Giáo trình ma sát, mòn, bôi trơn tribology nguyễn doãn ý

PGS.TS Nguyen Doãn Ý GIAO TRINH MA SÁ T MÒN BÔI T R Ú N TRIBOLOGY NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT PGS TS NGUYEN DOAN Y MA SAT - MON - BO! TRON TRIBOLOGY NHA XU AT BAN KHOA HOC VA KY THUAT H A NOI LỜ I N Ó I Đ Ầ U Một nhiệm vụ quan trọng đặt nước ta thời ki tiếp cận với tự động hóa đại hóa sử dụng hiệu trang thiết bị có Nói cách khác là: cần phải nâng cao độ tin cậy tuổi thọ máy móc, dụng cụ, trang thiết bị, nhằm cao hiệu kinh tế xã hội đầu tư phát triến Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, yêu cầu đặt đôĩ VỚI máy móc thiết bị, thí dụ điểu kiện chăn không, nhiệt cao, thấp, môi trường xâm thực, ăn mòn hóa học Độ tin cậy tuổi thọ cần phải xác định, thiết bị làm việc điều kiện khốc liệt Việc cao độ tin cậy tuổi thọ không mang ý nghĩa lớn với nhà máy, công ty mà nhiệm vụ quan trọng đôĩ với quốc gia quốc tế Trong vấn đề chung liên quan đến độ tin cậy, tuổi thọ máy vấn đề Ma sát, mòn, bôi trơn (Tribology) đóng vai trò quan trọng Nó định đến 95% độ tin cậy tuổi thọ máy thiết bị Ma sát, mòn bôi trơn ba vấn đê liên quan hữu với nhau, giải qúỳết riêng biệt tửng vấn đề, khống thể chông mòn mà không quan tâm đến ma sát bôi trơn, ngược lại khống thể nghĩ đến kĩ thuật bôi trơn vật liệu bôi trơn chưa rõ chất ma sát mòn đôi tượng Nội dung trinh bày sách vấn đề ma sát, mòn, bôi trơn, có thê đáp ứng phần quan trọng sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh, nhà nghiên cứu hoạt động lĩnh vực nàng cao độ tin cậy, tuổi thọ máy móc, thiết bị Do tính chất rộng lớn vấn đề khoa học liên ngành nên phạm vi sách trình bày đầy đủ sở lý thuyết, tính toán kết thực nghiệm Các nội dung tỉ mỉ trình bày chuyên ngành riêng: Ma sát - Mòn - Bôi trơn Tác giả xin chân thành cảm ơn Giáo sư, Viện sĩ Nguyễn Anh Tuấn giảng viên môn Máy Ma sát học Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho trình biên soạn sách Tác giả PHẨN I NGÀNH HOC TRIBOLOGY 1.1 ĐỊNH NGHĨA Tribology ngành khoa học quan trọng, nghiên cứu trình: ma sát, mài mòn, ăn mòn, kĩ thuật bôi trơn, vật liệu bổi trơn, kết cấu bôi trơn cho máy thiết bị, khảo sát cấu trúc, tính chất hệ ma sát tự nhiên nhủn tạo 1.2 MỤC ĐÍCH Tribology khoa học nghiên cứu quy luật ma sát, khảo sát, đánh giá, mổ tả quy luật đó; từ đưa quy luật ảnh hường đến độ tin cậy, tuổi thọ cùa máy, thiết bị; nhằm không ngừng nâng cao hiệu quà sử dụng tối ưu hóa tính kinh tế thiết bị Tribology vừa ngành khoa học tự nhiôn ngành kĩ thuật, ngành công nghé 1.3 PHÂN LOAI TRIBOLOGY Ngành học Tribology dược chia phẩn bàng sau: 1.4 Kĩ THUẬT TRIBOLOGY Kĩ thuật Tribology phần quan trọng cùa Tribology, nghiên cứu phương pháp chổng mòn, chống ăn mòn, làm giảm ma sát, tăng hiộu sử dụng thiết bị, nhàm nâng cao tuổi thọ độ tin trẽn sờ mòn Chúng đươc cụ thể hóa chì tiêu sau: - Giảm ma sát, giảm mòn, giữ vững độ xác cần thiết đật ra; - Giảm mát nãng lượng vô ích; - Nâng cao tuổi thọ, độ tin cậy thiết bị; - Nâng cao hiệu suất làm việc; - Tối ưu vể kinh tế Và thông qua hình thức nghiên cứu, áp dụng sau: - ứng dụng hiộu kết cùa khoa học kĩ thuật đại vào ngành học Tribology; - Phát triển hoàn thiên biên pháp công Ighệ bể mật, tạo kết cấu ma sát có chất lượng cao; - Phát triển ứng dụng công nghệ chống mòn, chống ăn mòn; - Nghiên cứu phát triển kết cấu bôi trơn, vật liệu bôi trơn, nâng cao bước tuổi thọ; - ứng dụng phương pháp đo dạc, đánh giá tiên tiến công cụ toán học dại PHẦN II MA SÁT Chương CÁC ĐẶC TRƯNG C BẢN CỦA MA SÁT 1.1 ĐỊNH NGHĨA, CÁC THUẬT NGỮ CHÍNH a ) Ma sát: mát lượng học trình: khởi động, chuyển động, dừng b) Ma sát khỏi động: mát lượng học trình khởi dộng c) Ma sát dộng: mát nảng lượng học trình chuyển dộng tương đối vùng tiếp xúc d) Ma sát dừng: mát lượng học trình dừng vùng tiếp xúc có chuyển dộng tương đối e) Lực ma sát: lực 'càn chuyên động tương dối cùa vật thể vật thể khác, tác dụng ngoại l ự c pháp tuyến với dưòng phân giới hai vật thể /) Ma sút ngoại: ma sát xảy bề mật tiếp xúc hai vật thể dộc lập với nhau, có chuyển dộng tương dối g) Ma sát nội: ma sát xảy trình chuyển dộng tương dối, vật thê li) Ma sát vĩ mô: ma sát kể dến ảnh hường cùa yếu tô' bề mật tiếp xúc, cơ, lí, hóa, chất lượng bể mặt, chất vật liêu, chế dô làm việc i) Ma sát vi mô: ma sát dược kể dến chất vật liệu, tính chuyên động phân từ tính liên kết hóa học nhiệt động học dẫn đến mát nftng lượng học 1.2 CÁC ĐẶC TRƯNG c BẢN CỦA MA SÁT 1.2.1 Lực ma sát Cho dến ki XX, lực ma sát tính gẩn theo công thức: Fms = nFN (1.1) trcng đó: FN - lực pháp tuyến với bể mật tiếp xúc có chuyển động tương đối trạng thái tĩnh (trước có chuyển động tương đối), lực ma sát lực tác dụng theo phương tiếp tuyến: Fms = F, (1.2) Hình 1.1 biểu thị chuyển dộng tương dối vật rắn H ình 1.1 Mô hình chuyển động tịnh tiến cùa vật rắn: 1- hướng pháp tuyến; 2- hướng tiếp tuyến; 3- hướng tổng hợp 1.2.2 Mỏmen ma sát Mômen ma sát dược viết sau: Mms = Ems R (1.3) dó: R - cánh tay dòn tương ứng với lực ma sát Fms 1.2.3 Công nia sát (nang lượng ma sát Wros) Năng lượng ma sát dược viết sau: - Đối với ma sát trượt: WmS| = EmS| = JF msdSms s "s Jm (1.4) đó: Sms - quãng dường ma sát - Đối với ma sát lăn: |Mms.d(pL