Lý thuyết ma sát và hao mòn

Nội dung:

Lý thuyết chung về ma sát và hao mòn

Khái niệm về ma sát

Quan điểm cổ điển

Lực ma sát Fms tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến N:

N- tải trọng pháp tuyến.

-hệ số ma sát,  =const.

Công thức trên chỉ có phạm vi sử dụng nhất định.

Quan điểm hiện đại

Ma sát là kết quả của nhiều dạng tương tác phức tạp khác nhau, khi có sự tiếp xúc và dịch chuyển hoặc có xu hướng dịch chuyển giữa hai vật thể, trong đó diễn ra các quá trình cơ, lý, hoá, điện...quan hệ của các quá trình đó rất phức tạp phụ thuộc vào đặc tính tải, vận tốc trượt, vật liệu và môi trường.

- hệ số ma sát,  = f(p,v,C)

N-tải trọng pháp tuyến

C-điều kiện ma sát (vật liệu, độ cứng, độ bóng, chế độ gia công, môi trường)

Công ma sát A chuyển hoá thành nhiệt năng Q và năng lượng hấp phụ giữa 2 bề mặt E.

A = Q +

Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát

Ảnh hưởng của tải trọng.

Hình1.1. Ảnh hưởng của tải trọng đến 

Khi thay đổi p thì  thay đổi theo. Nhưng tồn tại một khoảng pth1<p<pth2 mà trong đó  ổn định và nhỏ nhất. Khi  vượt ra ngoài khoảng đó thì xảy ra hư hỏng và  tăng cao.

Nhận xét:

Khi thay đổi điều kiện ma sát C thì dạng đường cong không thay đổi mà chỉ thay đổi các giá trị , pth1, pth2.

Ảnh hưởng của vận tốc. hình 1.2

Hình1.2. Ảnh hưởng của vận tốc đến 

Đường cong  = f(v,C) cũng có qui luật tương tự đường cong  = f(p,C).

Ảnh hưởng của điều kiện ma sát. hình 1.3

Hình1.3. Ảnh hưởng của điều kiện ma sát đến 

Thí nghiệm 1: cho cặp ma sát Fe-Fe làm việc với tải trọng p = const, vận tốc v = const, có cho và không cho bột mài vào giữa hai bề mặt ma sát.OA: không có bột mài.AB:  giảm do tác dụng rà trơn của bột màiBC:  tăng cao và không ổn định do sự phá hoại của bột mài.CD: không có bột mài --> ổn định và giảm.

Nhận xét:   const khi điều kiện ma sát thay đổi

Thí nghiệm 2: Cho ba cặp ma sát Fe-Fe, Al-Al, Cu-Cu làm việc với p = const, v =const, thay đổi chế độ gia công để đạt độ bóng bề mặt khác nhau. Kết quả,  thay đổi như bảng 1.1

Bảng 1.1. Ảnh hưởng của độ bóng bề mặt đến 

Kết luận: hệ số ma sát phụ thuộc vào nhiều yếu tố.  = f(p,v,C)

-   const.

- Tồn tại khoảng có  = const và nhỏ nhất.

- Cho ta phương hướng chỉ đạo thực tiễn thay đổi điều kiện ma sát C sao cho mở rộng được phạm vi sử dụng mà  = const và nhỏ nhất.

Phân loại ma sát

- Dựa vào động học chuyển động:

+ Ma sát trượt.+ Ma sát lăn.+ Ma sát xoay. - Dựa vào sự tham gia của chất bôi trơn:+ Ma sát ướt.+ Ma sát khô.+ Ma sát tới hạn.

- Dựa vào động lực học:

+ Ma sát tĩnh.

+ Ma sát động

- Dựa vào đặc tính quá trình ma sát:

+ Ma sát bình thường là quá trình ma sát trong đó chỉ xảy ra hao mòn tất yếu và cho phép (xảy ra từ từ, chỉ trên lớp cấu trúc thứ cấp, không xảy ra sự phá hoại kim loại gốc), trong phạm vi giới hạn của tải trọng, vận tốc trượt và điều kiện ma sát bình thường.

+ Ma sát không bình thường là quá trình ma sát trong đó p,v,C vượt ra ngoài phạm vi giới hạn, xảy ra hư hỏng: tróc loại 1, loại 2, mài mòn...

Người ta tìm các biện pháp thiết kế, công nghệ, sử dụng để mở rộng phạm vi cho phép của p, v, C theo hướng tăng hoặc giảm .

Ví dụ: Cần tăng : má phanh, bề mặt ma sát của đĩa ly hợp ma sát.

Cần giảm : ổ trượt, ổ lăn...