. Tarcie - zjawisko przeciwdziałające ruchowi stykających się ze sobą dwóch ciał(tarcie zew) lub tego samego ciała(tarcie wew.) Tarcie jest podstawową przyczyną niszczenia części maszyn i utraty ich wartości użytkowych wywołując powstawanie ubytku w materiale z powierzchni i narastanie zmian w warstwie zwierzchniej mat. Tworzą min: korozja, erozja, odkształcenia plastyczne itp. Tarcie powoduje utratę właściwości użytkowych części maszyn, co prowadzi do wycofania ich z eksploatacji, do pękniec lub złamań. Tarcie powoduje wzrost. Temp. Trących się pow. , drgania, i efekty akustyczne. Zjawisko tarcia nie można uniknąć ale można je złagodzić przez zmianę jego rodzaju. Tarcie jesty porządane w sprzęglach ciernych , hamulcach napędach cięgnach, przekładniach ciernych oraz nieporządane w łożyskach przekładni zębowych. Rodzaje tarcia: Tarcie wew. - opór powstający między elementami ciał, w ciałach stałych jest uzależniony do wł. Tłumiących, mat. A w płynach od lepkośći, tarcie w cieczy powstaja podczas przesuwania się względem siebie 2 ciał stałych oddzielonych warstwą cieczy jest to tzw. Tarcie płynne, Tarcie zew. - występuje obszarze obszarze styku 2 ciał stałych będących w ruchu lub wprawiających w ruch bez udziału czynnika smarnego Rodzaje tarcia: a) za względu na rodzaj styku: - suche, - płynne, - graniczne,- mieszane, b) ze względu na rodzaj ruchu: - spoczynkowe , - ruchowe, c) ze względu na cechy ruchu: - ślizgowe, - toczne. Tarcie spoczynkowe (statyczne) wyst., gdy 2 ciała nie przemieszczają się względem siebie i jest równe sile jakiej należy użyć aby wprowadzic w ruch jedno ciało względem drugiego. Tarcie ruchowe(kinetyczne) - występuje gdy 2 ciała ślizgają się lub toczą po sobie. Siła tarcia przeciwstawia się ruchowi i powstają opory tarcia, których tarcie ruchome wymaga odpowiednich sił. Tarcie ruchome wywołuja zużycie elementów trących. I9 dzieli się je na: ślizgowe- występuje podczas przesuwania 1 ciałą względem drugiego, przy ruchu postępowym, postępowo-zwrotnym, siła tarcia jest zawsze skierowana przeciwnie do ruchu ciała, siła ta jest tym wieksza im wieksza jest reakcja siły nacisku. Siła tarcia nie zależy od rozmiaru stykających się pow. Tarcie toczne - występuje np. w łożyskach tocznych podczas toczenia ciałą po pow. Drugiego, siła tarcia tocznego jest wprost proporcjonalna od siły nacisku i odwrotnie proporcjonalna do średnicy toczącego się wału.Wartość współczynnika tarcia: T= μ * N T - siłą tarcia, u- współczynnik tarcia ślizgowego, N- reakcja siły nacisku Wartość współczynnika zależy od: -rodzaju ntężenia i chropowatośći pow. - czy współpracujące pow. Znajdują się w ruchu lub spoczynku, - czy powierzchnie są pokryte warstwą smarną, - współczynnik tarcia zmiejsza si podczas ruchu a najmniejsza jest podczas wprawiania ciała w ruch.
Warunki pracy mechanizmów zależa od: - rodzaju tarcia w zależności od ruchu (ślizgowe, toczne), kształtu geometrycznego powierzchni trącej, oraz obciążenia, - rodzaju tarcia uwarunkowanego smarowaniem lub jego brakiem(suche, płynne, mieszane, graniczne) - obciążenia wywołującego naprężenia wew. Materiału, części trących, - prędkości poślizgu lub toczenia, - obecnośći środowiska agresywnego korozyjnie, - wnikania miedzy trące pow. Nieporządanych ciał obcych, - jakości eksploatacji (użytkowanie, obsługiwanie, zasilania takimi płynami jak środki smarne i paliwa), - przepływ prądu elektrycznego elektrycznego szczególnych przypadkach. Zmniejszenie sprawności maszyn, wzrost temp. Natężenie hałasu i drgania występują w skutek: - Tarcia powodującego niszczenie warstwy wierzchniej pow. Trących, - zmeczenie prowadzące do powstawania przełomów przełomów wyniku działania zmiennych obciążeń , korozji obniżająceh wytrzymałość i zmianą składu warstwy wierzchniej, erozji naruszającej powierzchnię poddaną czynnikowi przemiany w gaz lub ciecz. Zuzycie - proces zmiany stanu części, zespołu, jub całej maszyny powodującej utratę ich wł. Użytkowych. Zużywania nie da się uniknąć, ale mozna je opóźnić ze wzg. Na rodzaj oddziałujący czynnika. Zużywanie części maszyn: a) mechaniczne: - Tarcie, - przekroczenie wytrzymałości doraźnej lub zmęczeniowej, b) Korozyjne: - korozja chem., korozja elektro-chem, c) korozyjno-mechaniczne: - korozja naprężeniowa, - korozja zmęczeniowa, - korozja-erozja Podstawowe częśći trące w urządzeniach mech: - łożyska ślizgowe poprzeczne, pracujące w ruchu obrotowo-zwrotnym ( wahadłowe tarcie ślizgowe), - prowadnice pracujące w ruchu posuwisto zwrotnym ( tarcie ślizgowe), - przekłądnie pracujące przy tarciu ślizgowym tocznym, - łożyska toczne o róznym eleemelencie tocznym i róznym kierunku przenoszenia sił( wzdłużne, poprzeczne, pracujące przy tarciu tocznym, - napędy krzywkowe pracujące przy trciu tocznym lub ślizgowym. Trwałość elementów zależy od tego czy występuje tarcie ślizgowe lub toczne. Dązy się do zmniejszenia tarcia ślizgowego przez zastosowanie elementów ślizgowych przez zastosowanie elementów ślizgowych pracujących i dobór odpowiednich środkó smarnych. W wyniku tarcia następuje: - ubytek właściwej warstwy wierzchniej( zmiajsza się odporność na zuzycie) - pogorszenie jakości powierzchni, zwiększającej chropowatości, powstawanie rys, pęknięc i jam po warwowych częstkach met.
Zjawiska cieplne towarzyszące tarciu zmiejszają trwałośći wytrzymałość powierzcni obróbka plastyczna i ze skrawaniem uodparniają powierzchnię przed zuzyciem. W miarę ubytku mat. Z powierzchni, odkształcenia i zmiany postępują w głąb materiału. Dla teo dązy się do tego aby tarcie była mniejsze Rozróżniamy: - zużywanie ustabilizowane (ubytek mat. Z pow. Następuje przez czas trwania procesu, - zużywanie nieustabilizowane (przez pewien czas zauważa się zmiany jakościowe, takie jak zgniot czy narastanie miktopęknięc. Ubytek mat. Występuje później. Zużycie ustabilizowane dzieli się na: A) zużywanie ścierne- jest to proces niszczenia warstw wierzchnich elementów współpracujących ze sobą w wyniku skrawającego, bruzdującego, rysującego i ścierającego oddziaływania nierównośći pow. Lub cząsteczek ciał obcych(ściernika) proces ten wywołuja mikroskrawanie, rysowanie, ścinanie, odrywanie, nierównośći oraz bruzdowanie B)zużywanie ścierne przez ścieranie I rodzaju - proces intensywnego niszczenia pow. Tarcie z lastycznym odkształceniem warstwy wierzchniej. Pojawia się miejscowe szczenienie połączenia metaliczne obu pow. I nieszczenie w wyniku odrywanie się cząsteczek met. Powierzchnia tarcia ma wysy o kierunku ruchu. Procesowi temu towarzyszy niezbyt wysoka temp. Tzn w zgrzewaniu na zimno następuje zwekszenie chropwatośći i powstanie głębokich rys i wyrw oraz obniżanie wytrzymałości zmęczeniowej, przeciwdziałaniem jest obfite smarownaie, C) zużywanie przez ścieranie II rodzaju (przez zrastanie tarczowe cieplne) występuje podczas niszczenia pow. W skutek tarcia ślizgowego i jest wywołane rozrastaniem strefy taria do temp. Zmęczenia metalu. Warstwa wierzchnia soataje głęboko odkształcona Powierzchnia tercia jest bardzo chropowata , ma kolor srebrny lub ciemno niebieski co świadczy o wys. Temperaturze, braku smarowania oraz zbyt częstych i długotrwałych przeciążeniach spowodowane terciem suchym, występowaniem pierwszych śladów spowodowanych chwilowy brakiem środka smarnego, powstanie klinu smarowego . Zuzycie uniemożliwia dalszą pracę mechanizmu. D) zużywanie w wyniku utlenienia występuje wskutek reakcji metalu z tlenem podczas tarcia ślizgowego jak i tocznego. Podczas tarcia tocznego wyst. Zuzywanie zmęczeniowe - łuszczenie (pitting) Powierzchnia tarcia jest czysta, błyszcząca pokryta dużymi błyszczącymi , różnobarwnymi plamami, od srebrnej, jasnoniebieskiej, jasnobrunatnej, warstwa pow. Jest znacznie odkształcona, przy zuzyciu granicznym. E) scuffing (zdzierać) gwałtowne zdzieranie i ścieranie adhezyjne spowodowane przerwaniem warstwy smarnej w wyniku dużego obciążenia lub zastosowanie zbyt cienkiej warstwy smarnej. Scuffing może być lekki, umiarkowany i intensywny F) Fretting (wgryźć, strzępić) zużywanie mechaniczne, połączeń spoczynkowych poddanych drganiom. Pow. Zuzyta jest podobna do pow, skorodowanej i czasami jest klasyfikowana jaki zuzycie korozyjne Zużywanie
nieustabilizowane: A) spalling - odprysk - jest procesem dynamicznym zmęczeniowym, występującym podczas tarcia tocznego. W przypadku środka smarnego polega na stopniowym narastaniu naprężeń naprężeń tworzeniu się mikropęknięć na pow. Tarcia powstają kratery i wżery, procesowi łuszczenia towarzyszy utlenianie odsłoniętego mat. Warstwy wierzchniej, B) zużywanie bruzdowe pitting -wgłębianie spowodowane jest tarciem tocznym w obecności środowiska ściernego, jest to proces bardzo intensywny pod wpływem cyklicznych obciążeń powstają mikroszczeliny, w które czynnik smarujący jest wciskany pod dużym ciś. Tworząc kliny smarowe. W wyniku dynamicznego działania klinów szczeliny są rozłupywje . pow. Tarcia ma gęsto rozłożone ślady wyrwań w kształcie Kola miedzy wgłębieniami pow. Pow. Jest gładka. Miejsce wyrwań tworzą karby, które mogą być źródłem pęknięć spżnuiwych. Pitting występuje najczęściej w łożyskach tocznych napędach krzywkowych krzywkowych przekładniach zębatych. Zapobieganie nadmiernemu zużywaniu polega na stworzeniu możliwości złagodzenia tego procesu. Np. zamiast zużywania wkutek sczepienia pierwszego rodzaju węzły tarcia należy zaprojektować tak, aby zużywanie następowało w wyniku utleniania. Już na etapach projektowania należy: - właściwie dobrać pary trące i mat. Z którego będą wytworzone, - zaprojektować układ smarowania, - zapewnić odpowiednią jakość warstw wierzchnich współpracujących części, - prawidłowo dobrać pary montażowe i zapewnić czysty montaż, - zapewnić odpowiednia regulację. Powszechnie stosuje się metody fiz i chem nanoszenia twardych cienkich warstw na współpracujące powierzchnie. W. dotychczasowego stanu wiedzy im twardsza jest warstwa wierzchnia, tym jest ona odporniejsza na z używanie ścierne. Takimi warstwami mogą być: TiN, TiC, Al2O3, syntetyczny diament.