NGUYỄN ĐĂNG BÌNH -- PHAN QUANG THẾ<br />
<br />
MA SÁT, MÒN VÀ BÔI TRƠN<br />
TRONG KỸ THUẬT<br />
<br />
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT<br />
HÀ NỘI - 2006<br />
<br />
MỤC LỤC<br />
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................... 7<br />
MỞ ĐẦU .................................................................................................. 9<br />
1. LỊCH SỬ CỦA MA SÁT, MÒN VÀ Bôi TRƠN (TRIBOLOGY) .. 9<br />
2. SO SÁNH TRIBOLOGY VÀ MICRO/NANO TRIBOLOGY...... 10<br />
3. VAI TRÒ CỦA TRIBOLOGY TRONG CÔNG NGHIỆP ............ 12<br />
Chương 1................................................................................................. 14<br />
ĐẶC TÍNH VÀ TƯƠNG TÁC BỀ MẶT VẬT RẮN ............................ 14<br />
1. BẢN CHẤT CỦA BỀ MẶT........................................................... 14<br />
2. TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA LỚP BỀ MẶT ................................. 14<br />
2.1. Lớp biến dạng .......................................................................... 14<br />
2.2 Lớp BEILBY............................................................................. 15<br />
2.3. Lớp tương tác hoá học ............................................................. 15<br />
2.4. Lớp hấp thụ hoá học................................................................. 16<br />
2.5. Lớp hấp thụ vật lý .................................................................... 16<br />
2.6. Sức căng và năng lượng bề mặt ............................................... 16<br />
2.7. Các phương pháp xác định đặc tính của các lớp bề mặt .......... 17<br />
3. PHÂN TÍCH ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ............................................... 18<br />
3.1. Các thông số đánh giá độ nhám tế vi trung bình...................... 19<br />
3.1.1. Các thông số biên độ......................................................... 19<br />
3.1.2. Các thông số không gian................................................... 21<br />
3.2. Các phân tích thống kê............................................................. 22<br />
3.2.1. Phân bố xác suất biên độ và hàm mật độ .......................... 22<br />
3.2.2. Mô men của hàm xác suất biên độ.................................... 24<br />
3.2.3. Các hàm số phân bố chiều cao hề mặt .............................. 26<br />
3.2.4. Đường cong diện tích tiếp xúc thực (BAC) ...................... 27<br />
3.2.5. Các hàm số không gian ..................................................... 28<br />
3.2.5.1. Các hàm số Aurocovariance & Autocorrelation ........ 28<br />
3.2.5.2. Hàm cấu trúc .............................................................. 30<br />
3.2.5.3. Hàm số mật độ phổ năng lượng (PSDF).................... 30<br />
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT......................... 30<br />
5. ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG TIẾP XÚC.................................... 31<br />
5.1. Mở đầu ..................................................................................... 31<br />
5.2. Phân bố ứng suất do tải trọng................................................... 32<br />
5.2.1. Tải trọng tập trung dơn ..................................................... 32<br />
5.2.2. Tải trọng phân bố .............................................................. 35<br />
5.3. Chuyển vị dưới tác dụng của tải trọng ..................................... 37<br />
5.4. Tiếp xúc Hec ............................................................................ 39<br />
5.4.1. Tiếp xúc trụ ....................................................................... 39<br />
5.4.1.1. Phân hố ứng suất trên mặt tiếp xúc ............................ 39<br />
U<br />
<br />
U<br />
<br />
2<br />
<br />
5.4.1.2. Phân bố ứng suất trong vùng tiếp xúc........................ 41<br />
5.4.1.3. Sự trượt dưới tác dụng của tải trọng tiếp tuyến ......... 44<br />
5.4.2. Tiếp xúc 3D tổng quát....................................................... 47<br />
5.4.3. Tiêu chuẩn cho các chế độ biến dạng ............................... 52<br />
Chương 2................................................................................................. 54<br />
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ MA SÁT .................................................... 54<br />
1. KHÁI NIỆM CHUNG .................................................................... 54<br />
1.1 Các định luật ma sát trượt cơ bản ............................................. 54<br />
1.2. Hệ số ma sát ............................................................................. 54<br />
1.3. Độ nhám bề mặt và diện tích tiếp xúc thực.............................. 55<br />
2. NGUYÊN NHÂN CỦA MA SÁT TRƯỢT ................................... 55<br />
2.1. Tương tác bề mặt ..................................................................... 56<br />
2.2. Các dạng năng lượng mất mát ................................................. 57<br />
2.3. Thuyết ma sát do dính.............................................................. 57<br />
2.3.1. Thuyết ma sát do dính đơn giản........................................ 57<br />
2.3.2. Thuyết ma sát do dính modified ....................................... 59<br />
2.3.3. Thuyết ma sát dính áp dụng cho kim loại lớp màng tạp chất<br />
..................................................................................................... 61<br />
2.4. Biến dạng dẻo ở đỉnh các nhấp nhô bề mặt ............................. 63<br />
2.5. Hiệu ứng cày ............................................................................ 66<br />
2.6. Sự mất mát do tính đàn hồi trễ................................................. 68<br />
2.7 Năng lượng tiêu thụ do ma sát .................................................. 69<br />
2.8. Ảnh hưởng của vật liệu đến ma sát trượt ................................. 70<br />
2.8.1. Ảnh hưởng của hoạt tính hoá học của vật liệu.................. 70<br />
2.8.2. Ảnh hưởng của cấu trúc tế vi ............................................ 70<br />
2.8.3. Ảnh hưởng của biên giới hạt............................................. 71<br />
3. MA SÁT LĂN ................................................................................ 71<br />
3.1. Khái niệm................................................................................. 71<br />
3.2. Nguyên nhân của ma sát lăn .................................................... 73<br />
4. MA SÁT CỦA VẬT LIỆU KỸ THUẬT........................................ 75<br />
4.1. Các tính chất ma sát, mòn và bôi trơn của vật liệu ở thể rắn ... 75<br />
4.1.1. Các bề mặt kim loại sạch trong chân không ..................... 75<br />
4.1.2. Các bề mặt kim loại trong không khí................................ 76<br />
4.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ cứng, tính hoà tan và cấu<br />
trúc tinh thể ................................................................................. 76<br />
4.2. Ma sát của một số vật liệu trong kỹ thuật ................................ 77<br />
4.2.1. Ma sát của gỗ, da và đá ..................................................... 78<br />
4.2.2. Ma sát của kim loại và hợp kim ........................................ 78<br />
4.2.3. Ma sát của kính và ceramics ............................................. 81<br />
4.2.4. Ma sát của vật liệu các bon bao gồm kim cương .............. 83<br />
4.2.5. Ma sát của chất bôi trơn ở thể rắn..................................... 84<br />
3<br />
<br />
Chương 3................................................................................................. 91<br />
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ MÒN.......................................................... 91<br />
1. KHÁI NIỆM CHUNG .................................................................... 91<br />
2. CÁC CƠ CHẾ MÒN CƠ BẢN ...................................................... 93<br />
2.1. Mòn do dính ............................................................................. 93<br />
2.1.1. Khái niệm.......................................................................... 93<br />
2.1.2. Các phương trình định lượng ............................................ 95<br />
2.2. Mòn do cào xước ..................................................................... 97<br />
2.2.1. Mòn do cào xước bằng biến dạng dẻo .............................. 99<br />
2.2.1.1. Cơ chế mòn ................................................................ 99<br />
2.2.1.2. Phương trình định lượng .......................................... 102<br />
2.2.2. Mòn do cào xước bằng nút tách...................................... 103<br />
2.3. Mòn do mỏi............................................................................ 105<br />
2.3.1. Mỏi tiếp xúc lăn và trượt................................................. 106<br />
2.4. Mòn do va chạm..................................................................... 109<br />
2.4.1. Mòn do va chạm của hạt cứng (erosion)......................... 109<br />
2.4.2. Mòn do va chạm của các vật rắn (percussion) ................ 112<br />
2.5. Mòn hoá học .......................................................................... 114<br />
2.6. Mòn Tribochemical................................................................ 115<br />
2.7. Mòn fretting ........................................................................... 116<br />
3. MÒN VẬT LIỆU KỸ THUẬT..................................................... 117<br />
3.1. Mở dầu ................................................................................... 117<br />
3.2. Mòn kim loại và hợp kim....................................................... 118<br />
3.2.1. Khái niệm chung ............................................................. 118<br />
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mòn ôxy hoá ..................... 120<br />
3.2.3. Ảnh hưởng của điều kiện vận hành................................. 121<br />
3.3. Mòn ceramics......................................................................... 124<br />
3.4. Ma sát và mòn chất dẻo.......................................................... 127<br />
3.4.1. Ma sát của chất dẻo......................................................... 128<br />
3.4.2. Mòn chất dẻo................................................................... 128<br />
3.4.2.1. Yếu tố P-V ............................................................... 128<br />
3.4.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới mòn của ổ chất dẻo ......... 131<br />
4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI MÒN.................................... 132<br />
4.1. Ảnh hưởng của các lớp màng bề mặt..................................... 132<br />
4.1.1. Mòn trong chân không .................................................... 132<br />
4.1.2. Lớp màng ôxy hoá .......................................................... 132<br />
4.1.3. Bôi trơn nửa ướt (boundary) ........................................... 133<br />
4.1.4. Chất bôi trơn rắn ............................................................. 134<br />
4.2. Tác dụng của nhiệt độ ............................................................ 134<br />
4.3. Tác dụng của tải trọng............................................................ 135<br />
4.4. Ảnh hưởng của tính tương thích vật liệu ............................... 136<br />
4<br />
<br />
4.5. Ảnh hưởng của cấu trúc tế vi ................................................. 136<br />
4.6. Ảnh hưởng của biên giới hạt.................................................. 136<br />
4.7. Quan hệ giữa ma sát và mòn .................................................. 137<br />
Chương 4............................................................................................... 138<br />
BÔI TRƠN TRONG KỸ THUẬT........................................................ 138<br />
1. BÔI TRƠN MÀNG CHẤT LỎNG............................................... 138<br />
1.1. Mở dầu ................................................................................... 138<br />
1.2. Vùng bôi trơn màng chất lỏng ............................................... 138<br />
1.3. Dòng chảy nhớt và phương trình Raynolds ........................... 141<br />
1.3.1. Độ nhớt và chất lỏng Niu-tơn ......................................... 141<br />
1 3.1.1. Định nghĩa................................................................ 141<br />
1.3.1.2. Ảnh hưởng nhiệt độ, áp suất và tốc độ trượt đến độ<br />
nhớt ....................................................................................... 142<br />
1.3.2. Các phương trình............................................................. 143<br />
1.3.2.1. Dòng chảy tầng và rối .............................................. 143<br />
1.3.2.2. Phương trình Petroff ................................................ 144<br />
1.3.2.3. Phương trình Navier - Stokes................................... 145<br />
1 3.2.4. Dòng chảy một chiều giữa hai tấm phẳng song song<br />
............................................................................................... 147<br />
1.3.2.5. Phương trình Reynolds ............................................ 149<br />
2. MỘT SỐ KIỂU BÔI TRƠN TRONG KỸ THUẬT ..................... 152<br />
2.1. Bôi trơn thuỷ tĩnh................................................................... 152<br />
2.2. Bôi trơn thuỷ động ................................................................. 155<br />
2.2.1. Ô chặn ............................................................................. 156<br />
2.2.1.1. Ổ chặn tấm nghiêng cố định .................................... 156<br />
2.2.1.2. Ổ chặn tuỳ động (tấm quay)..................................... 158<br />
2.2.1.3. Ổ chặn bậc Reyleigh ................................................ 159<br />
2.2.2. Ổ đỡ................................................................................. 160<br />
2.3. Bôi trơn thuỷ động đàn hồi .................................................... 164<br />
2.3.1. Các dạng tiếp xúc............................................................ 164<br />
2.3.2. Tiếp xúc đường ............................................................... 165<br />
2.3.2.1. Tiếp xúc trụ tuyệt dối cứng ...................................... 165<br />
2.3.2.2. Tiếp xúc trụ đàn hồi (hình chữ nhật) và độ nhớt thay<br />
đổi ......................................................................................... 167<br />
2.3.2.3. Tiếp xúc điểm........................................................... 169<br />
Chương 5............................................................................................... 170<br />
MỘT VÀI BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ BỀ MẶT NHẰM GIẢM MA<br />
SÁT VÀ MÒN ...................................................................................... 170<br />
1. MA SÁT VÀ MÒN CỦA CÁC BỀ MẶT ĐƯỢC XỬ LÝ .......... 170<br />
1.1 Vai trò của bề mặt trong giảm ma sát và mòn ........................ 170<br />
1.2. Khả năng chống ăn mòn của các lớp bề mặt.......................... 172<br />
5<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
