Płk. prof. zw.
dr hab. inż.
Michał HEBDA

Prof. zw. dr inż.
Andrzej Wachal

Contents Spis treści
Autors
Summary:
Englisch | French
German | Russian

    
M. Hebda
A. Wachal
TRYBONT
Edycja internetowa
w ramach Biuletynu:
ISSN 1732-422X
LOGIA


Contents
Spis treści


      Opiniodawcy

      doc. dr inż. Kazimierz Iwanowski i doc. dr hab. inż. Czesław Kajdas
      Redaktor naukowy Henryk Kunicki
      Okładkę projektował Andrzej Pilich
      Redaktor techniczny Bogumił Marczak

    531.43:621.81:621.89
W podręczniku podano całokształt zagadnień wchodzących w zakres trybologii. Opisano zagadnienia o charakterze ogólnym i podstawowym, jak znaczenie trybologii, zjawiska towarzyszące procesom tarcia, stan warstwy wierzchniej, rodzaje tarcia (tarcie ciał stałych, tarcie: graniczne, płynne i mieszane), wiążąc je z kolei z zagadnieniami zużycia i badania trybologicznego części maszyn.

Podręcznik jest przeznaczony dla studentów wydziałów mechanicznych wyższych szkół technicznych i słuchaczy studiów podyplomowych. Mogą z niego również korzystać inżynierowie mechanicy z placówek naukowo-badawczych oraz personel dydaktyczny w szkołach technicznych wyższych i średnich.

Książka wydana z dotacją Ministerstwa Nauki, Szkolnictwa Wyższego i Techniki

(C) Copyright by
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne
Warszawa 1980
Ali rights reserved
Printed in Poland
ISBN 83-204-0043-0


W sieci zamieszczono za zgodą Autorów i Wydawcy.
Edycja internetowa PTT, dofinansowana przez KBN.
Jest to jedna z wielu książek o tribologii wydanych w Polsce.
Wydano w serii upamiętniającej dorobek Tribologów.
Służy też upowszechnianiu podstaw wiedzy z zakresu tribologii.


W tekście zachowano nazwę działu nauki zwanego pierwotnie trybologią. Z uwagi na nazwę, poza środowiskiem, uważano, że ten dział nauki zajmuje się badaniem kół zębatych, co daleko odbiega od zakresu działań. Dlatego też wpierw Komisja Językowa PAN ustaliła, że nazwa wprost, z zachowaną pisownią, będzie wywodzić się od greckiego tribos - tarcie, a dział nauki zajmujący się badaniem procesów tarcia i jego skutków - tribologią. Następnie pod koniec lat 80-tych ub. wieku nazwę tę przyjęto do powszechnego użytku.
J.K.


    

Spis treści

l. Trybologia

1.1. Zarys trybologii
1.2. Znaczenie trybologii

2. Podstawy procesów tarcia

2.1. Tarcie
2.2. Atomy i ich powłoki elektronowe
2.3. Wiązania między atomami
2.3.1. Wiązanie kowalencyjne
2.3.2. Wiązanie jonowe
2.3.3. Wiązanie koordynacyjne
2.3.4. Wiązanie wodorowe
2.3.5. Wiązanie metaliczne
2.4. Siły międzycząsteczkowe
2.4.1. Siły dyspersyjne
2.4.2. Siły konformacyjne
2.4.3. Siły orientacyjne
2.4.4. Siły indukcyjne
2.5. Siły spójności
2.6. Powierzchnia ciał stałych i ciekłych
2.6.1. Powierzchnia
2.6.2. Własności energetyczne powierzchni
2.6.3. Zależność między energią powierzchniową a napięciem powierzchniowym
2.6.4. Sposoby wyznaczania napięcia powierzchniowego

3. Warstwa wierzchnia elementów maszyn

3.1. Budowa warstwy wierzchniej elementów maszyn
3.2. Parametry charakteryzujące stan warstwy wierzchniej
3.3. Własności geometryczne powierzchni ciał stałych
3.3.1. Falistość powierzchni
3.3.. Chropowatość powierzchni
3.3.3. Nośność powierzchni
3.4. Własności energetyczne powierzchni ciał stałych
3.4.1. Rodzaje powierzchni ciał stałych
3.4.2. Własności powierzchni ciał stałych
3.4.3. Zależność między energią powierzchniową a twardością
3.5. Metody badania stanu warstwy wierzchniej
3.5.1. Metody badania własności geometrycznych powierzchni
3.5.2. Metody badania stanu energetycznego powierzchni
3.5.3. Metody badania stanu stref podpowierzchniowych

4. Tarcie ciał stałych

4.1. Tarcie zewnętrzne ciał stałych
4.1.1. Tarcie spoczynkowe (statyczne) ciał stałych
4.1.2 Tarcie ruchowe (kinetyczne) ciał stałych
4.1.3. Tarcie ślizgowe
4.1.4. Tarcie toczne
4.1.5. Hipotezy tarcia suchego ciał stałych
4.1.6. Zjawiska w strefie kontaktu ciało stałe-ciało stałe
4.1.7. Tarcie monokryształów
4.2. Tarcie wewnętrzne ciał stałych. Smary stałe
4.2.1. Budowa i tarcie wewnętrzne smarów stałych
4.2.1. Rodzaje smarów stałych i teorie ich oddziaływania
4.2.3. Zastosowanie smarów stałych

5. Tarcie graniczne

5.1. Adsorpcja i chemisorpcja
5.1.1. Formalny i fenomenologiczny zapis adsorpcji
5.1.2. Wpływ różnych czynników na proces adsorpcji i chemisorpcji
5.1.3. Adsorpcja z roztworu
5.1.4. Jednocząsteczkowe warstewki substancji nierozpuszczalnych na powierzchni cieczy
5.2. Warstwa graniczna i tarcie graniczne
5.2.1. Ogólna charakterystyka warstwy i tarcia granicznego
5.2.2. Rozwój badań granicznej warstwy smarującej
5.2.3. Modele warstwy granicznej
5.2.4. Własności warstwy granicznej
5.2.5. Metody badań własności warstwy granicznej
5.2.6. Modele tarcia granicznego
5.3. Smarność
5.3.1. Eksperymentalna weryfikacja smarności
5.3.2. Pomiary trwałości warstwy granicznej oparte na efektach towarzyszących jej tworzeniu
5.3.3. Pomiary trwałości warstwy granicznej oparte na efektach towarzyszących jej niszczeniu
5.3.4. Smarność w ujęciu termodynamicznym
5.3.5. Zależność między budową chemiczną substancji smarujących a ich zdolnością sorpcyjną
5.3.6. Dodatki zwiększające smarność

6. Tarcie płynne

6.1. Smarowanie przy różnych rodzajach tarcia
6.2. Własności reologiczne ciekłych substancji smarnych
6.2.1. Ciecze newtonowskie i nienewtonowskie
6.2.2. Jednostki lepkości
6.2.3. Pomiary lepkości
6.2.4. Zależność lepkości od ciśnienia
6.2.5. Zależność lepkości od temperatury
6.2.6. Zależność lepkości olejów od ich budowy chemicznej
6.2.7. Lepkość mieszanin
6.2.8. Lepkość emulsji i zawiesin
6.2.9. Lepkość olejów zapowietrzonych
6.2.10. Dodatki zwiększające lepkość i wskaźnik lepkości oleju (wiskozatory)
6.2.11. Eksploatacyjne znaczenie lepkości
6.3. Smarowanie hydrodynamiczne
6.4. Podstawowe równania tarcia płynnego
6.4.1. Równanie Naviera-Stokesa
6.4.2. Uogólnione równanie Reynoldsa
6.4.3. Równania przepływu i ścinania
6.4.4. Równanie energii
6.4.5. Równanie stanu

6.5. Metody rozwiązywania równań Reynołdsa smarowania hydrodynamicznego

6.5.1. Metoda analityczna
6.5.2. Metoda numeryczna
6.5.3. Metody analogowe
6.5.4. Wyniki analizy smarowania hydrodynamicznego
6.6. Łożyska poprzeczne i wzdłużne smarowane hydrodynamicznie
6.6.1. Łożyska poprzeczne jednowymiarowe
6.6.2. Łożysko nieskończenie krótkie
6.6.3. Łożysko z niepełną panwią
6.6.4. Łożysko ściśle pasowane
6.6.5. Łożysko z pływającym pierścieniem
6.6.6. Łożysko porowate
6.6.7. Łożyska wzdłużne jednowymiarowe
6.7. Smarowanie hydrostatyczne
6.7.1. Zasada smarowania hydrostatycznego
6.7.2. Łożysko ślizgowe poprzeczne
6.7.3. Łożysko ślizgowe wzdłużne
6.8. Smarowanie gazodynamiczne
6.9. Smarowanie gazostatyczne
6.10. Smarowanie elastohydrodynamiczne
6.10.1. Zasada smarowania elastohydrodynamicznego
6.10.2. Geometria styku kontaktowego
6.10.3. Smarowanie hydrodynamiczne obszaru styku kontaktowego
6.10.4. Elastohydrodynamiczna teoria smarowania
6.10.5. Analiza wymiarowa smarowania elastohydrodynamicznego
6.10.6. Elastohydrodynamiczne smarowanie przekładni zębatych

7. Tarcie mieszane

7.1. Charakterystyka tarcia mieszanego
7.2. Teorie tarcia mieszanego
7.3. Wpływ obciążenia normalnego na wartość sity tarcia mieszanego
7.4. Wpływ lepkości substancji smarującej na wartość siły tarcia mieszanego
7.5. Wpływ ilości oleju na wartość siły tarcia mieszanego
7.6. Wpływ własności powierzchni na wartość siły tarcia mieszanego
7.7. Wpływ czasu styku mikroobszarów na wartość siły tarcia mieszanego
7.8. Praca tarcia mieszanego zamieniana na ciepło
7.9. Przykłady zastosowania teorii tarcia mieszanego do analizy wybranych par trybologicznych
7.9.1. Cylinder o powierzchni chropowatej współpracującej z płaszczyzną
7.9.2. Łożysko poprzeczne

8. Zużycie trybologiczne

8.1. Modele trybologiczne
8.2. Zużycie ścierne
8.3. Zużycie adhezyjne
8.4. Scuffing
8.5. Zużycie przez utlenianie
8.6. Zużycie zmęczeniowe
8.6.1. Zużycie przez łuszczenie (spalling)
8.6.2. Pitting
8.7. Fretting
8.8. Miary wartości zużycia i odporności na zużycie trybologiczne

9. Badania trybologiczne

9.1. Metody pomiaru siły i momentu tarcia
9.1.1. Metoda pomiaru siły tarcia i momentu tarcia za pomocą dynamometrów
9.1.2. Metoda pomiaru siły tarcia i momentu tarcia za pomocą czujników elektrycznych
9.1.3. Czujniki piezoelektryczne
9.1.4. Czujniki indukcyjne
9.2. Metody pomiaru temperatury w obszarach tarcia
9.2.1. Rezystory termometryczne
9.2.2. Pomiary temperatury na podstawie zmian rezystancji
9.2.3. Pomiary siły termoelektrycznej termoelementów
9.2.4. Analiza błędów przy pomiarze temperatury powierzchni za pomocą termoelementów
9.3. Pomiar temperatury współpracy elementów maszyn za pomocą kryptonatów
9.4. Pomiar temperatury za pomocą wskaźników temperatury i termowizji
9.5. Ilościowe metody badania zużycia
9.5.1. Pomiar zużycia metodą wagową
9.5.2. Pomiar zużycia metodą metryczną
9.5.3. Pomiar zużycia metodą profilografowania
9.5.4. Pomiar zużycia metodą sztucznych baz
9.5.5. Pomiar zużycia za pomocą pneumatycznego pomiaru mikrometrycznego
9.5.6. Pomiar zużycia za pomocą pomiaru ciśnienia i natężenia przepływu płynów przepływających przez szczelinę między trącymi elementami
9.5.7. Pomiar zużycia za pomocą czujników zegarowych
9.5.8. Pomiar zużycia za pomocą dynamometrów puszkowych
9.5.9. Pomiar zużycia za pomocą czujników indukcyjnych
9.5.10. Pomiar zużycia za pomocą pomiarów tensometrycznych
9.5.11. Pomiar zużycia za pomocą izotopów promieniotwórczych
9.6. Maszyny do badań trybologicznych
9.6.1. Kryteria klasyfikacji maszyn do badań trybologicznych
9.6.1. Charakterystyki i budowa niektórych maszyn do badań trybologicznych
9.7. Planowanie trybologicznych badań eksperymentalnych i opracowanie wyników
9.7.1. Podstawowe układy eksperymentalne i ich klasyfikacja
9.7.2. Doświadczenia czynnikowe
9.7.3. Estymacja wartości średniej dla populacji generalnej na podstawie wyników badań próby
9.7.4. Wnioskowanie statystyczne na podstawie parametrycznych testów istotności
9.7.5. Test zgodności c2
9.7.6. Test zgodności l Kołmogorowa
9.7.7. Model analizy korelacji dla dwóch cech
9.7.8. Estymacja funkcji regresji dla dwóch zmiennych

Literatura

Skorowidz


Od Autorów

Przekazując Czytelnikom książkę pt. „Trybologia" jesteśmy przekonani, że przynajmniej w części udało się nam omówić w niej podstawowe problemy trybologii. Przy jej opracowywaniu staraliśmy się naświetlić przede wszystkim zagadnienia dotychczas nie omawiane w polskich podręcznikach, natomiast stosunkowo mało miejsca przeznaczyliśmy na zagadnienia trybologiczne, które już omówiono w wydaniach książkowych (np. tarcie suche, zużycie) lub przewidziano ich opracowanie i wydanie w najbliższej przyszłości (np. maszyny tarciowe). W Polsce istnieje około 40 ośrodków naukowych zatrudniających paręset osób prowadzących badania trybologiczne.
Zdajemy sobie sprawę z tego, że poszczególni pracownicy tych ośrodków, niejednokrotnie wybitni specjaliści w różnych dziedzinach trybologii, będą surowymi krytykami naszej pracy. Bylibyśmy im bardzo wdzięczni za uwagi i sugestie umożliwiające ulepszenie książki.
Powstanie tej książki byłoby niemożliwe, gdyby nie duży zespól pracowników nauki Instytutu Eksploatacji Pojazdów Mechanicznych WAT prowadzący obszerne trybologiczne badania naukowe.
Składamy uprzejmie podziękowanie wszystkim Współpracownikom Instytutu, którzy pomogli nam w zebraniu materiałów. W szczególności serdeczne podziękowania składamy naszym Młodszym Kolegom mgrowi inź. Andrzejowi Łuczakowi, mgrowi inż. Marianowi Machelowi i drowi inź. Tadeuszowi Mazurowi, którzy pomogli nam w opracowaniu obszernych partii materiałów do 6, 8 i 9 rozdziału książki.


Michał Hebda, Andrzej Wachal

Tribology

The book discusses the theoretical fundamentals of friction processes, cohesion and decohesion phenomena as well as of surface phenomena. The quantities characterizing the surface layer of machine parts are discussed and the methods of their measurement are given. The existing opinions and hypotheses regarding dry friction are reviewed. Account is taken of internal friction of solids, inclusive of friction of mono- and polycrystals, as well as of solid lubricants. Separate chapters are devoted to hydro- and elastohydrodynamic as well as mixed friction. Examples are given of applying the hydrodynamic lubrication theory to various bearings. Processes of boundary friction are con­sidered and the formation of boundary layers and the factors affecting their stability are explained. The theories of physical and chemical adsorption are analysed and the possibilities of their application to tribological processes are considered. Geometrical and mathematical models of boundary friction are forwarded. Considerable space is devoted to the basic wear processes and methods of their testing. The principal groups of friction machines and devices are discussed by way of example and their characteristics are given. In the chapters devoted to experiment planning and processing of results the principal experimental set-ups for tribological tests are described and classified, and the methods of processing the results are discussed.


Michał Hebda, Andrzej Wachal

La Tribologie

On donne dans le présent ouvrage les bases théoriques des processus de frottement, des phénoménes de cohésion et de décohésion et des phénoménes superficiels. On traite les grandeurs qui caractérisent la couche de finition des éléments des machines et les méthodes de mesure de ces grandeurs. On fait la revue des conceptions et des hypothčses de frottement ŕ sec. On tient compte des problémes de frottement intérieur des corps solides avec l'explication de frottement des monocristaux et des polycristaux et celle de frottement des graisses consistantes. On consacre des chapitres séparés aux problémes des frottements hydro- et elastohydrodynamique et mixte. On donne des exemples d'application de la théorie de graissage hydrodynamique pour différents types de roulements. On s'arręte sur les processus de frottement limite et on explique les phénoménes de formation des couches limites et les facteurs qui conditionnent leur longévité. On fait l'analyse de la théorie d'adsorption physique et de chiśisorption et on étudie la possibilité de leur usage dans les processus tribologiques. On présente les modéles démonstratifs et mathématiques de frottement limite. On consacre une importante partie du livre ŕ la problématique des processus fondamentaux d'usure et aux méthodes de leur étude. On examine, en tant qu'exemple, les principaux groupes de machines et d'appareils de frottement et on donne leurs caractéristiques. On décrit dans la partie du livre consacrée á la planilication et á l'élaboration des résultats tribologiques les principaux systémes expérimentaux et leur classification ainsi que les méthodes d'élaboration des résultats.


Michał Hebda, Andrzej Wachal

Tribologie

Das Buch behandelt die theoretischen Grundlagen der Reibungsvorgänge, der Kohäsion, der Dekohäsion sowie der Oberflächenerscheinungen. Besprochen wurden auch die charakteristischen Grossen, welche die Oberflächensehicht der Maschinenelemente charakterisieren sowie die Methoden der Messung dieser Grossen. Angeführt wurde ein Überblick der bestehenden Anschauungen und Hypothesen über die trockene Reibung. Berücksichtigt wurden die Probleme der inneren Reibung der Festkörper mit einer ausführlichen Darstellung der Reibung von Ein- und Polykristallen sowie der Reibung in den Schmierfetten. Der Problematik der hydro- und elastohydrodynamischen Reibung sowie der Mischreibung wurden gesonderte Kapitel gewidmet. Eine Reihe von Anwendungen der Theorie der hydrodynamischen Reibung auf verschiedene Lagerarten wurde dargestellt. Es wurden die Prozesse der Grenzreibung besprochen, wobei die Entstehung von Grenzschichten erklärt wurde. Dabei wurden auch die Faktoren angegeben, welche deren Lebensdauer bestimmen. Die Theorien der physikalischen Adsorption und der Chemisorption wurden analysiert, wobei die Möglichkeit deren Anwendung für tribologische Prozesse in Betracht gezogen wurde. Desweiteren wurden anschauliche und mathematische Modelle der Grenzreibung behandelt. Ein besconders umfangreiches kapitel bildet in diesem Buch die Problematik der Verschleissprozesse sowie die Methodik ihrer Untersuchungen. Anhand von Beispielen wurden die wichtigsten Maschinen und Apparate, die bei der Untersuchung der Reibungs- und Verschleissprozesse verwendet werden, besprochen und deren Charakteristiken angegeben. In dem Kapitel iber Planung und Auswertung der tribologischen Forschungen wurden die grundlegenden, esperimentellen Anordnungen, ihre Klassifikation und die Methoden der Ergebnisauswertung besprochen.


Михал Хэбда, Анджей Вахал

Трибология

 

В книге изложены теоретические основы процессов трения, явлений когезии, декогезии а также поверхностных явлений. Приведены величины характеризующие верхний слой деталей машин и описаны методы измерений этих величин. Приведен обзор мнений и гипотез на тему сухого трения. Рассмотрены проблемы внутреннего трения твердых тел с учетом трения монокристаллов и поликристаллов, а также твердых смазок. Отдельные главы посвящены вопросам гидро- и эластогидродинамического трения, смешанного трения. Приведен ряд примеров применения теории гидродинамической смазки для разного вида подшипников. Описаны процессы граничного трения, выяснены явления образования граничных слоев и факторы, обуславливающие их прочность. Представлены анализ теории физической абсорбции и хемосорбции и возможность их применения в трибологических процессах. Даны наглядные и математические модели граничного трения. Обширный раздел книги составляет проблематика основных процессов износа и методов их исследования. Даны примеры главных групп машин трения и приведены их характеристики. В разделе, посвященном планированию и обработке результатов трибологических исследований, описаны основные экспериментальные системы, их классификация и способы обработки результатов.

Last modified:
04-03-2005

All rights reserved
© Wszystkie prawa zastrzeżone