Б.М. СИЛАЕВ
ТРИБОЛОГИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ СРЕДАХ
САМАРА 2008
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» <...> На основании теоретически полученной обобщенной математической модели трения и изнашивания, отражающей термодинамические и кинетические явления во фрикционной зоне, и адаптирования ее к условиям трения
скольжения и трения качения, предлагается широкий спектр методик расчета различных узлов трения, функционирующих в указанных средах. <...> Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся проблемами обеспечения работоспособности трибосистем, функционирующих в рабочих маловязких средах, а также может быть использована преподавателями, аспирантами и студентами технических учебных заведений. <...> Общая характеристика методов исследований, испытательных средств и объектов исследований……………. <...> ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ФРИКЦИОННОМ КОНТАКТЕ ПРИ ГРАНИЧНОЙ СМАЗКЕ МАСЛОМ
И МАЛОВЯЗКИМИ ЖИДКОСТЯМИ……………………… <...> Условия на контакте и характер взаимодействия
поверхностей трения качения при граничной смазке
маслом……………………………………………………. <...> Особенности взаимодействия и изнашивания поверхностей трения качения при смазывании маловязкими
рабочими жидкостями………………………………........ <...> Условия на контакте и характер взаимодействия
поверхностей трения скольжения при граничной смазке маслом…………………………………………………. <...> МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРИБОСИСТЕМ,
ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ
СРЕДАХ, И КОНЦЕПЦИЯ МЕТОДА РАСЧЕТА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ…………………………………………………... <...> Адаптация обобщенной модели к трибосистемам, работающим в условиях трения качения….. <...> ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА, МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ И ДИАГНОСТИКА ТРИБОСИСТЕМ…………… <...>
Трибология_деталей_машин_в_маловязких_смазочных_средах__.pdf
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
Б.М. СИЛАЕВ
ТРИБОЛОГИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ СРЕДАХ
САМАРА 2008
Стр.1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
УДК 621.891
ББК 34.41
С36
Рецензенты:
Заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии СССР,
доктор технических наук, профессор ИМАШ Ю. Н. Д р о з д о в;
заведующий кафедрой основ конструирования машин СГАУ,
доктор технических наук, профессор В. Б. Б а л я к и н
Силаев Б.М.
Б.М. СИЛАЕВ
ТРИБОЛОГИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ СРЕДАХ
Утверждено Редакционно-издательским советом
Самарского государственного аэрокосмического университета
в качестве монографии
С36 ТРИБОЛОГИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ СРЕДАХ:
монография / Б.М. Силаев. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм.ун-та,
2008. – 264 с. : ил.
ISBN 978-5-7883-0564-6
Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований автора
по трению и изнашиванию деталей машин в маловязких смазочных средах –
топливных и криогенных жидкостях, воде и ее растворах и других химически активных
жидкостях. На основании теоретически полученной обобщенной математической
модели трения и изнашивания, отражающей термодинамические и кинетические
явления во фрикционной зоне, и адаптирования ее к условиям трения
скольжения и трения качения, предлагается широкий спектр методик расчета различных
узлов трения, функционирующих в указанных средах. Показаны методы
обеспечения долговечности по износостойкости вновь разрабатываемых узлов трения
и повышения работоспособности и срока службы существующих конструкций
узлов, а также номинально неподвижных, но подверженных вибросмещениям соединений
деталей. Значительное внимание уделено моделированию узлов трения и
современным методам и средствам исследования и идентификации изношенных
поверхностей. Рассмотрены вопросы разработки системы смазки и охлаждения узлов
трения маловязкими жидкостями, существенно определяющей их надежность и
ресурс работы.
Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся
проблемами обеспечения работоспособности трибосистем, функционирующих
в рабочих маловязких средах, а также может быть использована преподавателями,
аспирантами и студентами технических учебных заведений.
УДК 621.891
ББК 34.41
САМАРА
Издательство СГАУ
2008
ISBN 978-5-7883-0564-6
2
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2008
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… 6
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ
ДЕТАЛЕЙ МАШИН В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ
СРЕДАХ………………………………………………………… 12
1.1. Современные представления и физико-химические
аспекты контактного взаимодействия поверхностей
трения...................................................................................
1.3. Общая характеристика методов исследований, испытательных
средств и объектов исследований……………. 37
2. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ФРИКЦИОННОМ
КОНТАКТЕ ПРИ ГРАНИЧНОЙ СМАЗКЕ МАСЛОМ
И МАЛОВЯЗКИМИ ЖИДКОСТЯМИ……………………… 40
2.1. Условия на контакте и характер взаимодействия
поверхностей трения качения при граничной смазке
маслом……………………………………………………. 41
2.2. Особенности взаимодействия и изнашивания поверхностей
трения качения при смазывании маловязкими
рабочими жидкостями………………………………........ 48
2.3. Условия на контакте и характер взаимодействия
поверхностей трения скольжения при граничной смазке
маслом…………………………………………………. 58
2.4. Особенности взаимодействия и изнашивания поверхностей
трения скольжения при смазывании маловязкими
рабочими жидкостями……………………
62
2.5. Общая характеристика особенностей контактного взаимодействия
поверхностей при граничной смазке……… 65
3. МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРИБОСИСТЕМ,
ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В МАЛОВЯЗКИХ СМАЗОЧНЫХ
СРЕДАХ, И КОНЦЕПЦИЯ МЕТОДА РАСЧЕТА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ…………………………………………………...
68
3.1. Физическая модель-концепция трибологической системы
как трибореактора…………………………………… 68
3.2. Математическое описание трибологической системы
как трибореактора………………………………………… 73
3.2.1. Уравнение переноса массы……………………….. 73
3.2.2. Уравнение переноса количества движения……… 76
3
4
3.2.3. Уравнение переноса энергии……………………… 77
3.2.4. Уравнение баланса энтропии……………………… 80
3.3. Обобщенная математическая модель трения и изнашивания……………………………………………………….
83
3.4. Адаптация обобщенной модели к трибосистемам, работающим
в условиях трения качения…..………………… 86
3.5. Адаптация обобщенной модели к трибосистемам, работающим
в условиях трения скольжения………………… 91
12
1.2. Основные модельные представления об изнашивании
твердых тел и развитии методов расчета………………. 24
3.6. Концепция обобщенного метода расчета износостойкости
деталей машин………………………………………... 93
4. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА, МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ИСПЫТАНИЙ И ДИАГНОСТИКА ТРИБОСИСТЕМ………………………………………………………………
97
4.1. Основные особенности методов исследований и конструирования
испытательных средств…………………….. 97
4.2. Универсальная стендовая машина трения……………….. 100
4.2.1. Особенности конструкции стендовой машины
трения………………………………………………. 100
4.2.2. Применяемые средства измерений и регистрации
параметров испытаний…………………………….. 104
4.3. Методическое обеспечение испытаний…………………. 108
4.3.1. Метод измерения момента и мощности трения… 108
4.3.2. Метод ускоренных испытаний трибосистем на
износостойкость…………………………………… 113
4.4. Техническая диагностика трибосистем………………….. 119
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК И РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДШИПНИКОВ
КАЧЕНИЯ……………………………………………..
127
5.1. Исследование влияния конструктивной схемы подшипникового
узла на поведение основных трибологических
характеристик…………………………………………… 127
5.2. Исследование мощности трения подшипников качения и
ее основных составляющих……………………………… 138
5.2.1. Исследование характера изменения мощности
трения в зависимости от основных режимных
параметров…………………………………………. 138
5.2.2. Определение составляющих мощности трения
подшипников качения и коэффициента трения… 141
5.3. Исследование теплового режима подшипников качения… 154
5.4. Исследование закономерностей изнашивания и работоспособности
подшипников качения…………………….. 161
Стр.3