „Eureka“ žurnale. Tai apima senovinių egiptiečių naudojamus pradinius ritininius guolius, romėnų 40BC naudojamus rutulinius guolius, grūdinto plieno ir oksido pagrindu pagamintos keramikos terminio apdorojimo vaidmenis. Tai taip pat apima pirmojo GGB savaiminio tepimo paprasto metalo-polimero guolio kūrimą.
Kokiose pramonės šakose ir pritaikymuose tribologija yra naudinga?
Tribologija vaidina pagrindinį vaidmenį tokiose programose, kai du kontaktiniai paviršiai juda vienas kito atžvilgiu. Kai kurios pramonės šakos kelia didesnius reikalavimus tribologinėms sistemoms dėl jų misijos kritiškumo, nuolatinio veikimo reikalavimų ar ekstremalių sąlygų.
KĄ INŽINIERIUI REIKIA Galvoti, KURIUOSI KURIANT PRODUKTUS ARBA TRINKIMO / DĖVĖJIMO EKSPERIMENTUS?
Tai labai priklauso nuo programos. Kai kurioms reikmėms reikalinga maža trintis (pvz., Guolių medžiagos), o kitoms - didelė trintis (pvz., Stabdžių sistemos). Daugeliu atvejų pagrindinis tikslas yra minimalus medžiagų nusidėvėjimas. Daugeliu atvejų dažnai siekiama nustatyti apibrėžtą vietą tarp mažo trinties lygio ir gero nusidėvėjimo.
Kuriant eksperimentus, apibūdinančius trintį ir nusidėvėjimą, tribologinius bandymus galima suskirstyti į vieną iš šešių pagrindinių kategorijų, pradedant lauko bandymais I kategorijoje ir baigiant paprasčiausiais laboratorinių modelių bandymais VI kategorijoje.
I kategorija:Lauko bandymas atliekamas įprastomis eksploatavimo sąlygomis, kurios gali apimti išplėstines darbo sąlygas. Tai lemia prastą pakartojamumą, tačiau yra artimas realaus pasaulio reikalavimams, su kuriais susidurs tribologinė sistema.
II kategorija:Eksperimentai atliekami su visa įranga augalų aplinkoje. Šių eksperimentų rezultatai gali būti artimi įprastoms eksploatavimo sąlygoms ir gali būti atliekami tam tikrą laiką pakartojant išplėstines eksploatavimo sąlygas, tuo pačiu sumažinant poveikį aplinkai.
III kategorija:Komponentai, posistemiai ar mazgai bandomi laboratorijoje, apytiksliai įvertinant įprastas išplėstines darbo sąlygas, užtikrinant vidutinį pakartojamumą
IV kategorija:Laboratoriniai bandymai atliekami su serijiniais standartiniais komponentais, naudojant sumažinto bandymo įrenginio aparatą.
V kategorija:Eksperimentai atliekami naudojant bandymo įrangą, kad būtų galima pasiekti beveik įprastas eksploatavimo sąlygas su puikiu pakartojamumu.
VI kategorija: Bandymas stende atliekamas naudojant paprastą laboratorinių tyrimų įrangą.
Svarbu atsiminti, kad I – III kategorijose pirminio tribo-agregato sistemos struktūra išlieka nuosekli ir supaprastinamas tik kolektyvinis stresas. II ir III kategorijos teikia daugiau atkuriamų kolektyvinių įtempių nei I kategorija. Priešingai, IV – VI kategorijose sistemos struktūra yra supaprastinta, nes trūksta mažesnio nuspėjamumo bandymų rezultatus perkeliant į panašias praktines tribotechnines sistemas. IV – VI kategorijos siūlo geresnę antrinio kontakto metrologiją, mažesnes sąnaudas ir griežtesnį bandymų laiką.1Taigi, didėjant testo kategorijų tvarkai, testo laikas ir jo kaina žymiai padidėja, tačiau padidėja ir testo rezultato perkeliamumas.
Kaip bandymo kategorijas galime pritaikyti posistemio posistemio guoliui?
Tribologinius guolių medžiagų bandymus galima suskirstyti į keturias pagrindines kategorijas:
Produktų eksploatacinių savybių aprašymai, į kuriuos būtų įtrauktos IV ir III kategorijos, siekiant užtikrinti rezultatų perkeliamumą.
Gamybos ir (arba) gamybos stebėsena, įskaitant VI – IV kategorijas, taip pat galimybė yra III kategorija.
Su klientu susijusius guolių bandymus gali sudaryti III – V kategorijos, turint omenyje, kad V kategorija yra svarbi tik tuo atveju, jei bandymą galima pritaikyti kuo arčiau programos.
Visos kategorijos gali būti naudojamos medžiagų dizaineriams paremti. Pradinėse atrankos stadijose ankstesnėse kūrimo stadijose gali būti naudojamos žemesnės kategorijos, o didesnio skaičiaus kategorijos - kaip subkomponentai ir galutinis produktas.
1Horstas Czichosas, Karl-Heinzas Habigas: „Tribologie Handbuch“: „Tribometrie“, „Tribomaterialien“, „Tribotechnik“, „Vieweg“ + Teubner Verlag, 2010 m.
Koks yra GGB metodas plėtoti nešiojimo sprendimus per trigubas žinias?
Remiantis tribologiniais rezultatais, GGB kuria tribologiškai optimizuotą medžiagą. Mes sujungiame šias medžiagotyros ir eksploatacinių žinių žinias su kruopščiu mūsų produktų tribologinių savybių supratimu ir tuo, kaip jie atitinka mūsų klientų taikymo reikalavimus.
KOKIE KIEK GGB PASIEKIMAI TRIBOLOGIJOS SRITYJE, KAD JIE TAIKOMA VEIKTI SPRENDIMUS?
2015 m. PradėjoHPMB®savaime sutepantis gijinių siūlų guolis su apdirbamais įdėklaisirGGB-SZ bimetaliniai guoliai be švino.
2014 m. Pristatė savaime tepamų sukepintų bronzinių ir sukepintų geležinių guolių seriją, įskaitantGGB-BP25,GGB-FP20irGGB-SO16.
GGB guoliai dalyvavo 2012 m. NASA „Curiosity Rover“ nusileidime.savaime sutepiantis DU®metaliniai-polimeriniai guoliaitarnauja kaip pagrindiniai roverio gręžimo ašies pakabos komponentai.
2010 m. Išleistos medžiagos, užtikrinančios puikų našumą šiek tiek suteptomis ar sausomis sąlygomis, įskaitant bešvines metalines-polimerines medžiagasDP10irDP11.
2009 m. Europos ir Azijos rinkose pristatytas siūlų siūlų gaminių asortimentas, įskaitant tvirtą, stabilią konstrukciją, reikalingą esant dideliems apkrovimams ir mažai susidėvintiems.
NaujaDX®10 guoliųyra pripažinti laimėję 2008 m. Šiaurės Amerikos „Frost GG“ stiprintuvą; „Sullivan Award“ apdovanojimas už metų gaminio inovaciją 7–8 klasės sunkvežimių guolių kategorijoje, skiriamas už puikius naujus produktus ir technologijas pramonėje.
2003 m. Pristatėbešvinis DP31 metalas-polimerassu geresniu našumu suteptomis sąlygomis ir mažesne trintimi, geresniu atsparumu dilimui ir patobulintu nuovargio stiprumu.
PaleistasEPTM, naujas liejimo formos termoplastinių kieto polimero guolių asortimentas.
1995 m. Pristatėbešvinė, plieno pagrindu pagaminta DP4 metalo-polimero medžiagapatenkinti automobilių amortizatorių ir kitų hidraulinių įrenginių poreikius.
Pradėjo naudoti 1986 m., Naudodamas aukštas temperatūrasHI-EX®guolių medžiaga.
Pradėjo gaminti pirmąjį siūlų siūlų gaminių asortimentą JAV, įskaitantGAR-MAX®, palaikanti dideles statines ir dinamines apkrovas.
1965 m. Pradėjonežymiai suteptas DX®metalo-polimero medžiagatepalams ar tepalams tepti.
1956 m. GGB pristatėDU®, pirmoji metalinį-polimerinį plieninį pagrindą turinti medžiaga su bronza ir PTFE pamušaluuž puikų mažą trintį ir atsparumą dilimui. Tais pačiais metais bendrovė pristatė DU-B su bronzine danga, kad pagerintų atsparumą korozijai.
1887 m. Olinas J. Garlockas užpatentavo savo pirmąją pramoninę sandarinimo sistemą, kad sandarintų pramoninių garo variklių stūmoklinius strypus.
KAIP TRIBOLOGIJA GALI SUMAŽINTI ARBA Panaikinti SKYSČIŲ TEPALŲ REIKALAVIMĄ?
Tepalai yra tribologijos dalis, tačiau kai kuriais atvejais tepimas gali būti įmontuotas į tribosistemos komponentų medžiagą.
Medžiagų dizaineriai sukuria specialias medžiagas sausoms tepimo sąlygoms, pasiekdami aukštesnį tribologinį našumą, susijusį su trintimi ir nusidėvėjimu, sumažindami arba pašalindami skystus tepalus.
KAIP VELENO BŪKLĖ IR PERDAVIMO Sluoksnis Paveikia TRIBOLOGINĮ VEIKSMĄ?
Kadangi velenas yra esminis guolių posistemio tribologinės sistemos struktūros elementas. Jo savybės turi tiesioginę įtaką trinčiai ir nusidėvėjimui, taip pat visiems kitiems įvykiams, esant abejojančiam / veleno kontaktui. Pagrindinės veleno savybės:
Medžiagos ir jų cheminės bei fizinės savybės
Geometrinės savybės, įskaitant topografiją ir kontaktinį santykį.
KOKIE TRIBOLOGINIAI VEIKSNIAI, KURIUOS TURI BŪTI ĮVERTINAMA PASIRENKANT? KAIP ŠIE VEIKSNIAI Paveikia atranką?
Tribologinės sistemos taikymo sritis yra nepaprastai svarbi atrenkant. Aukšto lygio svarstymų apžvalga apims šiuos dalykus
1. Sukeltas kolektyvinis stresas, įskaitant:
Krovinio pobūdis
Judesio pobūdis
Temperatūra
Laiko faktorius
2. Poravimosi partneris:
Medžiagos, įskaitant fizines ir chemines savybes
Geometrinės savybės, įskaitant kontaktinį santykį ir topografiją (šiurkštumas, izotropija ir anizotropija)
3. Sąsajos terpė ir jos savybių profilis
4. Aplinkos terpė ir jos savybės
5. Konstrukcijos šilumos laidumas.