Предисловие . -............................ 8
Предисловие ко второму изданию ...................
Глава 1. Введение........................... 10
1.1. Задачи трибоники нее приложения................. 10
1.2. Износ в технике и его проявления ................ 11
1.3. Исторические сведения ...................... 12
1.3.1. Некоторые проблемы развития техники.............. 12
1.3.2. Тенденции развития машиностроения............... 13
1.3.3. История науки о трении..................... 14
1.3.4. Исследования по изнашиванию и развитие трибоники как самостоятельной дисциплины....................... 14
Глава 2. Обобщенная модель контакта твердых тел при трении..... 16
Глава 3. Основы теории твердого тела...........-...... 16
3.1. Структура веществ......................... 16
3.2. Строение решеток твердых тел................... 17
3.3. Типы связей в кристаллах .................... 20
3.4. Дефекты кристаллических решеток................. 24
3.5. Дислокации в металлах...................... 26
3.6. Прочность и деформация металлов................. 30
3.7. Сплавы.............................. 33
3.8. Неметаллы............................ 33
Глава 4. Характеристики поверхности твердых тел........... 34
4.1. Роль граничных слоев в трении и изнашивании.......... 34
4.2. Строение поверхностных слоев металлических тел при трении .... 35
4.3. Геометрические характеристики тел трения............. 36
4.3.1. Макрогеометрические характеристики............... 36
4.3.2. Характеристики микрорельефа поверхностей твердых тел..... 38
4.3.2.1. Параметры шероховатости................... 38
4.3.2.2. Модели шероховатости..................... 39
Глава 5. Фактическая площадь контакта и пятна контакта....... 41
5.1. Фактическая площадь контакта твердых тел............. 41
5.2. Процессы на пятнах контакта................... 42
5.3. Контакт в макроскопическом рассмотрении............. 43
Глава 6. Определение параметров шероховатости поверхностей твердых тел 44
6.1. Профилограммы поверхности ................... 44
6.2. Определение параметров шероховатости bv и v........... 45
«•3. Определение среднего радиуса кривизны выступов.......... 46
6.4. Определение параметров волнистости................ 48
Ь.5. Определение контурного давления................. 48
Ь.6. Расчет фактического давления................... 49
6.7. Угол наклона и длина неровностей.................. 5>.>
6.8. Средний диаметр пятна контакта ................. 52
Глава 7. Основы механического взаимодействия твердых тел...... 52
7.1. Общие положения......................... 52
7.1.1. Удар, скольжение, качение ................... 52
7.1.2. Трение и износ твердых тел при скольжении и ударе........ 52
7.1.3. Классификация видов изнашивания ............... 53
7.1.4. Анализ явлений при трении твердых тел............. 53
7.1.5. Критические состояния системы трения.............. 55
7.2. Характеристики контактного взаимодействия при трении...... 58
7.2.1. Сила трения .......................... 58
7.2.2. Износ.............................. 59
7.2.3. Перенос материала ....................... 61
7.2.4. Изменение профиля поверхности, задачи приработки....... 64
7.2.5. Изменения в структуре, составе и плотности дислокаций...... 64
Усталостное разрушение..................... 64
7.2.6. Частицы износа......................... 68
7.2.7. Температура при трении твердых тел............... 69
7.3. Зависимость коэффициента трения от скорости........... 78
Виды трения........................... 78
7.4. Разрушение при ударе ...................... 79
7.4.1. Статическое взаимодействие шара с плоскостью.......... 83
7.4.2. Соударение шара с массивным телом............... 84
7.5. Трение качения.......................... 84
Глава 8. Молекулярно-механическая теория трения и теория усталостного
изнашивания (по Крагельскому) ............... 90
8.1. Молекулярно-механическая теория трения............. 90
8.1.1. Общие понятия и основные принципы.............. 90
8.1.2. Молекулярная составляющая силы трения............ 91
8.1.3. Механическая составляющая силы трения ............ 92
8.1.4. Коэффициент трения....................... 93
4.1.5. Коэффициент трения шероховатых тел.............. 93
8.2. Теория усталостного изнашивания................. 96
8.2.1. Общее описание явления усталости при трении......... 96
8.2.2. Характеристики изнашивания .................. 96
8.2.3. Основное уравнение изнашивания ................ 97
Глава 9. Связь между трением и износом................ 101
Глава 10. Контактная задача при трении................ 105
10.1. Основные понятия и задачи механики контакта.......... 105
10.2. Механика контакта в аналитическом представлении........ 109
Глава 11. Теория изнашивания (по Мак-Грегору)............ 112
11.1. Основные положения теории................... 112
11.2. Модель «нулевого» износа .................... 114
11.3. Модель «измеримого» износа.................... 116
11.4. Сопоставление теории Мак-Грегора с теорией усталостного изнашивания.............................. 116
Глава 12. Энергетический метод расчета трения и износа (по Фляйшеру)^ 117
12.1. Основные понятия и положения ................. 117
12.2. Энергетический подход к описанию износа при трении....... 120
12.3. Энергетическая теория изнашивания и усталостные явления .... 122
12.4. Мнимая плотность энергии при трении и линейная интенсивность изнашивания ........................... 123
6
Глава 13. Прочие методы оценки трения и износа........... 125
13 1 Состояние и развитие'проблемы ................. 125
32 Теория трения и износа..................... 126
13 2 1. Механико-геометрические теории ................ 126
13 2 2. Деформационные теории .................... 129
1323. Адгезионные теории ...................... 130
13 2^4. Усталостные явления при изнашивании............. 135
13 2.5. Энергетические теории ..................... 137
13 2 6. Молекулярно-атомистические теории трения........... 142
1327. Трибохимия фрикционного контакта............... 143
13 2.8. Статистические методы анализа трения и изнашивания...... 145
13'2.9. Комбинированные теории.................... 147
13.2.10. Моделирование процессов трения и изнашивания........ 150
13'2.10.1. Математические модели и применение ЭВМ.......... 150
13.2.10.2. Использование масштабных факторов для физического моделирования при исследованиях трения и изнашивания....... 156
13.2.10.3. Электроаналоговое моделирование .....•......... 158
13.2.10.4. Исследование с применением обобщенных критериев...... 159
13.2.10.5. Оптимизация условий при использовании методов планирования экспериментов........................ 160
13.2.11. Соотношения для практических оценок............ 160
Глава 14. Применение смазочных материалов в парах трения...... 161
14.1. Влияние смазки на силу трения.................. 161
14.2. Смазочные материалы и их характеристики............ 166
14.3. Присадки............................ 174
14.4. Гидродинамическая смазка ................... 175
14.5. Эластогидродинамическая теория смазки ............. 176
Глава 15. Свойства пластмасс при трении и изнашивании....... 181
15.1. Общие положения........................ 181
15.2. Свойства полимеров при трении ................. 183
15.3. Фрикционные свойства политетрафторэтилена (ПТФЭ)....... 186
15.4. Фрикционные свойства подшипников скольжения с пластмассовым покрытием............................ 188
Глава 16. Процессы, протекающие в граничных слоях.......... 191
Глава 17. Эффект избирательного переноса.......'........ 199
17.1. Основные положения....................... 199
17.2. Процессы, протекающие при избирательном переносе....... 200
17.3. Условия реализации избирательного переноса.......... 201
17.4. Использование избирательного переноса в технике......... 204
Глава 18. Проблемы изнашивания в автомобиле......\...... 205
18.1. Общие положения......................... 205
18.2. Детали автомобиля, подверженные изнашиванию......... 205
18.3. Скорость изнашивания элементов конструкции автомобиля..... 207
1яс' Параметры износа конструктивных элементов автомобиля..... 211
18.5. Предотвращение износа в автомобилестроении........... 212
J8.5.1. Анализ повреждений...................... 212
18.5.2. Оценка износа......................... 214
J^-5'З. Снижение трения и изнашивания................ 215
In'c'l- Экономия топлива благодаря трибологическим мероприятиям ... 217
'0.0.5. Износ восстановленных деталей автомобиля........... 226
лава 19. Проблемы триботехники сегодня и в будущем......... 230
Список литературы........................... 232
Условные обозначения ......................... 248
Предметный указатель......................... 261
ПРЕДИСЛОВИЕ
В предлагаемой монографии рассматриваются вопросы, имеющие важное значение для решения проблемы трения и изнашивания твердых тел. Теоретические выкладки представлены в виде, удобном для использования на практике, поскольку только в результате плодотворного сотрудничества инженеров и ученых трибонике — науке о механическом взаимодействии твердых тел при ударе, качении и скольжении — будет обеспечено интенсивное развитие.
В книге достаточно подробно изложены вопросы теории трения и изнашивания, получившие наибольшее признание среди специалистов. Книга может быть использована как учебник и пособие для исследований в области трибоники. В нее включены важные для практических целей последние достижения науки, а также указаны пути развития этой области знаний.
При написании книги были использованы результаты анализа различных теоретических и экспериментальных исследований. Особое внимание уделено работам, выполненным в СССР. Весьма результативными были дискуссии как со специалистами ГДР, так и с зарубежными, в особенности с советскими, работы которых в области трибоники занимают ведущее место. Некоторые идеи возникли в процессе преподавания. Консультации с работниками промышленности помогли сделать книгу более удобной для практического применения.
В книге не затрагиваются следующие проблемы: вопросы надежности с точки зрения математической статистики; теория гидродинамических подшипников скольжения, основанная на использовании дифференциального уравнения Рейнольдса.
Вопросы скачкообразного движения и окисления при трении, эластогидродинамика и расчет контактных напряжений затрагиваются лишь кратко, так как уже имеется достаточно специальных работ.
В заключение следует подчеркнуть, что трибоника является одной из самых молодых технических дисциплин. Поэтому в ближайшее время следует ожидать, что современные представления по некоторым проблемам будут дополнены или откорректированы.
Авторы с благодарностью примут все критические замечания, так как лишь благодаря сотрудничеству большого числа специалистов возможно быстрое дальнейшее развитие трибоники.
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
После появления первого издания книги «Основы трения и нзна-швания» авторы с благодарностью отмечают, что они получили большое количество писем. В письмах подтверждалось, что книга как учебник, пособие и справочник вызвала большой интерес.
В настоящем издании более подробно изложена проблема изнашивания автомобиля, которая привлекла к себе всеобщее внимание. В связи с этим гл. 18 дополнена двумя новыми разделами. В п. 18.5.4 на основе триботехнических исследований даются рекомендации по экономии автомобильного топлива. В п. 18.5.5 с позиций энергетической теории трения и изнашивания рассматривается вопрос эксплуатации восстановленных автомобильных деталей. Список литературы расширен.
Второе издание с его дополнениями, так же как и первое, будет полезно специалистам по трибонике и студентам при изучении этой дисциплины.
Цвикау Авторы
