Определение триботехнических характеристик смазочных материалов

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1 Общие трибологические термины

Трибологuя - наука о трении, износе, смазке и взаимодействии контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. Название этой научной дисциплины образова­но от греческих слов «трибос» - трение и «логос»- на­ука. Она охватывает теоретические и экспериментальные исследования физических (механических, электрических, магнитных, тепловых), химических, биологических и дру­гих явлений, связанных с трением, изнашиванием и смазкой­. Как наука, трибология имеет научно-технические разделы: триботехнику, трибофизику, трибохимию, триботехническое материаловедение, трибоинформатику и др.

Трибoтexникa - прикладной раздел три­бологии, который охватывает конечную стадию процесса создания трибосопряжений (уз­лов, деталей и элементов пар трения) с учетом достижений трибоанализа, трибоматериаловедения­ и триботехнологии.

Принципы триботехники находят отра­жение в методах расчета и конструирования, изготовления, испытания, смазки, эксплуатации, ­диагностирования и ремонта узлов трения и изнашивающихся тел.

Трибосистема - сложная термодинамическая­ системa, образуемая при взаимодействии трущ­ихся тел, а также промежуточной среды и части окружающей среды. Это совокупность всех участвующих в процессах тре­ния, изнашивания и теплообразования элементов, их свойств и связей, параметров, воздейст­вующих на эти элементы извне, а также харак­теристик трения, изнашивания и теплообразо­вания.

Трибосопряженuе - сложная термоди­намическая система, в которой происходит преобразование энергии механического дви­жения в другие виды, в основном менее упоря­доченнные- теплоту, колебания и т.д. и переда­ча преобразованной энергии внешней среде.

Трибооаналuз - раздел трибологии, охва­тывающий проблемы накопления и системати­зацию научной информации о фундаментальных исследованиях основных трибологических процессов с целью прогнозирования результатов контактного взаимодействия твердых тел при трении, изнашивании и смазке в заданных условиях.

Трuбометрuя - раздел трибологии, изучающий методы проведения испытаний на трение, изнашивание при сухом трении и смазке, метрологические требования к этим испытаниям, оборудование (например, адгезиометры, твердомеры, профилографы, машины трения для модельных испытаний, испытательные стенды и типовые системы для натурных триботехнических испытаний), датчики, усилий, регистрирующие приборы и методы определения погрешности экспериментов, испытаний [2,3].

К трибометрии относятся: анализ условий равновесия, вероятность возникновения в тех или иных точках сил реакции, возможность проявления в контакте сил диссипативного характера - сил трения, особенно при основных видах движения (скольжении, качении). Применительно к задачам трения, изнашивания, смазки и теплообразования рассматриваются законы сохранения энергии, импульса, а также механическое подобие, релаксационные колебания при трении, знакопеременное трение и др.

Трuбодuагностuка - совокупность методов и средств контроля и управления за состоянием фрикционно-износных характеристик деталей и узлов трения. Наиболее часто применяются следующие методы: акустоэмиссионные (акустоэлектрические), радиоактивные электрофизические (по интенсивности и амплитудно-частотному спектру трибоЭДС и магнитной индукции), температурные (термопары, оптические пирометры), виброакустические, феррографические и т.д.

Трuбомонuторинг - раздел трибологии включающий трибометрию и трибодиагностику. Он охватывает методы и средства измерения основных параметров фрикционного взаимодействия: силы (момента) трения, износа температуры, шероховатости, волнистости контурной и фактической площади касания контактной деформации и сближения, электрической проводимости; является основой всех: видов экспериментальных (модельных, натурных, эксплуатационных) исследований (испытаний) в триботехнике. В последние годы ши- роко применяются компьютерные методы регистрации и обработки исследуемых параметров.

Триботехническое материаловедение - ­ раздел трибологии, изучающий поведение ма­териалов при трении, изнашивании и смазке (изменение структурно-фазовых особенностей поверхностных слоев металлов, сплавов, ком­позитов, полимеров и других материалов под воздействием силы трения, изнашивания, тем­пературы трения, окружающей и смазочной среды и других производных от них факторов). Разрабатывает принципы создания триботех­нических материалов, обеспечиваюших высо­кую надежность в эксплуатации. Оценивает специфическую взаимосвязь между физико-химическими закономерностями трения и три­ботехническими свойствами материалов.

Интенсивность разрушения поверхност­ных слоев материалов при трении (износ), как правило, мало зависит от исходных объемных прочностных свойств материалов. Структура и фазовый состав в тонком поверхностном слое всегда отличны от исходных свойств материа­лов. Исходные свойства материалов рекомен­дуется подбирать таким образом, чтобы в ре­зультате контактного взаимодействия при тре­нии с учетом тепловыделения и физико-­химического взаимодействия с материалом контртела и окружающей средой создавался и воспроизводился на поверхности трения рабо­чий слой со специфическими триботехниче­скими свойствами, так называемое «третье тело» [2,3].

Триботехнология - раздел трибологии, изучающий триботехнические аспекты формо­образования деталей пары трения, обработки материалов разрушающими и деформирующи­ми способами, возможности достижения тре­буемых свойств поверхности трения узлов и деталей за счет различных упрочняюших мето­дов, нанесения специальных покрытий и т.п.

«Третье тело» - рабочий слой, создаю­щийся в зоне фрикционного взаимодействия контактируюших тел, в котором расположены фрикционные связи, а также заполняющие пространство между ними смазочный материал и продукты износа. Таким образом, зона фрик­ционного взаимодействия по И.В. Крагельско­му рассматривается как «некое физическое тело», имеющее малую толщину и обладаюшее особыми свойствами, отличными от свойств исходных тел..

Тепловая динамика трения и изнаши­вания - теоретическая и экспериментальная методика расчета выходных, рабочих характе­ристик трибосопряжений, работаюших в не­стационарных режимах трения (по скорости скольжения, нагрузке и тампературе на дискретной поверхности трения), позволяющая связать динамику процесса с непрерывно изменяющимися фрикционно-износными характеристиками материалов пары трения.

Антифрикционные материалы - материалы, используемые для работы в несущих или направляюших узлах трения (подшипниках скольжения, радиальных и торцевых уплотнениях). Определение по функциональному признаку позволяет более точно установить отличие этих материалов от фрикционных материалов, так как диапазоны значений коэффициентов трения для них иногда могут перекрываться [3].     

Принято считать, что коэффициент трения антифрикционных материалов при наличии смазочного материала составляет 0,001...0,05, а без него 0,04...0,3. Диапазон условий применения антифрикционных материалов зависит от их состава и, в первую очередь обусловлен физическими свойствами входящих в них базовых материалов (матрицы материала или связующего) и специфических антифрикционных наполнителей [3].

Для этих целей используют металлические порошковые, пористые спеченные с последующей пропиткой, твердосплавные, полимерные, древесные, графитовые и другие базовые материалы.

Антифрикционные наполнители - твердые кристаллические материалы со сложными решетками, легкоплавкие или пластичные материалы, некоторые полимеры, например

 фторопласты, графит, дисульфид молибдена и вольфрама и ряд других. Антифрикционные материалы применяют в виде как объемных элементов, так и тонких покрытий.

При выборе материала контртела (обычно стали с различной термической обработкой поверхности трения) для данного антифрикционного материала следует учитывать условия совместимости.

Совместимость - способность двух или нескольких материалов выполнять совместно заданные функции в узлах трения. При этом не должны ухудшаться их эксплуатационные свойства (по коэффициенту трения и износу) и эффективность работы детали, узла или трибосопряжения в целом ни в процессе эксплуатации, ни при хранении. Совместимость компонентов необходимо учитывать при создании материалов, при подборе материалов пар трения и смазочных материалов.

Совместимость антифрикционных и фрикционных материалов - способность этих материалов работать без схватывания с мате­риалом контртела при трении. Она оценивается по предельно допустимым нагрузкам, скоро­стям, температурам в зоне трения, превышение которых приводит к схватыванию, большому износу и нестабильному коэффициенту трения [3].

Фрикционные материалы - материалы, предназначенные или используемые для рабо­ты в узлах трения, передающих или рассеи­вающих кинетическую энергию движущихся масс (в тормозах, муфтах, сцеплениях, демп­ферах, вариаторах и др.) [2].

Эффективность работы таких материалов в значительной степени определяется значени­ем и стабильностью коэффициента трения, а также их износостойкостью. Фрикционные материалы применяются при трении без сма­зочного материала и с ним.

Диапазон применения фрикционных ма­териалов связан с их составом, в первую оче­редь, с физическими свойствами базовых мате­риалов и специальных наполнителей. Наиболее широкое применение имеют фрикционные полимерные материалы (пластмассы) на кау­чуковом, смоляном и комбинированном каучу­космоляном связующем и порошковые мате­риалы на железной, медной и никелевой осно­вах. В качестве контртела обычно используют фрикционные серые и легированные чугуны, а также различные стали и сплавы. При выборе сочетания материалов в паре трения надо учи­тывать условия их совместимости.

В качестве фрикционных материалов ши­роко применяют углеродные фрикционные композиционные материалы. Особенно успеш­но они используются в одноименной паре тре­ния в многодисковых колесных тормозах са­молетов [3].

 

ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ. ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

 

 2.1 Триботехнические свойства изделий

Триботехнические свойства изделий характеризуют контактное взаимодействие твердых тел при их относительном перемещении и зависят от триботехнических свойств конструкционных и смазочных материалов.

К триботехническим свойствам материалов относят:

а) износостойкость - способность материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения;

б) совместимость при трении для сопряженных материалов - допустимые значения силы трения, интенсивности изнашивания и вероятности заедания*;

в) прилегаемость при трении - способность материала увеличивать поверхность трения за счет упругого и пластического деформирования поверхностного слоя;

г) способность к поглощению твердых частиц - свойство материала поглощать в поверхностном слое твердые частицы под действием рабочих нагрузок**;

д) способность поверхностного слоя отводить тепло - теплофизические свойства материалов трибосопряжения, обеспечивающие отвод тепла, выделившегося вследствие фрикционного разогрева;

е) прирабатываемость - способность материалов пары трения уменьшать силу трения, температуру и интенсивность изнашивания в процессе приработки.

Совместимые по триботехническим свойствам материалы предотвращают возможность схватывания при трении сопряженных поверхностей и обеспечивают стабильные значения силы трения.

Способствует уменьшению царапающего или режущего действия твердых частиц.

 К триботехническим свойствам смазочных материалов относят:

а) совместимость смазочных материалов - способность двух или нескольких смазочных материалов смешиваться между собой без ухудшения их эксплуатационных свойств и стабильности при хранении;

б) консистенцию смазочного материала - способность пластичных смазочных материалов оказывать сопротивление деформации при внешнем воздействии;

в) вязкость, определяющую возможность жидкого, полужидкого и полутвердого веществ оказывать сопротивление при трении;

г) способность смазочного материала снижать износ и силу трения независимо от его вязкости [4].

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Лабораторный практикум

по дисциплинам «Основы трибологии»,

«Основы научных исследований»

 

 

                                          Уфа 2019

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

   Лабораторный практикум

по дисциплине «Основы трибологии»,

«Основы научных исследований»

 

                                             Уфа 2019

 

Составители: А.Н. Абрамов, В.Ю. Шолом

 

УДК 621.77.016.2 (07)

ББК 34.623(Я7)

 

Определение триботехнических характеристик смазочных материалов: Лабораторный практикум по дисциплинам «Основы трибологии»,«Основы научных исследований» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: А.Н. Абрамов, В.Ю. Шолом - Уфа, 2019.- 42с.

 

   

    Лабораторный практикум содержит теоретическую часть и  описание шести лабораторных работ, в которых экспериментальным путем определяются триботехнических характеристик смазочных материалов применяемые в процессах холодного деформирования металлов и сплавов, а так же в узлах трения деталей машин.

      Лабораторный практикум предназначен для бакалавров, магистрантов и аспирантов,  обучающихся по направлению подготовки 15.03.01, 15.04.01, 15.06.01- Машиностроение, 15.04.06 - Мехатроника и робототехника, 28.04.02–Наноинженерия.

Может использоваться при подготовке бакалавров, магистрантов и аспирантов других технических направлений подготовки. 

 

 

Рецензенты: доктор технических наук, профессор Шустер Л.Ш.

                 доктор технических наук, профессор Боткин А.В.

 

                                                            

 

     

                                                                         

                                                         ©Оформление. РИК УГАТУ, 2019

 

                                         Содержание

Введение	4
1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ	7
1.1 Общие трибологические термины	7
1.2 Виды и характеристики внешнего трения	11
1.3 Смазка и смазочные материалы	14
2 ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ. ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ	18
2.1 Триботехнические свойства изделий	18
2.2 Триботехнические показатели изделий и их характеристики	19
3 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ	21
4 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ СМАЗОЧНОГО ДЕЙСТВИЯ	24
5 МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССАХ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ	35
6 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ МОДЕЛИРОВНИЕ ТИПОВЫХ ПРОЦЕССОВ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ И В ТИПОПОВЫХ СХЕМАХ ТРЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН	48
6.1 Лабораторная работа №1. Определение сил деформирования, трения в процессе холодного прямого выдавливания с применением технологических смазочных материалов	48
6.2 Лабораторная работа №2. Определение сил деформирования, трения в процессе волочения с применением технологических смазочных материалов	56
6.3 Лабораторная работа №3. Исследование сил деформирования, трения материалов в процессе листовой штамповки с применением технологических смазочных материалов	61
6.4 Лабораторная работа №4. Определение коэффициента трения и экранирующей способности смазочных сред при осадке кольцевых образцов	69
6.5 Лабораторная работа №5. Определение крутящего момента при формообразовании (выдавливании) внутренней резьбы в гайках с применением смазочных материалов	74
6.6 Лабораторная работа №6. Определение антифрикционных, противозадирных и противоизносных свойств смазочных материалов на четырехшариковой машине трения (ЧМТ-1)	81
7 Техника безопасности при выполнении лабораторных работ	86
8 Список литературы	86

                                            ВВЕДЕНИЕ

  С момента возникновения Земли процессы трения и изнашивания всегда играли важнейшую роль. Так, механизм работы суставов у позвоночных или слой слизи у рыб есть ничто иное, как идеальная, возникшая в процессе эволюции трибологическая система.

Трибологическая система (обычно называемая «трибосистемой» (рис. 1) состоит из четырех элементов: двух элементов (пары материалов), обычно называемых тру­щейся парой, модифицированный поверхностный слой (смазочный материал, покрытие и т.п.) и среды заполняющей эту область, а также окружающей среды.

                  

Рис.1 Структура трибосистемы: 1,2 - трущаяся пара; 3- модифицированный поверхностный слой (смазочный материал, покрытие и т.п.); 4- окружающая среда [1].

О трении людям было известно еще в каменном веке: если вставить сухую деревянную палочку в отверстие куска дерева и терпеливо водить ею вперед-назад, то по прошествии некоторого времени можно добыть огонь. В этом случае трение являлось эффективным средством достижения цели. 500–600 тыс. лет назад люди начали пользоваться первыми инструментами, такими как рычаги, каменный топор и т.п.

Много позже, примерно 5–6 тыс. лет назад, с изобретением лучковой дрели и гончарного круга, появились первые простейшие машины; однако с явлениями трения и износа люди познакомились гораздо раньше.

   За счет силы трения люди добывали огонь. Известным примером трибологии является использование тележек и роликов для уменьшения силы трения при перевозке тяжелых грузов.
В истории мы находим доказательства того, что попытки заставить явления трения и износа служить на благо людей приняты очень давно.

Несмотря на то, что применение сма­зочных материалов старо как мир, научные исследования в области их разработки и технологии применения сравнительно новы. Даже несмотря на попытки научно­го обоснования явления трения начиная с XVI в. (Леонардо да Винчи, Амонтон, Колумб), работы в этом направлении всегда концентрировались на одном аспекте и не затрагивали смазочные материалы. Некоторые исследования, проводившиеся вплоть до начала семидесятых годов прошлого века, полностью игнорировали хи­мические процессы, протекающие в процессах трения в присутствии смазочного материала. Термин «трибология» впервые был введен в 1966 г. и начал широко при­меняться для этой далеко идущей области знаний с 1985 г.

Трибология, во всех ее аспектах, исследована не до конца. Фундаментальные на­учные исследования в области трибологии ведутся в университетах, в которых име­ются факультеты машиностроения или испытания материалов. Исследования также проводятся и производителями смазочных материалов. Преимущество трибологи­ческих исследований, проводимых на технологических факультетах университетов, заключается в том, что они фокусируются на технологии применения смазочных материалов. Наиболее типичным недостатком этих исследований является отсут­ствие междисциплинарных связей с другими областями знаний. Поэтому совре­менные исследовательские проекты, объединяющие в себе технологические, материаловедческие, химические аспекты, а также элементы охраны труда и безопасной работы, и работы, проводимые непосредственно производителями смазочных мате­риалов, наиболее перспективны с точки зрения получения значимых практических результатов.

Разработка смазочных материалов стала неотъемлемой частью разработки машин­ного оборудования и соответствующих технологий. Она тесно связана со многими областями знаний, зачастую междисциплинарных без учета которых разработка и применение смазочных материалов не смогли бы достичь успеха [1].                                

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1 Общие трибологические термины

Трибологuя - наука о трении, износе, смазке и взаимодействии контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. Название этой научной дисциплины образова­но от греческих слов «трибос» - трение и «логос»- на­ука. Она охватывает теоретические и экспериментальные исследования физических (механических, электрических, магнитных, тепловых), химических, биологических и дру­гих явлений, связанных с трением, изнашиванием и смазкой­. Как наука, трибология имеет научно-технические разделы: триботехнику, трибофизику, трибохимию, триботехническое материаловедение, трибоинформатику и др.

Трибoтexникa - прикладной раздел три­бологии, который охватывает конечную стадию процесса создания трибосопряжений (уз­лов, деталей и элементов пар трения) с учетом достижений трибоанализа, трибоматериаловедения­ и триботехнологии.

Принципы триботехники находят отра­жение в методах расчета и конструирования, изготовления, испытания, смазки, эксплуатации, ­диагностирования и ремонта узлов трения и изнашивающихся тел.

Трибосистема - сложная термодинамическая­ системa, образуемая при взаимодействии трущ­ихся тел, а также промежуточной среды и части окружающей среды. Это совокупность всех участвующих в процессах тре­ния, изнашивания и теплообразования элементов, их свойств и связей, параметров, воздейст­вующих на эти элементы извне, а также харак­теристик трения, изнашивания и теплообразо­вания.

Трибосопряженuе - сложная термоди­намическая система, в которой происходит преобразование энергии механического дви­жения в другие виды, в основном менее упоря­доченнные- теплоту, колебания и т.д. и переда­ча преобразованной энергии внешней среде.

Трибооаналuз - раздел трибологии, охва­тывающий проблемы накопления и системати­зацию научной информации о фундаментальных исследованиях основных трибологических процессов с целью прогнозирования результатов контактного взаимодействия твердых тел при трении, изнашивании и смазке в заданных условиях.

Трuбометрuя - раздел трибологии, изучающий методы проведения испытаний на трение, изнашивание при сухом трении и смазке, метрологические требования к этим испытаниям, оборудование (например, адгезиометры, твердомеры, профилографы, машины трения для модельных испытаний, испытательные стенды и типовые системы для натурных триботехнических испытаний), датчики, усилий, регистрирующие приборы и методы определения погрешности экспериментов, испытаний [2,3].

К трибометрии относятся: анализ условий равновесия, вероятность возникновения в тех или иных точках сил реакции, возможность проявления в контакте сил диссипативного характера - сил трения, особенно при основных видах движения (скольжении, качении). Применительно к задачам трения, изнашивания, смазки и теплообразования рассматриваются законы сохранения энергии, импульса, а также механическое подобие, релаксационные колебания при трении, знакопеременное трение и др.

Трuбодuагностuка - совокупность методов и средств контроля и управления за состоянием фрикционно-износных характеристик деталей и узлов трения. Наиболее часто применяются следующие методы: акустоэмиссионные (акустоэлектрические), радиоактивные электрофизические (по интенсивности и амплитудно-частотному спектру трибоЭДС и магнитной индукции), температурные (термопары, оптические пирометры), виброакустические, феррографические и т.д.

Трuбомонuторинг - раздел трибологии включающий трибометрию и трибодиагностику. Он охватывает методы и средства измерения основных параметров фрикционного взаимодействия: силы (момента) трения, износа температуры, шероховатости, волнистости контурной и фактической площади касания контактной деформации и сближения, электрической проводимости; является основой всех: видов экспериментальных (модельных, натурных, эксплуатационных) исследований (испытаний) в триботехнике. В последние годы ши- роко применяются компьютерные методы регистрации и обработки исследуемых параметров.

Триботехническое материаловедение - ­ раздел трибологии, изучающий поведение ма­териалов при трении, изнашивании и смазке (изменение структурно-фазовых особенностей поверхностных слоев металлов, сплавов, ком­позитов, полимеров и других материалов под воздействием силы трения, изнашивания, тем­пературы трения, окружающей и смазочной среды и других производных от них факторов). Разрабатывает принципы создания триботех­нических материалов, обеспечиваюших высо­кую надежность в эксплуатации. Оценивает специфическую взаимосвязь между физико-химическими закономерностями трения и три­ботехническими свойствами материалов.

Интенсивность разрушения поверхност­ных слоев материалов при трении (износ), как правило, мало зависит от исходных объемных прочностных свойств материалов. Структура и фазовый состав в тонком поверхностном слое всегда отличны от исходных свойств материа­лов. Исходные свойства материалов рекомен­дуется подбирать таким образом, чтобы в ре­зультате контактного взаимодействия при тре­нии с учетом тепловыделения и физико-­химического взаимодействия с материалом контртела и окружающей средой создавался и воспроизводился на поверхности трения рабо­чий слой со специфическими триботехниче­скими свойствами, так называемое «третье тело» [2,3].

Триботехнология - раздел трибологии, изучающий триботехнические аспекты формо­образования деталей пары трения, обработки материалов разрушающими и деформирующи­ми способами, возможности достижения тре­буемых свойств поверхности трения узлов и деталей за счет различных упрочняюших мето­дов, нанесения специальных покрытий и т.п.

«Третье тело» - рабочий слой, создаю­щийся в зоне фрикционного взаимодействия контактируюших тел, в котором расположены фрикционные связи, а также заполняющие пространство между ними смазочный материал и продукты износа. Таким образом, зона фрик­ционного взаимодействия по И.В. Крагельско­му рассматривается как «некое физическое тело», имеющее малую толщину и обладаюшее особыми свойствами, отличными от свойств исходных тел..

Тепловая динамика трения и изнаши­вания - теоретическая и экспериментальная методика расчета выходных, рабочих характе­ристик трибосопряжений, работаюших в не­стационарных режимах трения (по скорости скольжения, нагрузке и тампературе на дискретной поверхности трения), позволяющая связать динамику процесса с непрерывно изменяющимися фрикционно-износными характеристиками материалов пары трения.

Антифрикционные материалы - материалы, используемые для работы в несущих или направляюших узлах трения (подшипниках скольжения, радиальных и торцевых уплотнениях). Определение по функциональному признаку позволяет более точно установить отличие этих материалов от фрикционных материалов, так как диапазоны значений коэффициентов трения для них иногда могут перекрываться [3].     

Принято считать, что коэффициент трения антифрикционных материалов при наличии смазочного материала составляет 0,001...0,05, а без него 0,04...0,3. Диапазон условий применения антифрикционных материалов зависит от их состава и, в первую очередь обусловлен физическими свойствами входящих в них базовых материалов (матрицы материала или связующего) и специфических антифрикционных наполнителей [3].

Для этих целей используют металлические порошковые, пористые спеченные с последующей пропиткой, твердосплавные, полимерные, древесные, графитовые и другие базовые материалы.

Антифрикционные наполнители - твердые кристаллические материалы со сложными решетками, легкоплавкие или пластичные материалы, некоторые полимеры, например

 фторопласты, графит, дисульфид молибдена и вольфрама и ряд других. Антифрикционные материалы применяют в виде как объемных элементов, так и тонких покрытий.

При выборе материала контртела (обычно стали с различной термической обработкой поверхности трения) для данного антифрикционного материала следует учитывать условия совместимости.

Совместимость - способность двух или нескольких материалов выполнять совместно заданные функции в узлах трения. При этом не должны ухудшаться их эксплуатационные свойства (по коэффициенту трения и износу) и эффективность работы детали, узла или трибосопряжения в целом ни в процессе эксплуатации, ни при хранении. Совместимость компонентов необходимо учитывать при создании материалов, при подборе материалов пар трения и смазочных материалов.

Совместимость антифрикционных и фрикционных материалов - способность этих материалов работать без схватывания с мате­риалом контртела при трении. Она оценивается по предельно допустимым нагрузкам, скоро­стям, температурам в зоне трения, превышение которых приводит к схватыванию, большому износу и нестабильному коэффициенту трения [3].

Фрикционные материалы - материалы, предназначенные или используемые для рабо­ты в узлах трения, передающих или рассеи­вающих кинетическую энергию движущихся масс (в тормозах, муфтах, сцеплениях, демп­ферах, вариаторах и др.) [2].

Эффективность работы таких материалов в значительной степени определяется значени­ем и стабильностью коэффициента трения, а также их износостойкостью. Фрикционные материалы применяются при трении без сма­зочного материала и с ним.

Диапазон применения фрикционных ма­териалов связан с их составом, в первую оче­редь, с физическими свойствами базовых мате­риалов и специальных наполнителей. Наиболее широкое применение имеют фрикционные полимерные материалы (пластмассы) на кау­чуковом, смоляном и комбинированном каучу­космоляном связующем и порошковые мате­риалы на железной, медной и никелевой осно­вах. В качестве контртела обычно используют фрикционные серые и легированные чугуны, а также различные стали и сплавы. При выборе сочетания материалов в паре трения надо учи­тывать условия их совместимости.

В качестве фрикционных материалов ши­роко применяют углеродные фрикционные композиционные материалы. Особенно успеш­но они используются в одноименной паре тре­ния в многодисковых колесных тормозах са­молетов [3].