Tarcie  rodzaje
Rodzaje tarcia
1.Statyczne (spoczynkowe)
2.Kinetyczne:
a. toczne,
b. ślizgowe:
- wewnętrzne,
- zewnętrzne,
c. ślizgowo-toczne:
- wewnętrzne,
- zewnętrzne.
Tarcie zachodzi w ciałach stałych, cieczach i gazach.
Ocenia się, że do 40% całkowitej ilości energii wytwarzanej na świecie
energii elektrycznej jest rozpraszane w wyniku tarcia.
W USA procesy zużycia pochłaniają ponad 5% PKB (720 mld USD).
Rafał Talar
Eksploatacja -
Brak smarowania  tarcie suche
Tarcie suche (technicznie i fizycznie) występuje podczas kontaktu
wzajemnie poruszających się powierzchni bez pośrednictwa środków
smarujÄ…cych.
Środkiem smarującym są nie tyko oleje; także gazy, produkty korozji,
i inne związki chemiczne połączone (fizycznie lub chemicznie) z
powierzchniami trÄ…cymi.
Rafał Talar
Eksploatacja -
Mechanizmy zużywania
SkÄ…d siÄ™ bierze tarcie ?
Rafał Talar
Eksploatacja -
Mechanizmy zużywania
Tarcie zewnętrzne zachodzi na styku wierzchołków najwyższych
nierówności
Wierzchołki nierówności będące w  statycznym kontakcie ulegają
postępującym odkształceniom sprężystym i plastycznym, aż do
chwili w której rzeczywista powierzchnia styku jest wystarczająca do
przeniesienia obciążenia
Powierzchnia rzeczywistego styku nie zależy od liczby punktów styku i
kształtu nierówności.
Wartości nacisku w strefie styku są charakterystyczne dla pary trącej.
W przypadku ciał wykonanych z tworzyw sztucznych np. guma mechanizm jest inny
Rafał Talar
Eksploatacja -
Mechanizmy zużywania
Tarcie niemetali
Podczas styku polimerów lub styku polimer  metal występuje
tworzenie złączy adhezyjnych podobnie jak w ciałach metalicznych.
Materiały polimerowe odkształcają się lepkosprężyście.
Odkształcenie nie jest proporcjonalne do wartości nacisku i
dodatkowo może być zmienne w czasie.
81
Rafał Talar
Eksploatacja -
Mechanizmy zużywania
Tarcie w systemach technicznych:
F(t)=ź(t)N ź(t) `" const
F(t) = f(N,t,A,T,v,& )
Ft  siła tarcia, N  obciążenie, t- czas, A- powierzchnia,
T- temperatura, v-prędkość
Siły i procesy tarciowe zmieniają się z upływem czasu
pracy eksploatowanego obiektu. Zmiany te mogą mieć
charakter krótkookresowy ( np.: okres rozruchu), i
długookresowy (np.: zużycie, starzenie).
Rafał Talar
Eksploatacja -
Mechanizmy zużywania
Smarowanie  zamiana tarcia zewnętrznego w tarcie wewnętrzne
(graniczne, płynne, mieszane)
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie graniczne
Smarowanie graniczne ma miejsce przeważnie podczas
wzajemnego przemieszczania siÄ™ powierzchni z niskimi
prędkościami.
Powierzchnie trące rozdzielane są przez warstwy graniczne środka
smarującego o zwiększonej lepkości.
Niska temperatura nie powoduje desorpcji cząsteczek środka
smarujÄ…cego z powierzchni trÄ…cych.
Dominuje umiarkowane zużycie ścierne.
W przypadku występowania  dużych nacisków lub  wysokiej
temperatury może dochodzić do aktywacji zużywania adhezyjnego
(zacierania).
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie graniczne
Smarowanie graniczne w obecności olejów z dodatkami
przeciwzatarciowymi:
Powierzchnie trÄ…ce rozdzielane sÄ… przez warstwy trwale na nich
utworzone w wyniku reakcji chemicznych (chemisorbcja) dodatków
do olejów.
Prawdopodobnie jest to reakcja polimeryzacji łańcuchów
węglowodorów w obecności startych tlenków żelaza (czysta fizycznie
powierzchnia metalu jest katalizatorem).
DodatkowÄ… amorficznÄ… nierozpuszczalnÄ… w oleju warstwÄ™
rozdzielajÄ…cÄ… tworzÄ… przeciwzatarciowe dodatki do oleju
zawierajÄ…ce cynk oraz warstwy korozyjne wytworzone przez
działanie siarki pochodzącej z dodatków do olejów
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie płynne
Smarowanie płynne prowadzi do separacji powierzchni współpracujących
a tarcie wewnętrzne zachodzi w cieczy smarującej.
Rodzaje smarowania płynnego:
- Hydrodynamiczne w tym (Elastohydrodynamiczne).
- Gazodynamiczne.
- Hydrostatyczne.
- Gazostatyczne.
Występują układy hybrydowe Hydrostatyczne + Hydrodynamicze (np.:
wały korbowe).
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie płynne - hydrodynamiczne
Smarowanie płynne prowadzi do separacji powierzchni trących a tarcie
wewnętrzne zachodzi w cieczy smarującej.
Zachodzi tylko w przypadku wzajemnego ruchu powierzchni z prędkością
powyżej 0,5m/s, w obecności dostatecznej ilości cieczy smarującej.
(również w łożyskach porowatych)
Charakteryzuje się niskimi wartościami współczynnika tarcia przeważnie
poniżej 0,01.
W dużym stopniu ogranicza zużycie ścierne i adhezyjne na zimno.
Może zachodzić w węzłach konforemnych i niekonforemnych z ruchem
obrotowym i postępowym.
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie płynne - hydrodynamiczne
Grubość filmu olejowego zwiÄ™ksza siÄ™ wraz z lepkoÅ›ciÄ… oleju hð i
prędkością względną v a maleje wraz ze wzrostem nacisku P .
hð ×ðv
h ð f ( ) -ð 2Rsrednie
P
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie płynne - hydrodynamiczne
Głównym ograniczeniem smarowania hydrodynamicznego jest prędkość
względna.
Zbyt mała prędkość względna prowadzi do zaniku smarującego filmu
olejowego i zatarcia węzła kinematycznego (lub nadmiernego ścierania).
Zbyt duża prędkość względna prowadzi przeważnie do przegrzania środka
smarującego i w efekcie do zatarcia węzła kinematycznego.
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie płynne - hydrodynamiczne
Smarowanie elastohydrodynamiczne (EHL) zachodzi przeważnie w
węzłach niekonforemnych w obecności dużych nacisków jednostkowych.
Pod wpływem dużego nacisku powierzchnie stanowiące parę ślizgową
odkształcają się sprężyście. Odkształcenie sprężyste powoduje obniżenie
wartości nacisku jednostkowego i umożliwia powstanie smarującego
filmu olejowego dla określonej wartości prędkości względnej v.
Grubość filmu olejowego zawiera się w granicach od 0,1źm do 400 źm,
wartość współczynnik tarcia wynosi średnio 0,2 .
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie płynne - hydrodynamiczne
Węzły kinematyczne w których zachodzi smarowanie
elastohydrodynamiczne narażone są na zużycie zmęczeniowe (pitting)
zatarcie (zużycie adhezyjne), w mniejszym stopniu na ścieranie.
W czasie smarowania EHL olej ulega szybkiej miejscowej degradacji
względu na miejscowe występowanie dużych prędkości, temperatury,
ciśnienia.
Rafał Talar
Eksploatacja -
Smarowanie mieszane
Smarowanie w większości węzłów kinematycznych (przekładnie zębate,
łożyska, ..) podlega więcej niż jednemu mechanizmowi. Często dwa lub
więcej mechanizmów jest aktywnych jednocześnie. W takim przypadku
zachodzi smarowanie mieszane. Jednocześnie mogą przebiegać
procesy tarcia suchego i granicznego lub płynnego i granicznego.
Procesy tarciowe mogą płynnie lub skokowo przechodzić jeden w drugi
podczas zmieniających się w czasie warunków eksploatacji obiektu
(rozruch, bieg stabilny, przeciążenia mechaniczne i termiczne,
degradacja środków smarowych).
Do zainicjowania tarcia mieszanego może dojść np.: w przypadku
obecności zanieczyszczeń o znacznych rozmiarach.
Rafał Talar
Eksploatacja -