Tarciem granicznym łub lepiej tarciem w warstwie

granicznej (przyściennej) określa się proces tarcia

zachodzący pomiędzy warstewkami środka smarnego,

adsorbowanymi na powierzchniach ciał stałych.

Warstewka graniczna ma grubość równą wymiarowi

kilku do kilkudziesięciu molekuł środka smarnego,

a jej właściwości różnią się od właściwości tego środka

w całej jego objętości.

tarcie mieszane występujące w okresach rozruchu i

wybiegu. Duża wartość oporów tarcia to straty

energetyczne, a także możliwość wystąpienia drgań.

Udział tarcia suchego w tarciu mieszanym to zużycie

współpracujących elementów. Projektując proces

smarowania HD, musimy się liczyć z tymi jego

negatywnymi cechami.

Tarcie ślizgowe występuje podczas przesuwania się

ciał względem siebie. Występuje ono w ruchu

postępowym, postępowo-zwrotnym, obrotowym i

obrotowo-zwrotnym (wahadłowym). Tarcie toczne

stanowi opór ruchu podczas toczenia się ciał.

Tarcie statyczne (spoczynkowe) pojawia się podczas

przejścia ze stanu spoczynku w ruch, a także podczas

zatrzymywania ruchu, w końcowej jego fazie. Zwróćmy

uwagę, że ten rodzaj tarcia charakteryzuje sprzężenie

cierne: tarcie statyczne występuje zarówno w

połączeniach spoczynkowych (np. jako opó

r przeciwdziałający przesunięciu dwóch blach

połączonych nitami lub śrubami, jako opór

przeciwdziałający poluzowaniu się złącza wciskowego

itp.) jak i w połączeniach ruchowych (np. w początkowej

fazie ruchu koła jezdnego)

Tarcie kinetyczne (ruchowe) przejawia się w ruchu.

Siła tarcia i współczynnik tarcia statycznego są na ogół

większe od siły tarcia i współczynnika tarcia kinetycznego.

Jakościowo stopień zdolności tworzenia wytrzymałej

warstewki granicznej określa się mianem smarności

Cele smarowania

Podstawowymi celami smarowania są:

zmniejszenie tarcia i wyeliminowanie lub co najmniej

zmniejszenie zużywania

polepszenie odprowadzenie ciepła tarcia,

odprowadzenie zanieczyszczeń

(głównie produktów zużycia) z obszaru styku.

większość typowych środków smarnych (oleje i smary

plastyczne) stanowi też okresową ochronę antykorozyjną

węzłów tarcia podczas ich postojów.

Gazowe środki smarne, przede wszystkim powietrze,

stosuje się w dwóch postaciach: jako samoistny środek

smarny (np. do smarowania gazodynamicznego lub

gazostatycznego wysokoobrotowych mało obciążonych

łożysk ślizgowych) lub jako nośnik kropelek oleju, to jest

w postaci mgły olejowej (np. do smarowania

wysokoobrotowych łożysk tocznych).

Oleje są najczęściej stosowanym środkiem smarnym.

Oleje mineralne wytwarza się z ropy naftowej przez

destylację i rafinację. Destylaty są zanieczyszczone

pozostałościami z przeróbki ropy naftowej: smołami,

asfaltami itp., i używane są tylko do celów podrzędnych

. Większość olejów poddaje się rafinacji oczyszczającej.

Różne gatunki olejów smarnych uzyskuje się, zależnie od

żądanej lepkości i innych właściwości użytkowych, przez

mieszanie różnych olejów bazowych oraz przez

wprowadzanie w ich skład różnych dodatków

uszlachetniających.

Wodę jako środek smarny stosuje się przede wszystkim

w urządzeniach, w których jest ona czynnikiem roboczym

(np. w łożyskach niektórych pomp wodnych, w łożyskach

elektrycznych silników głębinowych itp.). Stosuje się ją

również wtedy, gdy oprócz smarowania ma ona

intensywnie chłodzić współpracujące elementy.

Smarowanie hydrostatyczne (HS) polega na wytworzeniu

odpowiedniego ciśnienia w szczelinie smarowej za

pomocą pompy umieszczonej na zewnątrz układu

tribomechanicznego.

Smarowanie hydrodynamiczne (HD) polega na

samoistnym wytworzeniu wyporu hydrodynamicznego w

szczelinie smarowej dzięki: ruchowi względnemu trących

się ciał, klinowo — w kierunku ruchu — zwężającej się

szczelinie oraz lepkości środka smarnego. Im większe są:

prędkość względna i lepkość środka smarnego, tym wypór

hydrodynamiczny jest większy. Maksymalizację tego

wyporu w drodze zwiększania lepkości środka smarnego

ograniczają: zwiększenie oporów tarcia wewnętrznego i

ciepła tarcia.

Ogólną klasyfikacją lepkościową można nazwać umowny

podział olejów smarnych na trzy grupy:

— oleje lekkie, ich nominalną lepkość podaje się w

temperaturze 20°C (np. oleje maszynowe typu Velol mają

lepkość ν20 = 9-22 mm2/s);

— oleje średnie, ich nominalną lepkość podaje się w

temperaturze 50°C (np. oleje maszynowe ogólnego

stosowania mają lepkość ν 50 = 8-55 mm2/s);

— oleje ciężkie, ich nominalną lepkość podaje się w

temperaturze 100°C (np. oleje do przekładni samochodowych

typu Hipol mają lepkość ν 100 = 9-42 mm2/s).

Eksploatacja jest to zjawisko techniczno-ekonomiczne

podejmowane wraz z wyprodukowaniem, sprzedażą obiektu

lub systemu i kończy się wraz z jego wycofaniem.

Diagnostyka jest nauką o procesach i metodach uzyskiwania

informacji o obiekcie i jego otoczeniu (a w nim również o

człowieku) oraz o relacjach (oddziaływaniach) występujących

między nimi.

Sygnałem diagnostycznym nazywa się przebieg zmian

wartości wielkości fizycznej charakteryzujący się tym, że

przenosi w przestrzeni i czasie informacje o stanach badanego

obiektu. Na ogół tylko niektóre cechy sygnału diagnostycznego

zawierają informacje. Są to czynne cechy tego sygnału, zwane

symptomami (parametrami sygnału). Parametr sygnału

(symptom stanu) to miara sygnału, która zmienia się istotnie

wraz ze zmianą stanu technicznego obiektu.

Diagnostyka wibroakustyczna (WA) oparta jest na obserwacji

jednego z procesów resztkowych generowanych podczas ruchu

maszyny. Obserwacja procesów W A maszyn daje bezpośrednią

informację o zaawansowaniu procesów ich zużycia i degradacji,

czyli o stanie technicznym. Informację tę można uzyskać w

sposób nieinwazyjny, co jest niezwykle cenną cechą operacyjną

diagnostyki WA.

Zużycie ścierne jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej

ciał współpracujących w procesie tarcia w wyniku

skrawającego, bruzdującego, rysującego i ścinającego

oddziaływania nierówności powierzchni, cząstek ciał obcych

(ścierniwa) lub produktów zużycia.

Zużycie adhezyjne jest to zjawisko niszczenia warstwy

wierzchniej ciał współpracujących w procesie tarcia w wyniku

powstawania i rozrywania połączeń adhezyjnych, mikrozgrzein

i mikrospoin tworzących się między wierzchołkami

nierówności współpowierzchni.

Zużycie przez utlenianie jest to zjawisko niszczenia warstwy

wierzchniej, polegające na powstawaniu powierzchniowych

ubytków materiału w wyniku tworzenia się tlenków w

procesie tarcia oraz ich usuwania pod działaniem siły tarcia.

Zużycie trybo-chemiczne w operacjach skrawania wynika

z dyfuzji. Mówiąc ogólnie, zużycie trybo-chemiczne

wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Częstą przyczyną

zużycia trybo-chemicznego jest utlenianie.

Scuffing jest rodzajem zużycia, na które składają się

elementy zużycia ściernego i adhezyjnego. Termin scuffing

jest stosowany do określania formy gwałtownego zużycia

spowodowanego przerywaniem warstwy oleju pod

odpowiednio dużym obciążeniem. Charakteryzuje się ono

zjawiskiem zespawywania i rozrywania połączeń

wierzchołków nierówności zachodzących w mikroobszarach

styku.

Zużycie przez łuszczenie (spalling) jest rodzajem zużycia,

w którym miejscowa utrata spójności i związane z nią

ubytki materiału są spowodowane zmęczeniem materiału

w wyniku cyklicznego oddziaływania naprężeń

kontaktowych w warstwach wierzchnich kojarzonych

elementów tarciowych (toczenie lub toczenie z poślizgiem).

Może ono wystąpić również w elementach niedostatecznie

smarowanych.

Zużycie przez pitting (zużycie gruzełkowe) jest zużyciem

zmęczeniowym, spowodowanym cyklicznym

oddziaływaniem naprężeń kontaktowych, powstających w

warstwach wierzchnich elementów skojarzeń tarciowych

toczenie lub toczenie z poślizgiem przy smarowanym

styku w granicach naprężeń Hertza). Jest to więc zużycie

zmęczeniowe występujące w obecności oleju.

Można wyróżnić trzy etapy zużywania przez pitting:

1) zmęczenie materiału i inicjacja pęknięć,

2) rozwój i rozprzestrzenianie się pęknięć w wyniku

rozklinowującego działania oleju,

3) wyrywanie przez olej cząstek metalu, które zmniejszyły

lub utraciły spójność z macierzystym materiałem.

Zmęczenie powierzchniowe

Powtarzające się, naprzemienne naprężenia mechaniczne

prowadzą do tworzenia się i rozprzestrzeniania pęknięć

pod obciążoną powierzchnią, która zostaje w ten sposób

zniszczona.

Zużycie przez fretting jest to zjawisko niszczenia warstwy

wierzchniej, po- legające na powstawaniu miejscawych

ubytków materiału w elementach poddanych działaniu

drgań lub niewielkich poślizgów przy ruchu postępowo-

zwrotnym, w wyniku cyklicznego oddziaływania obciążeń

oraz intensywnego korozyjnego oddziaływania środowiska.

Zużycie to określa się często mianem frettingu-korozji.

Korozja jest to zbiór procesów chemicznych,

elektrochemicznych i fizykochemicznych, powodujących

tarzenie fizyczne elementów maszyn, wywołane

oddziaływaniem makro i mikrośrodowiska. Zjawisko

korozji metalu polega na tym, że w jego warstwie

wierzchniej przebiega chemiczna lub elektro- chemiczna

reakcja wielofazowa, w wyniku której metal przechodzi

w stan utleniony (jonowy).

Korozja chemiczna podlega podstawowym prawom

chemicznej kinetyki reakcji wielofazowych i obejmuje

te przypadki korozji, którym nie towarzyszy

powstawanie prądu elektrycznego (korozja w

nieelektrolitach, korozja w suchych gazach).

Korozja elektrochemiczna podlega prawom kinetyk

i elektrochemicznej i obejmuje przede wszystkim te

przypadki korozji, w których istnieje możliwość przepływu

prądu elektrycznego (np. korozja metali w elektrolitach).

Zużycie erozyjne jest to zjawisko niszczenia warstwy

wierzchniej polegają- ce na powstawaniu miejscowych

ubytków materiału w wyniku mechanicznego i korozyjnego

oddziaływania cząstek ciał stałych lub cieczy o dużej

energii kinetycznej .

Zużycie kawitacyjne jest to zjawisko niszczenia warstwy

wierzchniej, pole- gające na powstawaniu miejscowych

ubytków materiału w wyniku mechanicznego i korozyjnego

oddziaływania cieczy smarującej lub innej cieczy

stanowiącej środowisko pracy, w następstwie zachodzących

w niej zjawisk kawitacyjnych.