TRIBOLOGY Nghiên cứu về các bề mặt tương tác trong chuyển động

Tuy nhiên, cơ chế thực tế của ma sát trượt xảy ra ở cấp độ vi mô, có nghĩa là các lý thuyết về ma sát cũng liên quan đến địa hình của các bề mặt. Nhà tam giác học phân biệt giữa diện tích tiếp xúc thực và diện tích tiếp xúc danh nghĩa (kích thước hình học), bao gồm bất kỳ khoảng trống hoặc phần không tiếp xúc nào của phần tử rắn. Các cơ chế gây ra quá trình biến đổi năng lượng ở khu vực gần bề mặt bao gồm:

Mặc gì vậy?

Wearis được định nghĩa là sự mất mát vật chất không thể phục hồi của các bề mặt tương tác. Các quá trình cơ bản về vật lý và hóa học trong khu vực tiếp xúc của dây trượt sau đó dẫn đến sự thay đổi về vật liệu và hình dạng của các đối tác ma sát được gọi là cơ chế mài mòn. Các cơ chế mài mòn này bao gồm:

Các cơ chế ma sát và mài mòn bị ảnh hưởng mạnh bởi cấu trúc của hệ thống cống cũng như ứng suất tập thể gây ra:

µ=f (cấu trúc tribo (t), ứng suất chung gây ra (t))

w=f (cấu trúc tribo (t), ứng suất chung gây ra (t))

Các cơ chế ma sát và mài mòn không xảy ra theo kiểu cô lập, mà là thông qua sự chồng chất của các cơ chế thách thức để định lượng và kiểm soát. Sự chồng chất này xảy ra trong các hệ thống kỹ thuật tribo theo tỷ lệ không thể phát hiện được và tỷ lệ thay đổi theo thời gian và địa điểm, khiến cho việc tính toán các quá trình ma sát và mài mòn trong một tiếp xúc tribo gần như không thể. Đây là lý do tại sao các xét nghiệm phân tích rất quan trọng để ước tính hành vi của loài côn trùng. Nếu chúng ta muốn giải thích và hiểu dữ liệu đo lường theo hệ tam giác và nghiên cứu theo định hướng cơ chế, chúng ta cần có kiến ​​thức đầy đủ về các cơ chế hoạt động trong một tiếp xúc ba chiều.

Các nhà sinh vật học phân loại các điều kiện ma sát, mài mòn và bôi trơn theo lịch trình sau:

• Chế độ ma sát 0:Ma sát rắn: Ma sát được tạo ra giữa các bề mặt rắn tiếp xúc trực tiếp mà không cần bất kỳ chất bôi trơn nào.

• Chế độ ma sát I:Ma sát biên: Ma sát rắn, trong đó bề mặt của các thành phần ma sát được bao phủ bởi một màng chất bôi trơn phân tử không có khả năng chịu tải. Dầu nhớt có ảnh hưởng đến đặc tính ma sát và mài mòn.

• Chế độ ma sát II:Ma sát hỗn hợp: Chế độ ma sát I và III cùng tồn tại. Giá trị ma sát là tổng hợp của ma sát rắn và thủy động. Một màng chất lỏng do chất bôi trơn tạo ra có khả năng chịu tải.

• Chế độ ma sát III:Ma sát thủy động: Giá trị ma sát được xác định bằng cách cắt trong chất lỏng. Khả năng chịu tải của màng chất lỏng ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt rắn.

• Chế độ mặc a:Tỷ lệ mài mòn cao do ma sát rắn và bề mặt tiếp xúc trực tiếp.

• Chế độ mặc b:Giá trị mòn thấp hơn do màng chất lỏng phân tử.

• Chế độ mặc c:Mòn nhẹ do sự phân tách một phần bề mặt qua màng chất lỏng dày hơn.

• Chế độ mặc d:“Không mài mòn”, do màng chất lỏng thủy động lực học hoặc thủy động lực học ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của hai bề mặt.

NHỮNG ĐIỀU GÌ CÓ THỂ ĐẠT ĐƯỢC BẰNG CÁCH ỨNG DỤNG TRIBOLOGY ĐỂ THIẾT KẾ VÒNG BI?

Làm thế nào để Tribology có thể dẫn đến cải tiến sản phẩm có thể đo lường được?

Thử nghiệm sinh học cho phép chúng tôi có được thông tin về hiệu suất ba lần của vật liệu để thúc đẩy các thiết kế vật liệu mới và tốt hơn. Sau đó, chúng tôi có thể nhắm mục tiêu các thành phần vật liệu để đạt được các đặc tính đặc trưng và tốt hơn.

Kết quả thử nghiệm sinh học và phương pháp phân tích bề mặt giúp chúng tôi ước tính hiệu suất của bộ ba bao gồm ma sát và mài mòn, cơ chế hỏng hóc, động học của màng chuyển vật liệu hiện có và nguyên mẫu mới dựa trên các yếu tố và ảnh hưởng khác nhau. Thông tin này giúp chúng ta thấy và hiểu các biến số như ảnh hưởng của các thành phần vật liệu khác nhau bao gồm chất độn, nồng độ chất độn, tác động tổng hợp của chất độn, cấu trúc vật liệu cũng như tác động của các yếu tố khác trong cấu trúc hệ thống.

Làm thế nào để Tribology nâng cao hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của vật liệu chịu lực?

Bề mặt tiếp xúc được tối ưu hóa về mặt bộ lạc

• Xác định các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hệ thống ba bánh

• Xác định các giải pháp để nâng cao hiệu quả và giảm hao mòn, bao gồm:

• Sử dụng các vật liệu tối ưu về ma sát và mài mòn.

• Tối ưu hóa việc ghép nối vật liệu, dẫn đến ma sát và mức độ mài mòn thấp.

• Lựa chọn và sử dụng chất bôi trơn phù hợp.

• Thực hiện các thay đổi thiết kế có tác động có lợi đến hiệu suất tổng thể của hệ thống ba bánh.

Một số ví dụ về những tiến bộ của công nghệ vòng bi mà nghiên cứu hình học đã mang lại là gì?

Để biết tổng quan về những tiến bộ lịch sử trong công nghệ vòng bi được thúc đẩy bởi nghiên cứu tribo, hãy đọcbài báo này trên Tạp chí Eureka. Nó bao gồm các ổ lăn thô sơ được sử dụng bởi người Ai Cập cổ đại, ổ bi được sử dụng bởi người La Mã 40BC, vai trò xử lý nhiệt của thép cứng và gốm sứ gốc oxit. Nó cũng bao gồm việc ông phát triển vòng bi polymer kim loại trơn đầu tiên tự bôi trơn của GGB.

Hệ thống phân tích hữu ích trong những ngành công nghiệp và ứng dụng nào?

Bộ lạc đóng một vai trò trung tâm trong các ứng dụng trong đó hai bề mặt tiếp xúc di chuyển trong mối quan hệ với nhau. Một số ngành công nghiệp đặt ra yêu cầu cao hơn đối với hệ thống cống do tính chất nghiêm trọng của nhiệm vụ, yêu cầu hoạt động liên tục hoặc điều kiện khắc nghiệt.

KỸ SƯ CẦN SUY NGHĨ GÌ KHI THIẾT KẾ SẢN PHẨM HOẶC THI CÔNG HÌNH ẢNH / MẶT?

Điều này phụ thuộc nhiều vào ứng dụng. Một số ứng dụng yêu cầu ma sát thấp (ví dụ vật liệu chịu lực) trong khi những ứng dụng khác yêu cầu ma sát cao (ví dụ hệ thống phanh). Đối với hầu hết các ứng dụng, độ mòn tối thiểu của vật liệu là mục tiêu chính. Đối với nhiều ứng dụng, điểm ngọt xác định giữa mức ma sát thấp và hiệu suất mài mòn tốt thường được nhắm mục tiêu.

Khi thiết kế các thí nghiệm mô tả ma sát và mài mòn, thử nghiệm ma sát có thể được xếp vào một trong sáu hạng mục chính, từ các thử nghiệm hiện trường ở Loại I đến các thử nghiệm mô hình phòng thí nghiệm đơn giản nhất Loại VI.

Loại I:Thử nghiệm hiện trường được tiến hành trong điều kiện vận hành bình thường, có thể bao gồm các điều kiện vận hành mở rộng. Điều này dẫn đến độ lặp lại kém nhưng gần với các yêu cầu của thế giới thực mà hệ thống phân tích sẽ phải đối mặt.

Loại II:Các thí nghiệm được thực hiện với một thiết bị hoàn chỉnh trong môi trường thực vật. Các thí nghiệm này có thể đạt được kết quả gần với điều kiện vận hành bình thường và có thể được tiến hành trong một khoảng thời gian để tái tạo các điều kiện vận hành mở rộng đồng thời hạn chế tác động đến môi trường.

Loại III:Các thành phần, hệ thống con hoặc cụm được kiểm tra trong phòng thí nghiệm gần đúng với các điều kiện hoạt động mở rộng bình thường, mang lại độ lặp lại trung bình

Loại IV:Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được thực hiện trên các thành phần tiêu chuẩn nối tiếp bằng cách sử dụng thiết bị nhà máy thử nghiệm thu nhỏ.

Loại V:Các thử nghiệm được tiến hành trên một mẫu thử với thiết bị thử nghiệm để cung cấp gần với các điều kiện vận hành bình thường với độ lặp lại tuyệt vời.

Loại VI: Thử nghiệm trên băng ghế dự bị được thực hiện với thiết bị thử nghiệm đơn giản trong phòng thí nghiệm.

Điều quan trọng cần nhớ là trong các loại từ I đến III, cấu trúc hệ thống của tổng thể ban đầu vẫn nhất quán, và chỉ có ứng suất tập thể được đơn giản hóa. Loại II và III đưa ra nhiều ứng suất tập thể có thể tái lập hơn loại I. Ngược lại, trong loại IV đến VI, cấu trúc hệ thống được đơn giản hóa với nhược điểm là giảm khả năng dự đoán trong khả năng chuyển giao kết quả thử nghiệm so với các hệ thống kỹ thuật ba loại thực tế có thể so sánh được. Danh mục IV đến VI cung cấp phép đo tốt hơn đối với tiếp điểm tribo phụ, chi phí thấp hơn và khung thời gian thử nghiệm chặt chẽ hơn.1Vì vậy, với thứ tự tăng dần của các loại thử nghiệm, thời gian thử nghiệm cũng như chi phí thử nghiệm tăng lên đáng kể, nhưng khả năng chuyển giao của kết quả thử nghiệm cũng tăng lên.

Làm thế nào chúng ta có thể áp dụng các hạng mục kiểm tra cho ổ trục của hệ thống ba bánh phụ?

Thử nghiệm sinh học của vật liệu chịu lực có thể được chia thành bốn loại chính:

• Mô tả hiệu suất của sản phẩm, sẽ bao gồm các loại IV và III để đảm bảo khả năng chuyển giao kết quả.

• Giám sát Sản xuất / Sản xuất, bao gồm các loại VI đến IV, với loại III cũng là một khả năng.

• Thử nghiệm liên quan đến vòng bi của khách hàng có thể bao gồm các loại từ III đến V, lưu ý rằng loại V chỉ có liên quan nếu thử nghiệm có thể được điều chỉnh càng gần với ứng dụng càng tốt.

• Tất cả các danh mục có thể được sử dụng để hỗ trợ các nhà thiết kế vật liệu, với các danh mục thấp hơn trong giai đoạn đầu phát triển để lựa chọn trước và các danh mục được đánh số cao hơn sẽ phát huy tác dụng khi các thành phần phụ và sản phẩm cuối cùng có sẵn.

1Horst Czichos, Karl-Heinz Habig: Tribologie Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik, Vieweg + Teubner Verlag, 2010

CÁCH TIẾP CẬN CỦA GGB ĐỂ PHÁT TRIỂN CÁC GIẢI PHÁP GẤU BÔNG THÔNG QUA TRẢI NGHIỆM TRI THỨC LÀ GÌ?