Основы триботехники

Триботехника - наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном смещении. Наука охватывает весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки.

Износ деталей является результатам изнашивания - процесса разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопление его остаточной деформации при трении.

Износ деталей ведет к потерям точности машин, приборов и инструментов, снижению КПД машин, прочности деталей из-за появления динамической нагрузки и уменьшения сечений и других негативных явлений.

Трение скольжение - это трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках контакта (касания) различны хотя бы по значению или направлению.

Существуют следующие виды изнашивания поверхности в условиях трения скольжения:

1. Абразивное изнашивание - разрушение поверхности детали в результате ее взаимодействия с твердыми частицами при взаимном перемещении с некоторой относительной скоростью (это процесс микро резания).

Для уменьшения изнашивания снижают уровень абразивного воздействия, повышают поверхностную твердость материалов деталей.

2. Водородное изнашивание - выделяемый при трении водород адсорбирует на поверхности трения и при высокой температуре диффундирует в деформируемый слой стальных деталей, вызывая (по мере его накопления) охрупчивание, появление большого числа трещин по всей зоне деформирования и мгновенного образования мелкодисперсного порошка материала.

Для уменьшения водородного изнашивания применяют стали легированные Cr, Ti, V (ванадием) менее склонных к наводораживанию, используют специальные смазки.

3. Молекулярно-механическое изнашивание происходит при высоких контактных напряжениях в зоне сопряжения деталей из однородных материалов и начинается с локального пластического деформирования и разрушения окисных пленок на отдельных участках поверхности контакта, а заканчивается молекулярным сцеплением - контактной сваркой и последующим разрушением зон сварки при относительном движении.

Процесс развития повреждений трущихся поверхностей вследствие схватывания называют заеданием.

Подбором материалов деталей пар трения можно повысить предельное контактное напряжение и стойкость к схватыванию.

4. Коррозионно-механическое изнашивание - разрушение поверхности трения деталей происходит под действием двух одновременно протекающих процессов: коррозии и механического изнашивания. Коррозионно-механическое изнашивание протекает в форме фретинг-коррозии. На небольших площадках образуются мелкие ямки. Продукты износа не удаляются из зоны контакта и превращаются в абразивные частицы.

Для используют различные методы поверхностного упрочнения, наносят мягкие гальванические покрытия, напыляют тефлоновые и резиновые пленки и т.д.

60. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ. Кинематика планетарных передач.

Планетарными называют передачи, содержащие зубчатые колеса с перекрещивающимися осями. Широкие кинематические возможности планетарной передачи является одним из основных ее достоинств и позволяет использовать передачу как редуктор с постоянным передаточным отношением и как коробку скоростей, передаточное отношение в которой изменяют путем поочередного торможения различных звеньев и как дифференциальный механизм.

Вторым достоинство планетарной передачи является компактность и малая масса. Переход от простых передач к планетарным позволяет во многих случаях снизить массу в 2... 4 и более раз. Это объясняется следующим:

- мощность передается по нескольким потокам, число которых равно числу сателлитов,

- внутреннее зацепление обладает повышенной нагрузочной способностью так как у него больше приведенный радиус кривизны в зацеплении,

- планетарный принцип позволяет получать большие передаточные отношения (до 1000 и больше) без применения многоступенчатых передач,

- малая нагрузка на опоры, так как при симметричном расположении сателлитов силы в передаче взаимно уравновешиваются, это снижает потери и упрощает конструкцию (кроме опор сателлитов).

К недостаткам планетарных передач относится повышенное требования к точности изготовления. Планетарные передачи широко применяются в транспортном машиностроении, станкостроении, приборостроении и т. д. Кинематика планетарных передач. При расчете кинематики широко используют метод остановки водила — метод Виллиса. Всей передаче мысленно сообщается вращение с частотой вращения водила, но в обратном направлении. При этом водило как бы затормаживается, а все остальные звенья освобождаются. Получается так называемый обращенный механизм, представляющий собой простую передачу, в котором движение передается через паразитные колеса.

Формулы расчета на прочность цилиндрических передач при расчете на изгиб и контактным напряжениям справедливы и для планетарных передач. Но для планетарных передач рекомендуют: , Но наряду с расчетом кинематики необходимо произвести и выбор числа зубьев, так как они взаимосвязаны. При заданном передаточном отношении число зубьев определяют предварительно по формулам: ; или

Можно использовать и другие аналогичные формулы расчета кинематики (см. справочную литературу) для двух и трех ступенчатых редукторов. Полученные значения уточняют по условиям собираемости планетарной передачи. Например по условию соосности: или .

Условие симметричного размещения сателлитов требует, чтобы z_a и z_b были кратны числу сателлитов С. Условие соседства предусматривает наличие гарантированного зазора между сателлитами. С помощью эскиза (см. рис.) не трудно записать: или