Tribologie. Cursuri cu aplicatii

Timp de citit: 4 minute

Autor: Prof. dr. ing. Dumitru Olaru
Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi” din Iasi
Facultatea de Mecanica
Departamentul de Inginerie Mecanica, Mecatronica si Robotica
An aparitie: 2020

Termenul de TRIBOLOGY

Termenul de TRIBOLOGY (in limba engleza) si tradus in limba romana prin TRIBOLOGIE a fost introdus pentru prima data in anul 1966 de catre profesor Peter Jost intr-un raport prezentat Guvernului Britanic prin care scotea in evidenta pierderile ce se produc prin frecare si uzare si economiile ce ar putea sa fie obtinute prin proiectarea si utilizarea corecta a echipamentelor mecanice, cu considerarea rezultatelor cercetarilor referitoare la cele trei aspecte fundamentale.

Ce este tribologia?

Tribologia este definita ca stiinta si ingineria interactiunii suprafetelor aflate in miscare relativa.

Tribologia, ca stiinta include cercetari, studii si aplicatii privind principiile care stau la baza proceselor de frecare, de uzare si de ungere la nivelul interactiunilor. Tribologia este o stiinta interdisciplinara cu conexiuni in domeniile mecanicii, a matematicii, a fizicii, a chimiei, a stiintei materialelor, a biologiei si in egala masura a stiintelor ingineresti.

Obiectivele acestei stiinte sunt mult mai vaste si includ, in esenta, urmatoarele aspecte:

• geometria , cinematica si dinamica interactiunilor;
• fenomenele de frecare in absenta si in prezenta lubrifiantului;
• fenomenele de uzare la nivelul interactiunilor;
• fenomenele de lubrificatie (ungere) in regim limita, mixt, HD, EHD etc.;
• lubrifianti si aditivi;
• material si tehnologii pentru imbunatatirea conditiilor de frecare si de uzare;
• tehnologii si echipamente de ungere;
• proiectarea tribologica a interactiunilor;
• caracterul multidisciplinar al Tribologiei si legaturile cu chimia, fizica, metalurgia, mecanica, matematica, biologia etc.;
• procese fizico-chimice pe suprafata si in substratul elementelor aflate in interactiune;
• tehnici si echipamente pentru studiul proceselor tribologice.

Tribologia, stiinta interactiunilor

Intrucat Tribologia este stiinta interactiunilor, prezinta importanta studiul principalelor aspecte legate de interactiunile geometrice ale legaturilor dintre elementele unui sistem mecanic. In acest sens interactiunea devine cupla de frecare iar parametrii geometrici, cinematici si dinamici guverneaza natura proceselor tribologice – frecarea, uzarea si ungerea – in corelatie cu lubrifiantul si materialele elementelor in contact.

Frecarea si uzarea la nivelul interactiunilor sunt in corelatie, pe de o parte cu parametrii cinematici si dinamici la nivelul interactiunilor iar pe de alta parte cu prezenta lubrifiantului, a particulelor abrazive precum si cu caracteristicile de rezistenta ale suprafetelor elementelor in contact.

Procesele de lubrificatie sau de ungere, cu efecte benefice aduse asupra frecarii si uzarii, sunt in corelatie cu parametrii cinematici si dinamici pe de o parte, iar pe de alta parte sunt limitate de temperatura, conditii de mediu, grad de contaminare.

Complexele procese de interconditionare in domeniul Tribologiei impun ca proiectarea cuplelor de frecare sa necesite probleme de optimizare cu realizarea simultana a unor frecari minime, cu uzari minime si cu grosimi de lubrifiant acceptabile, astfel incat fiabilitatea fiecarei cuple sa conduca la o fiabilitate ridicata pentru intreg sistemul mecanic.

Daca pentru proiectarea elementelor mecanice componente (a organelor de masini) exista criterii de siguranta de natura mecanica (limita de rupere, de curgere, deformatii elastice, nivel de vibratii) si pentru cuplele de frecare se impune utilizarea unor criterii de siguranta de natura tribologica (uzura limita, nivel limita de frecare si de temperatura, grosime limita de film).

Acest deziderat este cu atat mai stringent cu cat, marea majoritate a avariilor la nivelul sistemelor mecanice au la baza deteriorari la nivelul legaturilor (cuplelor de frecare), deteriorari ce provin din necunoasterea proceselor tribologice ce au loc, din utilizarea unor perechi de materiale necompatibile, din utilizarea unor lubrifianti neadecvati conditiilor de functionare, din nerespectarea periodicitatii ungerii etc.

Nivelul sistemelor de tip industrial

In acelasi timp, la nivelul sistemelor de tip industrial, unde functioneaza simultan zeci sau sute de echipamente mecanice, Tribologia incearca sa se implice, profilactic, prin elaborarea de programe de asistare pe calculator a tuturor proceselor de ungere, de reparatii, de revizii, de controale, astfel incat sa se evite opririle accidentale ale utilajelor – de fapt una din principalele parghii ale cresterii productivitatii activitatilor industriale.

Structura lucrarii

CURS 1

1. Introducere
2. Impactul economic al tribologiei
3. Tribologia trecut, prezent si viitor

CURS 2 – Cuple de frecare. Tribosisteme

1. Cuple de frecare
2. Tribosisteme

CURS 3 – Calculul deformatiilor si a tensiunilor de contact in cuple – de clasa I

1. Elemente geometrice specifice cuplelor de frecare de clasa I
2. Deformatii de contact si tensiuni in cupla de clasa I
3. Aplicatii

CURS 4 – Calculul deformatiilor si a tensiunilor de contact in cuple de clasa a II-a

1. Rigiditatea contactelor punctuale si liniare
2. Aplicatii

CURS 5 – Contactul real al suprafetelor cuplelor de frecare

1. Abateri pe suprafetele cuplelor de frecare
2. Rugozitatea suprafetelor. Parametrii caracteristici
3. Caracterul statistic al rugozitatilor la nivelul suprafetelor cuplelor de frecare
4. Determinarea presiunii reale in cuplele de frecare

CURS 6 – Frecarea in tribosisteme

1. Frecarea uscata de alunecare
2. Frecarea uscata de rostogolire

CURS 7 – Lubrifianti

1. Uleiuri utilizate in lubrificatie. Elemente de reologie

CURS 8 – Lubrificatia hidrodinamica (HD)

1. Relatii de baza pentru curgerea unidirectionala
2. Cazuri particulare de curgere unidirectionala

CURS 9 – Regimul de ungere HD pentru lagare radiale de alunecare

1. Elemente de calcul specifice lagarului radial de alunecare
2. Aplicatii

CURS 10 – Regimul de ungere elastohidrodinamic (EHD)

1. Regimuri de ungere in cuple de frecare puternic solicitate
2. Regimul de ungere hidrodinamic pentru cilindri – regimul IVR
3. Regimul de ungere elastohidrodinamic pentru contact liniar – regimul EHD
4. Aplicatii

CURS 11 – Regimul de ungere elastohidrodinamic pentru contactul punctual

1. Determinarea grosimii filmului de lubrifiant in conditii izotermice. Relatiile Hamrockdowson
2. Delimitarea regimurilor de ungere pentru contacte punctuale
3. Fenomenele termice si de starvare in contactele punctuale
4. Aplicatii

CURS 12 – Uzarea in cuplele de frecare

1. Tipuri de uzare
2. Uzarea de adeziune
3. Uzarea de abraziune
4. Parametrii caracteristici uzarii adezive si abrazive
5. Aplicatii

CURS 13 – Uzarea in cuplele de frecare (partea a II-a)

1. Uzarea de oboseala de contact
2. Uzarea de coroziune
3. Durabilitatea cuplelor de frecare

CURS 14

1. Regimul de lubrificatie mixt
2. Metode si standuri utilizate in studiul proceselor tribologice in laboratorul de tribologie al Facultatii de Mecanica

Surse:

https://mec.tuiasi.ro/

https://imechearchive.wordpress.com/